02 Car Eev Carroceria

8/20/2019 02 Car Eev Carroceria

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CARROCERÍA1.- INTRODUCCIÓN 2.- PROYECTO

3.- FABRICACIÓN

4.- MATERIALES

5.- TIPOS 6.- CARROCERÍA AUTOPORTANTE

- DISEÑO ESTRUTURAL

- CONSTITUCIÓN

7.- PRUEBAS DE IMPACTO - DE HOMOLOGACIÓN

- EuroNCAP

8.- REFORMAS DE IMPORTANCIA

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1.- INTRODUCCIÓN

DEFINICIÓN. MISIONES:Conjunto de elementos cuya misión es soportar y alojar al restode elementos del vehículo, ocupantes y mercancías.

Además:

- Soportar esfuerzos, golpes y vibraciones sobre el vehículo

- Contribuir al correcto comportamiento dinámico

-

Contribuir a la seguridad pasiva- Contribuir a la correcta aerodinámica

- Contribuir a la estética

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Está constituida por un elevado nº de piezas fabricadas por separado y

luego ensambladas entres sí por diferentes métodos (en turismos, fun-

damentalmente, soldadura) en líneas de ensamblaje.

Mediante materiales, útiles, herramientas y métodos de trabajo adecua-

dos podremos separar cualquier pieza o grupo de estas para su repara-

ción o sustitución. También la carrocería completa.

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Piezas ensambladas en unacarrocería autoportante


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PIEZAS DE LA PARTEDELANTERA

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Piezas ensambladas en unacarrocería autoportante

Piezas que constituyen laparte delantera del vehículo


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La carrocería ha de estar diseñada, además, para resistir tanto las cargas

estáticas como las que se generan durante la marcha del vehículo:

-

Flexión, debidas al propio peso del vehículo y sus ocupantes.

- Torsión, cada vez que alguna rueda queda en el aire o a diferente ni-vel

que las otras.

- Tracción/Compresión, en las frenadas, fundamentalmente.

Otro aspecto a considerar en la carrocería es su AERODINÁMICA ya que

su forma influye de forma decisiva en el comportamiento dinámico del

vehículo y en el consumo de combustible y otras prestaciones.

El movimiento de un vehículo a través de un fluido provoca la interac-

ción entre ambos, generándose sobre el vehículo unas fuerzas aerodiná-

micas resistentes debido a la viscosidad del fluido.


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Estas resistencias aerodinámicas pueden ser

de dos tipos:

-

Fuerzas de presión, normales a la carroce-

ría, debidas a la velocidad relativa entre

ambos. Suele ser la fuerza dominante en la

resistencia total si la corriente está despren-

dida.

- Fuerzas de rozamiento, tangenciales a la carrocería, debidas a la inter-

acción de la capa límite del fluido con la superficie del vehículo.

El segundo tipo de cargas contribuye únicamente en el valor de la resis-tencia al avance mientras que el primero contribuye tanto con la resis-

tencia al aire como con la sustentación.


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Llamamos capa límite de un fluido a la zona donde el movimiento de éste es

perturbado por la presencia de un sólido con el que está en contacto. En ella

la velocidad del fluido respecto al sólido en movimiento varía desde cero hasta

el 99% de la velocidad de la corriente no perturbada.

En ella pueden coexistir zonas de

flujo laminar y de flujo turbulento.

Fujo la minar y flujo turbulento:

Dependiendo de la viscosidad del fluido y de la velocidad del vehículo el

régimen que adopta el fluido que lo rodea puede ser laminar o turbulen-

to y las fuerzas originadas sobre el mismo tendrán diferente valor.


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Cuando entre dos partículas próximas en movimiento una se mueve

más rápido que la otra, es decir, existe diferencia de velocidad, se desa-

rrollan fuerzas de fricción que actúan tangencialmente a las mismas y

tratan de hacerlas girar, pero simultáneamente debido a la viscosidad del

fluido se le opone una resistencia que trata de impedirlo.

Dependiendo del valor relativo de estas fuerzas

se pueden producir diferentes estados de flujo.

Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuer-

za de inercia es mayor que la de fricción, las partí-

culas se desplazan pero no rotan, o lo hacen perocon muy poca energía y el resultado final es un

movimiento en el cual las partículas siguen


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Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre par-tículas vecinas del fluido superando la resistencia por viscosidad, estas

adquieren una energía de rotación apreciable, y debido a esta rotación

las partículas cambian de trayectoria. Al pasar de unas trayectorias a

otras, las partículas chocan entre sí y cambian de rumbo en forma errá-

tica. Este tipo de flujo se denomina turbulento.

Tendremos flujo turbulento por tanto en fluidos de viscosidad baja o ve-

locidad alta.

trayectorias definidas, y todas las

que pasan por un punto en el campo

del flujo siguen la misma trayecto-ria. Este tipo de flujo se denomina

laminar y supone bajas fuerzas de

rozamiento.


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- Cx, coeficiente de penetración aerodinámica, nos informa de la resis-

tencia del vehículo al avance a través de la masa de aire.

Resistencia aerodinámica longitudinal (Rx), es la fuerza que sufre un au-

tomóvil al moverse a través del aire en la dirección de su eje longitudinal,

o bien la fuerza que se opone a su avance:

Rx = (S Cx

! V2) / 2

El Cx en la mayoría de los turismos actuales está entre 0,25 y 0,40.

V al estar elevada al cuadrado es el factor que más contribuye a la Rx.

Siendo:-

S, superficie frontal-

Cx, coeficiente de penetración-

!, densidad del aire-

V, velocidad del vehículo respecto del aire


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Se ha observado que la forma aerodinámica óptima (Cx mínimo, resisten-

cia mínima) es la que adopta una gota de agua en caída libre. También

influyen otros aspectos como la proporción anchura/longitud (cuyo valor

óptimo es 1/3 apróx.) o el tamaño de la superficie frontal (menor resisten-

cia cuanto menor sea esta, en igualdad de otras condiciones) o la rugo-

sidad superficial.

(Cx)Flujo de aire laminar


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Consumo combustible/cx


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Cz

Cy


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- Cy, coeficiente de deriva, nos informa del comportamiento del vehículo

frente al viento lateral. Al igual que Cx, se obtiene experimentalmente.

La fórmula de la Resistencia Lateral sería similar a la anterior pero susti-

tuyendo Cx por Cy. S sería igualmente la superficie frontal.

Cobra gran importancia en el caso de vehículos industriales como auto-

buses, camiones y otros.

- Cz, coeficiente de sustentación, nos informa del comportamiento del

vehículo frente a acciones aerodinámicas en la dirección vertical.

Si sumergimos un perfil de ala con cierto ángulo de ataque en el seno de

un fluido las líneas de corriente se ajustan a la forma del ala, pero debidoa la curvatura del perfil, en la parte superior se comprimen obligando a

las moléculas de aire a aumentar su velocidad y con ello generar una


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depresión en dicha zona y

en la zona inferior se sepa-

ran disminuyendo la veloci-

dad del flujo y generando

una presión mayor.

Esta diferencia de presiones entre ambas caras genera una fuerza de

sustentación en el ala que la obliga a elevarse, y es la principal causante

de que un avión se eleve o, de manera inversa, un automóvil se pegue al

suelo (fuerza de asentamiento, sustentación negativa) si el perfil de los

bajos provoca una depresión (forma de ala invertida, efecto suelo).

Podemos obtener, pues, un aligeramiento del peso del vehículo, lo que

reducirá su consumo, pero perderá tracción y estabilidad lateral.


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La fórmula de la resistencia vertical sería similar a las anteriores pero

sustituyendo Cx por Cz. S sería igualmente la superficie frontal aunque

en algunas aplicaciones se utiliza la superficie en planta del vehículo.

Los fabricantes a través del diseño de la carrocería, aditamentos (spoi-

lers, alerones, etc.) y otros aspectos como el posicionamiento del c.d.g.

o la distribución del peso sobre cada eje, persiguen que el conjunto de

fuerzas y momentos genera-

dos sobre el vehículo en las di-

ferentes situaciones de circula-

ción sea tal que la dinamica

sea la correcta y que el consu-

mo de combustible y demás


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prestaciones se mantengan dentro de los márgenes previstos.

Por otra parte fenómenos como el desprendimiento de la capa límite pue-

den producirse a frecuencias audibles y ser por tanto una fuente de rui-

do, que se debe tratar de evitar con un di-

seño apropiado de las superficies del vehí-

culo.

Hay que tener en cuenta, además, que todo

vehículo necesita tener un flujo interno pa-

ra refrigerar la zona del motor y para reno-

var el aire del interior del habitáculo. Este

flujo interno también contribuye a los es-

fuerzos aerodinámicos que aparecen sobre

el vehículo.


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Aditamentosaerodinámicos

Influencia del ángulo deinclinación del parabrisasen Cx


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2.- PROYECTO

Para cada nuevo modelo, tras diferentes estudios de mercado, losfabricantes elaboran un pliego de condiciones donde se especificanaspectos como motorizaciones, habitabilidad, forma, etc., que tendrá quecumplir el nuevo proyecto.

Fases de un proyecto:

•

CONCEPCIÓN•

DISEÑO

• MAQUETACIÓN

• PROTOTIPOS

•

PRUEBAS

• FABRICACIÓN

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CONCEPCIÓN.-

En esta fase, a la vista del plie-go de condiciones y mediante

bocetos a mano alzada, se de-fine estéticamente el modelo,tanto externa como interna-mente.

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DISEÑO.-

Mediante el soporte in-formático adecuado seda forma y se concretael modelo adoptado enla etapa anterior.

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En el cálculo de la carrocería (caracte-

rísticas estáticas, dinámicas y acústi-

cas) se utiliza el método de INTEGRA-CIÓN DE ELEMENTOS FINITOS basado

en descomponer un cuerpo tridimen-

sional en figuras geométricas simples

(en general triángulos) cuyo compor-

tamiento elástico es conocido y fácil

de formular matemáticamente;

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sus vértices presentan coordenadas espaciales conocidas, y al aplicar

un esfuerzo estas se desplazan, y con ellas sus vértices y los de los

triángulos adyacentes y así sucesivamente hasta que la tensión de la

pieza se disipa; conoceremos así los puntos de esfuerzo crítico y en

base a él podremos determinar las secciones necesarias para soportarlo.


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En el CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA se realizan simulaciones decolisiones mediante ordenador.

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V. Crash Test 5


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MAQUETA A ESCALA, permite estimar proporciones, agresividad delíneas y determinar el volumen en todos sus aspectos y obtener losprimeros datos sobre el comportamiento aerodinámico.

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MAQUETA A TAMAÑO REAL, a partir de ella se obtienen los datos para lamaqueta virtual definitiva.

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MAQUETA CLONADA EN POLIESTIRENOConseguida la maqueta a tamaño real una fresadora automática laclonará sobre un bloque de poliestireno.

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A partir de la maqueta de poliestireno se obtiene la MAQUETA HUECA ENRESINA EPOXI. Sobre ella se efectuarán los primeros ensayos aerodiná-micos en el túnel de viento para verificar los cálculos previos.

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PROTOTIPOSLos primeros prototipos se construyen a mano en los Talleres de Prototi-pos, dotados de prensas de estampación, fresadoras e instalaciones pa-

ra el ensamblaje de carrocerías y el montaje de vehículos completos.

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PRUEBAS

Obtenidos los resultados deseados sobre los primeros prototipos, y an-

tes de iniciar la fabricación en serie, estos son sometidos a infinidad de

pruebas y ensayos de todo tipo: dinámicos (frenada, comportamiento en

curva, prestaciones, etc.), acústicos, de vibraciones, fatiga de materiales,

de seguridad activa y pasiva, impacto medioambiental, ergonomía y con-

fort de conductor y pasajeros, de corrosión y durabilidad (ambiente sali-

no, temperaturas de -40ºC y hasta 180ºC), etc.

El análisis de los datos que se van recogiendo permitirán ir realizando

las oportunas correcciones sobre los prototipos iniciales hasta lograr los

resultados deseados.


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PRUEBAS, DE PROTOTIPOS

V. Crash Test 6


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Tomando como base estos prototipos mejorados se fabrican los vehícu-

los preserie que serán sometidos a millones de kilómetros de circulación

en condiciones reales, buen número de ellos en condiciones extremas.

El análisis de los datos recogidos durante las pruebas de los preserie

permite afinar el diseño del vehículo hasta obtener el resultado definiti-

vo, que será el que se fabrique en serie.

Pruebas, de vehículos preseriecamuflados


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La fabricación del vehículo responde a una minuciosa y completa planifi-

cación del proceso que, además, permitirá aprovechar al máximo las

instalaciones y medios disponibles del fabricante y minimizar costes y

tiempo de fabricación de los diferentes modelos.

Pasa por varias fases que constan de diferentes líneas de fabricación (de

embutición, de montaje, etc.) en general robotizadas. No obstante algu-

nas de ellas precisan de mano de obra, en este caso disponen de dife-

rentes estaciones donde operarios en puestos fijos realizan una misma

operación sobre los vehículos que les van llegando.

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3.- FABRICACIÓN


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Algunos componentes (motor, tren motopropulsor, tablero de a bordo,

asientos, etc.) se montan en líneas o instalaciones exteriores a la factoría

(a veces empresas externas subcontratadas) desde donde serán trans-portados en el momento oportuno hasta la línea de montaje para incor-

porarse junto con el resto de componentes a la cadena del vehículo .

Fases de fabricación: embutición, soldadura, pintado, ensamblaje, pbas.


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En la fabricación se utilizan asimismo otros métodos de unión aun cuan-

do estos son de menor frecuencia: soldadura láser, laser hibrida (y sus

versiones Brazing). Otros medios de unión como el pegado, atornilladoy remachado van cobrando cada vez más importancia como medio de

unión entre los diferentes tipos de materiales que constituyen las piezas

de las actuales carrocerías heterogéneas.

•

PINTADO. La carrocería desnuda previamente a su pintado se la somete

a una serie de operaciones:

- limpieza y desengrasado, mediante

rociado o inmersión en soluciones

desengrasantes, para eliminar gra-

sas, polvo y otras partículas recogi-

das durante las anteriores fases.


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- fosfatado, mediante inmersión en una solución de ácido fosfórico, lo

que produce la formación de una capa microcristalina de fosfato de

zinc sobre la superficie chapa que le asegura una buena protecciónanticorrosiva.

- pasivado, permite mejorar la adherencia y la protección anticorrosiva,

consiste en un lavado de la carrocéría mediante una solución de cro-

mo trivalente.

- cataforesis, permite obtener otra

protección anticorrosiva de la ca-

rrocería, obtenida en este caso

por electrodeposición mediante

inmersión en una solución de

pigmentos anticorrosivos.


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• ENSAMBLAJE, consiste en el montaje, sobre la carrocería ya pintada,

de la totalidad de los elementos y conjuntos que constituyen el vehículo.

Tiene lugar en líneas de montaje altamente robotizadas. Comienza con el

desmontaje de las puertas (se llevan a un taller para montarle todos sus

elementos y accesorios y posteriormente incorporarlas de nuevo al vehí-

culo ya completamente equipadas) para facilitar la accesibilidad y prosi-

gue con la incorporación

del resto de componen-

tes; ello se realiza con u-

na intervención mínima

de mano de obra, en dife-

rentes estaciones.


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4.- MATERIALES

Algunas de las principales cualidades exigidas a las carrocerías hoy endía son resistencia (dadas las elevadas prestaciones de los vehículos ac-

tuales), ligereza (bajo consumo, baja contaminación, etc.) y rigidez, y la

mejor forma de conseguirlo (teniendo presentes los costes actuales) es

mediante el empleo de diferentes materiales en su fabricación (carroce-rías heterogeneas), fundamentalmente:

- CHAPA DE ACERO (convencional y de alto límite elástico, ALE)

- ALUMINIO

- PLÁSTICO (termoplástico, termoestable, elastómeros)

NOTA: Estos materiales han sido estudiados en otros módulos, no obstante retomaremos los aceros

y en especial los de alto límite elástico dada su gran relevancia en la estructura de los actua-les

turismos.

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Empleo de diferentes tipos de aceroen una carrocería

Elementos de plástico


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Acero blando Acero altamente resistente

Acero moderrno altamente resistente Acero alta ultra-resistente Acero alta ultra-resistente procesado encaliente (USIBOR) AluminioPlástico

Empleo de diferentes tipos de acero en una carrocería (Mercedes)


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Empleo de diferentes tipos de acero en unacarrocería


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Recordemos brevemente el concepto de límite elástico. El límite elástico, tam-

bién denominado límite de elasticidad y límite de fluencia, es la tensión máxi-

ma que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones perma-nentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimen-

ta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las

cargas.

En general, un material some-

tido a tensiones inferiores a

su límite de elasticidad es de-

formado temporalmente de

acuerdo con la ley de Hooke.


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Tipos de acero

Cuando hablamos de reparabilidad de los aceros, pensamos en herra-

mientas y en técnicas de reparación. Pero hay un aspecto previo muy

importante que por lo general no se tiene en cuenta: el tipo de acero. Una

identificación correcta del mismo nos permitirá seleccionar las herra-

mientas y usar las técnicas más adecuadas para realizar una reparación

eficiente, más teniendo presente la amplia variedad de aceros empleados

actualmente en la fabrica-

ción de carrocerías, de ca-

racterísticas muy diferen-

tes a las de los aceros u-

sados tradicionalmente.


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En función de la tecnología de fabricación los aceros pueden ser:

! Aceros Convencionales

! Aceros de Alta Resistencia

! Aceros de Muy Alta Resistencia

(multifásicos)

! Aceros de Ultra Alta Resistencia

•

Aceros Bake Hardening (BH)

• Aceros Microaleados (HSLA)

• Aceros Refosforados (RP)

•

Aceros de Fase Doble (DP)• Aceros de Plasticidad Inducida

por Transformación (TRIP)

• Aceros de Fase Compleja (CP)

•

Aceros Martensíticos

• Acerros al Boro (Bor)


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! Acero Convencional

Es un acero dulce no aleado, laminado en frío y con un bajo contenido

en carbono (C


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o Reparación: Durante el reconformado se deberá realizar un mayor es-

fuerzo, que si se tratara de una pieza fabricada con acero convencional,

debido a un límite elástico más elevado. Mientras que su aptitud a lasoldadura es buena sea cual sea el método utilizado por tener poca ale-

ación.

• Aceros Microaleados o Aceros ALE

Se obtienen mediante la reducción del tamaño de grano y por la adición

de elementos de aleación como titanio, niobio, vanadio o cromo en

muy pequeñas cantidades pero que confieren propiedades de dureza.

Este tipo de aceros se caracterizan por una buena resistencia a la

fatiga, una buena resistencia al choque y una buena capacidad de

deformación en frío.


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o Empleo: Se destinan sobre todo para piezas interiores de la estructura

que requieren una elevada resistencia a la fatiga, como por ejemplo los

refuerzos de la suspensión, o refuerzos interiores. También se puedenencontrar en largueros y travesaños.

o Reparación: Poseen una buena aptitud a la soldadura con cualquier

procedimiento debido a su bajo contenido de elementos de aleación,

mientras que en su reconformado se deberán realizar esfuerzos mayo-

res como consecuencia de su mayor límite elástico, en comparación

con los aceros convencionales.

• Aceros Refosforados o Aceros Aleados al Fósforo (RP)

Mediante a la adición de fósforo (" 0,12 %) se consigue un aumento del

límite elástico y de las resistencias a la rotura y a la corrosión.


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Estos aceros se caracterizan por ofrecer altos niveles de resistencia,

conservando al mismo tiempo una buena aptitud para la conformación

por estampación.

o Empleo: Este acero se destina a la fabricación de piezas de estructura

o de refuerzo que están sometidas a fatiga, o piezas que deben interve-

nir en las colisiones como son largueros, travesaños o refuerzos de

pilares.

o Reparación: El proceso de reconformado requiere, como en el caso de

los anteriores, de la aplicación de unas fuerzas mayores para recupe-rar

la geometría inicial de la pieza. Con respecto al proceso de soldadu-ra

reseñar que cualquier procedimiento es apto debido a su bajo conte-nido

en elementos aleantes.


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! Aceros de Muy Alta Resistencia

Los aceros de muy alta resistencia o también llamados multifásicos ob-

tienen la resistencia mediante la coexistencia en la microestructura final

de fases duras

al lado de fases blandas

. Se parte de un acero inicial

que se somete a un proceso específico, que por lo general es un trata-

miento térmico (temple, revenido, normalizado#), que lo transforma en

acero de otro tipo, con otras características.

• Aceros de Fase Doble (DP)

En ellos se ha conseguido una estructura ferrítica-martensítica (80-20 %)

por aumento rápido de la temperatura durante el recocido y un enfria-

miento rápido pero controlado. Tensión de rotura de 600 a 800 N/mm2 .

Presentan una buena aptitud para la distribución de las deformaciones,

un excelente comportamiento a la fatiga y una alta resistencia mecánica.


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o Empleo: Como consecuencia de sus altas propiedades mecánicas, su

buena capacidad de absorción de energía y su potencial de aligera-

miento (entorno al 15%), se usan en piezas con alto grado de responsa-bilidad estructural como son estribo, montantes, correderas de asien-

tos, cimbras de techo, etc.

o Reparación: El reconformado de éstos aceros es por lo general difícil,

como consecuencia de su mayor límite elástico. El proceso de soldadu-

ra también se complica, teniendo que usar equipos capaces de propor-

cionar intensidades mayores que las que suministran los equipos con-

vencionales y una presión ejercida por la pinza superior a la que se

ejerce a la hora de soldar un acero de menor límite elástico.


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• Aceros de Plasticidad Inducida por Transformación (TRIP)

Esta gama de aceros presentan junto a su elevada resistencia mecánica

una gran capacidad de absorción de energía y para la distribución de

deformaciones, por lo que son idóneos para la fabricación de piezas

estructurales y de refuerzo.

o Empleo: Estos aceros se adaptan sobre todo a piezas de estructura y

seguridad debido a su fuerte capacidad de absorción de energía y su

buena resistencia a la fatiga (largueros, refuerzos de pilar B, etc.).

o Reparación: El proceso de reconformado de estos aceros es por lo

general difícil como consecuencia de su mayor límite elástico. Para su

soldadura es necesario aumentar los esfuerzos (presión ejercida por la

pinza) y adaptar los ciclos (aumentar la intensidad) para conseguir

puntos de buena calidad.


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• Aceros de Fase Compleja (CP)

Los Aceros de Fase Compleja se diferencian del resto por un bajo por-

centaje en carbono, inferior al 0,2 %. Su estructura esta basada en la

ferrita. Los aceros CP incorporan además, elementos de aleación ya

convencionales (manganeso, silicio, cromo, molibdeno, boro) y microa-

leantes para afinamiento de grano (nio-

bio y titanio), que les confieren una es-

tructura de grano muy fino. Este tipo

de aceros se caracterizan por una ele-

vada absorción de energía acompaña-

da de una alta resistencia a la defor-

mación.


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! Aceros de Ultra Alta Resistencia

Este tipo de aceros se caracterizan por:

-

Muy elevada rigidez.

- Capacidad de absorción de grandes cantidades de energía.

- Alta resistencia a la deformación.

Los usos más comunes son, por tanto, aquellos en los que se requiereuna elevada capacidad de absorción de energía sin que se deforme la

pieza.

• Aceros Martensíticos (Mar)

Presentan una microestructura compuesta básicamente de martensita. El

resultado son aceros que alcanzan límites elásticos de hasta 1400 MPa.


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• Aceros al Boro (Bor)

Son aceros de muy alto grado de dureza como resultado del tratamiento

térmico al que son sometidos (que provoca su estructura martensítica)así como de la adición de elementos aleantes tales como manganeso,

cromo y boro.

o Empleo: Por su alto límite elástico y su reducido alargamiento (entorno

a un 8%), estos aceros se adaptan sobre todo a piezas estructurales del

automóvil. La mayoría de las aplicaciones actuales están centradas en

piezas antiintrusión (habitáculo o motor), por ejemplo, refuerzos de pi-lar

B y traviesas.


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o Reparación: Los altos grados de dureza de estos aceros hacen prácti-

camente imposible su reconformado y por lo tanto se tiene que recurrir

a la sustitución de la pieza dañada. De la misma manera, el proceso desoldadura se vuelve más complejo, teniendo que recurrir a equipos de

soldadura por puntos capaces de proporcionar intensidades y presio-

nes de pinza más elevadas.


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Reparabilidad de las piezas de acero de los automóviles:

Por todo lo visto y dada la gran variedad de tipos de acero utilizados ac-

tualmente en la fabricación de las carrocerías de automóviles y las dife-rentes característica de cada uno de los mismos, parece claro que uno

de los primeros pasos a dar en la reparación de carrocerías es la iden-

tificación del tipo de acero de modo que podamos elegir la herramienta y

el aplicar el método de reparación más efectivo.

En todo caso es muy importante que en la reparación de piezas estruc-

turales (fabricadas en aceros de elevadas características) la temperatura

que se aplique se mantenga inferior a los 600 ºC para evitar un posible

temple de la pieza que provoque cambios en su estructura interna, y en

consecuencia cambios en las propiedades de los materiales, que inutili-


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cen (o debiliten) la pieza para su función, aún cuando su geometría y as-

pecto exterior la hagan parecer válida.

En la reparación de piezas estructurales queda, por ello, desaconsejadala soldadura oxiacetilénica y el conformado con aplicación de calor.

Como medio de unión se recomienda la MIG/MAG o la MIG BRAZING y la

soldadura por puntos, ajustando los parámetros a los valores requeridos

por el tipo de acero.

Es por todo ello obligado en las reparaciones de carrocería ajustarse a

los métodos de trabajo, herramientas y demás indicaciones dadas por el

fabricante para la reparación de las diferentes piezas o conjuntos de pie-

zas de la carrocería del vehículo.

Ver INFOTEC


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5.- TIPOS

En las carrocerías de los vehículos actuales se diferencian, dos ele-mentos:

• CAJA

• BASTIDOR (chasis= bastidor + elementos mecánicos)

Estos pueden presentarse:

$ Independientes (clásico, chasis plataforma, tubular, espinado, #).

En VEHÍCULOS INDUSTRIALES Y TODOTERENO

$ Integrados (carrocería autoportante). En TURISMOS

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En base al grado de unión entre estos dos elementos podemos diferen-

ciar, por lo tanto, dos tipos de carrocerías:

•

CON BASTIDOR INDEPENDIENTE, caja y bastidor son dos elementosdiferentes (en general unidos por tornillos), la función resistente re-cae

fundamentalmente en el bastidor.

• AUTOPORTANTE, bastidor y caja están íntimamente unidos formando

un único conjunto que asume la función resistente.

Otras clasificaciones:

• 4 PUERTAS / 2 PUERTAS

•

MONOVOLUMEN / 2 VOLÚMENES / 2.5 VOLÚMENES / 3 VOLÚMENES

• TURISMOS / INDUSTRIALES

• ##..


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Bastidor (chasis plataforma) independiente de un Renault 4

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Bastidor (clásico)

independiente de un todoterreno


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Vehículo con bastidor

independiente

(todoterreno)

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Vehículo con bastidor independiente (todoterreno)

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Vehículo con bastidor independiente (todoterreno)


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Vehículo industrial

(Pick up )

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(furgoneta )


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Vehículo con bastidor

Independiente (furgoneta)

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(furgoneta, minibús )


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Vehículo industrial (camión )

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Vehículo industrial (autobús)


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Berlina

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Familiar


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Monovolumen

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Coupé

Descapotable

Í


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DISEÑO ESTRUCTURAL

Las carrocerías han ido evolucionando con el tiempo hacia sistemas:

•

más ligeros, mejora de las emisiones contaminantes y otras prestacio-nes.

• más rígidos.

• más seguros (seguridad pasiva).

La obtención de carrocerías de gran rigidez con peso mínimo se logra

diseñando las diferentes elementos que la constituyen mediante perfiles

complejos en su mayoría compuestos por la unión de diferentes piezas.

6.- CARROCERÍA AUTOPOR-

TANTE


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Elementos estructurales de gran

ligereza y resistencia

Despiece de la parte delantera


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La ligereza se consigue mediante:

• Chapa de espesor reducido.

•

Materiales ligeros (Al, plástico).

• Fabricación de las piezas estructurales en chapa de acero de límite

elasticidad mejorado.

• Uso de nuevas tecnologías en la fabricación de piezas: Tailored

Blank, hidroconformación, paneles tipo sandwich, conformación en

caliente, estampación a medida.

• ##.

La rigidez se consigue mediante: doblados, nervados, ensamblados, re-fuerzos, etc..

Pieza en tecnología Tailored Blank


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Pieza en tecnología Tailored Blank

Se trata de piezas de diseño complejo y que a la vez combina aceros dediferente espesor, recubrimiento y resistencia.

L bt id Hid f ió


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Larguero obtenido por Hidroconformación

En este proceso un tubo de acero se conforma mediante un molde y ha-ciendo pasar agua a elevada presión por su interior.


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En el Golf 7 el peso se reduce

mediante conformado en caliente

del acero durante la fase de embu-

tición. Con esta técnica se consi-

gue que la propia plancha de acero

tenga diferentes grosores.


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Para el uso de esta nueva tecnología partimos del hecho de que en algu-

nas piezas no todas las zonas están sometidas a los mismos esfuerzos,

por lo que no han de cumplir con los mismos requisitos de resistencia.Con esta nueva tecnología cada zona de las piezas tiene el espesor ajus-

tado al esfuerzo que ha de soportar, lo contrario sería añadir material

innecesario. Por otra parte, según Volkswagen, el acero así conformado

en caliente es hasta seis veces más resistente y tenaz que el acero con-vencional. Por este motivo se utiliza en los lugares que requieren de

acero de alta resistencia. En el Golf 7 este acero supone un 28 por ciento

del total de acero utilizado.

Proceso de conformado en caliente del Golf fase 7


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Brazos del robot depositan un trozo de

chapa al rojo vivo para dejarla sobre elmolde.



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Sobre la chapa cae el peso de la prensa, que

se queda sobre el molde inferior durante 5 se-gundos para refrigerarla. En los cuales la chapapasa de 930 grados a 180. En un único molde-ado, dan la forma completa a la pieza.


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Pilar central, o pilar B, del Golf fase7 fabricado con tecnología de

conformado del acero en caliente

Diseño de carrocería autoportante donde se aprecia su gran rigidez y ligereza


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Diseño de carrocería autoportante donde se aprecia su gran rigidez y ligereza


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Seguridad Pasiva:

Golpe frontal centrado de una estructura indeformable:

La fuerza de reacción desplaza la estructura en la misma dirección y

sentido contrario experimentando una fuerte deceleración al chocar

con el muro y a continuación una aceleración en sentido contrario.

En una carrocería con estas características el organismo de los ocupan-

tes quedaría sometido igualmente a estas elevadas aceleraciones y de-

celeraciones

Golpe frontal centrado de una estructura deformable simétrica:


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Golpe frontal centrado de una estructura deformable simétrica:

Se deforma en acordeón por igualen ambos lados, la deceleración es

notablemente inferior a la de la

estructura indeformable.

De igual modo, diseñando la parte delantera del vehícu-

lo deformable buscamos que las deceleraciones a quese ve este (y sus ocupantes) sometido queden redu-

cidas a niveles aceptables para el organismo humano.

Energía cinética es la energía debida a la velocidad del vehículo y a su


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- Energía potencial (tras una subi-

da)-

Energía calorífica (rozamiento delneumático con el terreno, frenos,#)

- Energía de deformación (golpe)

- ##.

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Energía cinética, es la energía debida a la velocidad del vehículo y a sumasa:

Ec = m$v2 /2

Todo vehículo en movimiento posee, por tanto, energía cinética.

Esta energía cinética se puede transformar en:

Energía de deformación:


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Energía de deformación:

La Fuerza que el vehículo aplica contra el muro

provoca otra de igual valor y dirección pero de

sentido contrario (Reacción) que provoca la defor-

mación de la carroceria y, el resto en su caso, su

desplazamiento en sentido contrario.

F F reacción

Con un diseño apropiado de la carrocería conseguiremos que en cual-

quier colisión buena parte de la Energía Cinética se transforme en Ener-

gía de Deformación

Por otra parte los datos de los estudios de accidentabilidad muestran


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Las colisiones frontales representan el 64 % del total y las laterales el20 %

Por otra parte los datos de los estudios de accidentabilidad muestranque:

A l i t d l lt d d l t di d id t l di ñ d


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A la vista de los resultados de los estudios de accidentes, los diseñado-

res han dotado a los vehículos de diferentes medidas de seguridad pasi-

va:•

Sistemas de retención (cinturones de seguridad con pretensor y SSP,

air bags).

• Utilización de materiales que absorben energía, en el interior del habi-

táculo.

• Diseño del habitáculo como espacio indeformable y en el que se evita

la intrusión de elementos del propio vehículo (columna de dirección,

motor, capot motor, etc.) y externos, tanto frontal como lateralmente.

Deformación progresi a programada de la carrocería con ello lo


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• Deformación progresiva y programada de la carrocería, con ello lo-

gramos transformar la mayor parte de energía cinética del vehículo en

energía de deformación de la carrocería y con ello evitar que sus ocu-pantes queden expuestos a las elevadas aceleraciones y deceleracio-

nes que se generan en las colisiones y sus correspondientes efectos

sobre el organismo.

Los dos primeros puntos han sido materia de estudio de otros módulos del ciclo por lo que noserán tratados en este. Centraremos nuestra atención en los dos últimos apartados, que

constituyen uno de los aspectos más importantes de la materia del presente módulo y que todo

buen profesional del ramo debe de conocer perfectamente.

Para alcanzar estos objetivos en el diseño de las carrocerías se diferen


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HABITÁCULO indeformabley antiintrusión

ZONA FRONTAL dedeformación progresivay programada

ZONA POSTERIOR de

deformación progresivay programada

Para alcanzar estos objetivos en el diseño de las carrocerías se diferen-

cian tres zonas:

Crash Test 1

Crash Test 2

Crash Test 3

ZONA DELANTERA (Y TRASERA) deformable


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- ZONA DELANTERA (Y TRASERA), deformable- HABITÁCULO, indeformable y sin intrusión de

elementos.

Las piezas con deformación progresiva y programada suelen ser los


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Las piezas con deformación progresiva y programada suelen ser los

elementos estructurales. Para ello su diseño se centra en:

-

Su geometría, para permitir transmitir la fuerza de reacción haciaotros elementos resistentes.

- Conectarlos entre sí de manera que la fuerza deformadora afecte a

un mayor número de elementos (por ejemplo el travesaño delantero

une los dos largueros) de modo que se repartan las cargas.

- Refuerzos en determinados puntos de la estructura (uniones de los

largueros al travesaño, zonas de anclaje del subchasis delantero,

etc.).

- Refuerzo de puntos o zonas especialmente sensibles (mayor gro-

sor, aceros ALE).

La disposición de puntos fusibles sobre ellos (acanaladuras tala


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- La disposición de puntos fusibles sobre ellos (acanaladuras, tala-

dros, curvaturas, pliegues, muescas, etc.) para conseguir determi-

nados efectos: que los elementos se compriman sobre si mismos,

que se doblen hacia abajo arrastrando al motor o protegiendo el de-

pósito de combustible, etc..

Deformación programada y progresiva de la zona delantera


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Reparto de la fuerza de reacción entre los


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diferentes elementos resistentes de lacarrocería

Refuerzos en la zona


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delantera del vehículo

Refuerzos del capó motor conpuntos fusibles


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puntos fusibles

La traviesa que conecta loslargueros hace partícipes aambos en las colisionesfrontales descentradas, """..

Ante una colisión lateral el margen de deformación de la carrocería es


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Ante una colisión lateral el margen de deformación de la carrocería es

muy pequeño si queremos evitar que ésta alcance a los ocupantes.

La solución adoptada en este caso es disipar la energía en otras zonasde la carrocería y el uso de aceros de elevada resistencia a la deforma-

ción .

Para conseguir un habitáculo indeformable y antiintrusión se recurre a

rigidizar este mediante:

• Adecuado diseño de la geometría de los elementos resistentes.

• Refuerzo de los elementos resistentes, frente al golpe lateral y al vuel-co

(en piso y techo).

• Refuerzos en los pilares delanteros y unidos por un travesaño bajo el

parabrisas, para dar rigidez lateral.

• Conectando los diferentes elementos resistentes de modo que la


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Conectando los diferentes elementos resistentes de modo que la

fuerza de impacto se reparta entre un mayor número de ellos.

•

Elementos adicionales de refuerzo (barras en las puertas, etc.).• Empleo de aceros de aceros de ultra alta resistencia y de las nuevas

tecnologías (Tailored Blank, conformación en caliente) para la fabrica-

ción del pilar B. Estos aceros, según hemos visto, aseguran una ele-

vada capacidad de absorción de energía, elevada indeformabilidad y

elevada resistencia a la penetración.

De este modo se consigue no sólo la indeformabilidad y no intrusión de ele-

mentos en el habitáculo sino también absorber la mayor cantidad posible

de energía frente a un impacto lateral. Y todo ello con un mínimo de peso

en los materiales.

Traviesa central del


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Traviesa central deltecho

Refuerzo interiordel Pilar B

Refuerzo interiorde la talonera

Traviesa delasiento

Habitáculo indeformable y antiintrusión, barras antiintrusión en puertas


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Puertas con refuerzos y barras antiintrusión


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Refuerzo en la unión del montantel t i d l t h


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con la traviesa del techo

Reparto de la fuerza de impactolateral entre los diferenteselementos resistentes

Pilar central fabricado con tecnología Tailored Blank


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CONSTITUCIÓN (AUTOPORTANTE)


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! SEGÚN FUNCIONALIDAD:

- RESISTENTES• pilares• traviesas• largueros• piso

- DE CERRAMIENTO (PANELES)

- AMOVIBLES• puertas• aletas• capots

!

OTRAS:

- INTERIORES/EXTERIORES- SOLDADOS/AMOVIBLES (capós, aletas, puertas)- AMOVIBLES/ARTICULADOS/FIJOS-

METÁLICOS/PLÁSTICOS#..

TODAS LAS PARTES QUE

CONFORMAN LA CARROCERÍACONTRIBUYEN A LA RESISTENCIA

DEL CONJUNTO

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Carrocería autoportante


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Carrocería autoportante


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Estructura de la carrocería autoportante. elementos más importantes


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CÉLULA DE SEGURIDAD:- Chapa salpicadero-

Túnel central- Piso- Estribos

-

Puertas- Pilares- Techo

ZONA FRONTAL:

-

Pasos de rueda- Aletas-

Largueros- Traviesas

ZONA POSTERIOR:

-

Largueros- Aletas-

Marco de luna- Piso

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Estribo bajo puerta


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Chapa entre habitáculo/cofre motor


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Techo: refuerzos y chapa de cerramiento


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Pilares central y trasero y puerta AV


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Refuerzo interior de puerta AV


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Sección de estribo bajo puerta


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Piso del habitáculo

con túnel central y


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con túnel central y

refuerzo transversal

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Cuna motor o subchasis


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Traviesa AV inferior,

paso de rueda y aleta


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paso de rueda y aleta

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Piso del maletero


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Elementos exteriores del material plástico


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Despiece de la parte trasera


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Carrocería, elementos exteriores


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Carrocería, elementos interiores


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Carrocería, elementos interiores y exteriores


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Carrocería, elementos soldados y amovibles


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Traviesas


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Estructura zona delantera


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Detalles de refuerzos en la zona delantera


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Refuerzos en la parte central del vehículo


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Refuerzos en puerta y techo

Largueros y traviesa traseros


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Secciones parciales más importantes


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Secciones parciales más importantes


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Lateral completoAleta trasera

Pilar central

Estribo bajo puerta

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7.- PRUEBAS DE IMPACTO


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Permiten evaluar el comportamiento del vehículo ante diferentes situa-

ciones de accidente.

Consisten en un impacto frontal y otro lateral, a una determinada veloci-

dad, contra un obstáculo.

Se realizan los impactos y a continuación se evalúan una serie de aspec-tos del vehículo y los daños sufridos por los dummies. El vehículo se

considera apto si tras el impacto se cumplen una serie de condiciones.

De entre los diferentes test realizados en el mercado (aseguradoras, re-

vistas del sector, etc.) y organismos oficiales destacamos dos tipos:

• CRASH TEST DE HOMOLOGACIÓN


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o Se realiza sobre prototipos.

o

Previo a su comercialización.o Necesario para autorizar su circulación por las vías públicas.

o Regulados por Directivas de la CEE.

o Sólo son obligatorios para la categoría M1 (transporte de personas

hasta 9 plazas).

• EuroNCAP, (European New Car Assessment Programme, "Programa

Europeo de Evaluación de Automóviles Nuevos") es un programa de

seguridad para automóviles apoyado por varios gobiernos europeos,muchos fabricantes importantes y organizaciones relacionadas con el

sector automoción de todo el mundo

o Se realiza sobre vehículos ya comercializados.


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o Incluye, además, datos sobre daños a peatones.

o

Permite comparar resultados de vehículos de diferentes marcas desimilares características.

Consta de varias pruebas, la de impacto frontal es de tipo descentrado

(off-set ), y se realiza a 64 km/h (40 mph) contra una barrera

deformable. La prueba de impacto lateral estándar se realiza a 50 km/

h (30 mph) con-tra una barrera móvil. La prueba complementarias de

impacto lateral con-tra un poste para medir la protección de la cabeza

del conductor se rea-liza a 29 km/h (18 mph) moviendo la plataforma

sobre la que se sitúa el automóvil contra una bola metálica. Las

pruebas de protección de pea-tones se realizan a 40 km/h (25 mph). El

EuroNCAP no realiza pruebas de vuelco ante un accidente.

A partir de febrero de 2009 como complemento de las ya existentes prue-

bas de protección a pasajeros adultos y niños en choques y de protec-


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bas de protección a pasajeros adultos y niños en choques y de protec

ción a peatones en atropellos, se añadieron dos pruebas adicionales: la

prueba de choque por detrás, que evaluará principalmente los daños a

los pasajeros en el cuello y la espalda, y la verificación del funciona-

miento de diversos elementos de seguridad activa, tales como el control

de estabilidad y el limitador de velocidad.

Crash Test Frontal


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Crash Test Frontal


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Crash Test Lateral


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Impacto contra un poste


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Laboratorio de ensayo


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Maniquí de una prueba de impacto(DUMMIE)


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Las reformas de vehículos podrán ser solicitados por el titular del vehí-

culo o persona debidamente autorizada y podrá requerir todos o alguno


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culo o persona debidamente autorizada y podrá requerir todos o alguno

de los siguientes documentos según el tipo de reforma que se solicite:

a)Proyecto técnico detallado de la reforma a efectuar y certificación final

de obra, en el que se hará constar expresamente el Taller que ha

realizado la reforma.

b) Informe de conformidad emitido por el servicio técnico de reformasdesignado o alternativamente por el fabricante.

c) Certificado de Taller conforme al modelo que incorpora la normativa.

Las reformas de importancia, así como la documentación precisa para

cada una de ellas vendrán establecidas por un Manual de Reformas de


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cada una de ellas vendrán establecidas por un Manual de Reformas de

Vehículos, que será actualizado periódicamente, y que será de acceso

público tanto en la página web del Ministerio de Industria como en las

diversas Estaciones de ITV.

Algunas:

-

Sustitución de los neumáticos por otros que no cumplan los criterios deequivalencia.

- Sustitución total o parcial de la estructura autoportante, cuando la parte

sustituida sea la que lleve el número de bastidor.

-

Adición de proyectores de luz de carretera.

- ###

Las reformas de importancia se podrán realizar:

Por los fabricantes o por talleres autorizados en la especialidad co-


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- Por los fabricantes o por talleres autorizados en la especialidad co-

rrespondiente

- Antes o tras la matriculación.

Las reformas de importancia deberán ser legalizadas para que el vehícu-

lo obtenga la autorización para circular por la vía pública, es decir, que

una vez efectuada la reforma el vehículo tendrá que pasar la ITV.

R.D. 866/2010

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02 Car Eev Carroceria