Mecánica de la Colisión y Deformación Vehicular
Fuerzas que Intervienen en una Colisión
En una colisión intervienen dos tipos principales de fuerzas:
- Fuerzas Exteriores: Son generadas por la interposición de otro objeto en la trayectoria del vehículo (ej. otro vehículo, pared, muro, etc.).
- Fuerzas Interiores: Son generadas por la inercia de todos los elementos del propio vehículo.
Efectos de una Colisión en un Vehículo Autoportante (Monocasco)
Cuando un coche colisiona contra cualquier objeto, no se comporta como una masa sólida. Cada sección actúa con una fuerza individual que intenta mantener su estado inicial de reposo. Esto puede provocar que algunos elementos se deformen y otros no, dependiendo de su diseño y peso.
Colisión Frontal
El área de la carrocería que está en contacto directo con el muro sufre un cambio brusco de velocidad y se detiene si el vehículo tiene la suficiente energía. A la vez, se inicia el levantamiento debido al arco que forma la carrocería para su sujeción.
La parte trasera del vehículo tiene la inercia de desplazarse hacia adelante, pero se encuentra con la oposición de la sección central, provocando el cierre del hueco de la puerta y ejerciendo una mayor presión en la zona del techo, lo que suele doblar el travesaño estructural del parabrisas delantero y deformar el techo.
Colisión Trasera
En el momento del choque, la sección delantera del coche que golpea entra en contacto con la sección trasera del golpeado. El vehículo puede ser desplazado, pero debido a la inercia que presenta, se crea una fuerza interior que se opone a la fuerza aplicada.
Si los dos coches tienen el motor en la parte delantera, pueden producirse dos posibles efectos:
- Vehículo Golpeado: Como tiene mayor peso en la parte delantera, la inercia mayor se crea en esta sección, oponiéndose al desplazamiento de la sección central y trasera.
- Vehículo que Colisiona: Esta sección (delantera) está más reforzada para poder soportar todo el peso. La zona más dañada del coche siempre será la sección trasera porque es la que recibe el golpe. El golpe continúa hasta que se agota la energía del coche que colisiona, provocando que el pilar o travesaño se desplace hacia arriba y deforme el techo.
Efectos de una Colisión en un Vehículo con Bastidor
Las deformaciones típicas en vehículos con bastidor son:
- Desviación Lateral
- Provoca el desplazamiento lateral de los largueros respecto de su línea central. El desplazamiento se sitúa hacia el lado donde se ha producido la colisión. En esta zona se puede observar que en la parte interior del larguero aparecen pliegues y desajustes de puertas o capó.
- Hundimiento
- Se produce cuando un área está en un plano inferior de la cota establecida. Ocurre en impactos frontales o traseros. El bastidor se deforma, provocando pliegues que, dependiendo de la intensidad y de la zona del impacto, pueden desalinear paneles de la carrocería.
- Aplastamiento
- Este tipo de deformación está acompañada por el hundimiento del bastidor en otro punto distinto a la zona aplastada. Al igual que en el caso del hundimiento, se produce por una colisión frontal o trasera.
- Diamante
- Es aquella en la que todo un lado del bastidor ha sido desplazado hacia atrás o hacia adelante respecto del otro lado. Esto provoca que la carrocería se descuadre. Es producida cuando hay una colisión fuerte en una zona retirada del centro.
- Torsión
- Los largueros del coche están más elevados que las medidas establecidas en las cotas y, a la vez, el larguero opuesto está más bajo de lo indicado. Esto se produce cuando el coche colisiona contra un bordillo o la mediana a una velocidad elevada, o cuando hay una colisión con vuelco.
Factores Determinantes de la Deformación y Comportamiento del Material
¿De qué Depende la Deformación de una Carrocería?
La deformación dependerá de la energía de la colisión, que a su vez depende de:
- Ángulo y Dirección: El ángulo y la dirección en que se ha producido el golpe, actuando distintas fuerzas.
- Velocidad: La velocidad de los vehículos en el momento de producirse la colisión, que determinará la intensidad o módulo de la fuerza de colisión.
- Zona de Impacto: La zona del vehículo que ha intervenido en la colisión (frontal, lateral, trasera).
- Área de Contacto: El área o superficie con que el coche colisiona. La deformación se reparte por toda la zona.
Comportamiento del Metal (Límite Elástico)
(Referencia al ejercicio del dibujo)
El punto A representa el límite elástico. Si el módulo de la fuerza aplicada es inferior a este valor, la deformación del metal desaparecerá y volverá a su forma original.
Si se supera el punto A y se le aplica fuerza hasta llegar al punto P (límite de fluencia), el alargamiento del metal se producirá hasta P, pudiendo regresar hasta el punto E si desaparece la fuerza, siempre alargando el punto OE (deformación permanente).
Si se supera la fuerza P, se produce un deslizamiento granular y el alargamiento aumentará hasta producir una rotura.
Equipos y Sistemas para la Reparación Estructural
La Bancada o Banco de Trabajo
Se denomina bancada a la parte más rígida del equipo, encargada de sujetar el vehículo y todos los útiles necesarios para realizar correctamente los trabajos de reparación y comprobación.
Tipos de Bastidores Elevados del Suelo
Compuestos por una estructura rectangular de vigas de acero (también las hay de sección cuadrada):
- Fijo: El bastidor está elevado sobre el suelo mediante unas vigas que hacen de patas (sujeción) y que se encuentran atornilladas al suelo. Inconveniente: Si se realizan obras en el taller, siempre estará en ese sitio.
- Móvil: El bastidor se encuentra elevado sobre el suelo, pero sujeto mediante unas ruedas que soportan el peso de la carrocería y de todo el equipo de enderezado. Ventaja: Se puede mover y no requiere obras.
- Sobre Elevador: El bastidor se encuentra sobre un elevador, permitiendo al operario regular la altura de la carrocería a sus necesidades de trabajo. Este sistema facilita la reparación, ya que en muchas ocasiones, cuando hay que trabajar en los largueros o parte inferior de la carrocería, las posturas del operario no son las más convenientes.
Bastidor Anclado al Suelo
Consiste en unos raíles empotrados al suelo que hacen de bastidor. Se pueden acoplar y anclar a lo largo de los raíles distintas herramientas y accesorios para la reparación.
- Ventaja: Cuando no se utiliza, el espacio queda libre.
- Inconveniente: Se necesita hacer obras para su instalación.
Equipos de Tracción Hidráulica
Estos equipos utilizan la fuerza hidráulica para realizar tiros de tracción o compresión, aplicando esfuerzos en la misma dirección, pero en sentido contrario a los que produjeron la deformación.
Equipos de Tracción con Escuadra L (Caimán Cobra)
Compuesto por un cilindro hidráulico accionado con una bomba oleohidráulica. El brazo colocado horizontalmente lleva incorporado un sistema de anclaje a la bancada, y el brazo vertical tiene distintos acoplamientos para poder sujetar la cadena de tiro. Durante el tiro, se debe corregir la dirección en ocasiones durante el estiramiento.
Equipo de Tracción por Columna (Torre de Estiraje)
El funcionamiento es el siguiente: la cadena de tiro está fijada al collar que pasa por la torre y vuelve a pasar por la torre en el lado en forma de polea, donde se ancla a la carrocería para tirar de un punto en concreto. Cuando accionamos la bomba hidráulica, la presión se transmite al cilindro que realiza el desplazamiento de la torre hacia arriba. La principal característica de este equipo es que la dirección de tiro permanece constante en su desplazamiento.
Equipos de Tracción por Tiros Vectoriales
Se basa en el sistema de fuerzas angulares, donde se estudian detenidamente los puntos de anclaje de la cadena de tiro para aplicar una única fuerza. Cada polígono formado busca que el punto deformado vuelva a las cotas originales.
El equipo simple está compuesto por un gato hidráulico de expansión que incluye el equipamiento de las bancadas. También existen unas escuadras vectoriales que tienen incorporados uno o varios gatos que se anclan a la bancada. El accionamiento de estos gatos se realiza mediante bomba hidráulica.