conceptos básicos de la carrocería
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Servicio
CUADERNOS DIDÁCTICOS BÁSICOS
CARROCERIADE
CONCEPTOSELEMENTALES
´
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TÍTULO: Conceptos Elementales de Carrocería (C.B. Nº 4) - AUTOR: Organización de Servicio - SEAT, S.A. Sdad. Unipersonal, Zona Franca, Calle 2 Reg. Mer. Barcelona. Tomo 23662, Folio 1, Hoja 56855
1ª edición - FECHA DE PUBLICACIÓN: Julio 1997 - DEPÓSITO LEGAL: B-10425/98 Preimpresión e impresión: TECFOTO, S.L. - Ávila, 112-114 - 08018 Barcelona - Diseño y Compaginación: WIN&KEN
Í N D I C E
LA CARROCERÍA DE UN AUTOMÓVIL 4-5
TIPOS DE CARROCERÍAS: CONJUNTOS CARROCERÍA Y CHASIS 6-7
TIPOS DE CARROCERÍAS: LA CARROCERÍA AUTOPORTANTE 8-9
LOS MATERIALES Y SUS PROPIEDADES 10-12
LAS DEFORMACIONES ELÁSTICA Y PLÁSTICA 13
EL ACERO 14-15
LOS ACEROS DE ALTO LÍMITE ELÁSTICO 16-17
EL PROCESO DE FABRICACIÓN: DISEÑO Y ESTAMPACIÓN 18-19
EL PROCESO DE FABRICACIÓN: EL ENSAMBLADO 20-21
LAS PIEZAS DE UNA CARROCERÍA 22-25
GEOMETRÍA Y SISTEMAS DE REFERENCIA 26-27
LAS COTAS DE UNA CARROCERÍA 28-29
LA SEGURIDAD ACTIVA Y EL MOVIMIENTO 30-31
LA SEGURIDAD PASIVA Y LA DEFORMACIÓN 32-33
LA REPARACIÓN DE LA CARROCERÍA 34-37
AUTOEVALUACIÓN 38-41
Un poco de historia:los carromatos con motorInicialmente los automóviles eran
muy diferentes a como son ahora.
Puede decirse que de común con
los actuales sólo tenían el hecho
de tener un sistema de tracción a
motor y el hecho de servir para el
transporte de pasajeros y sus
equipajes.
S i tuv iera que datarse e l nac i -
miento del automóvil, habría que
remontarse hasta 1769, fecha en
que Nicolas Cugnot realizó unas
pruebas al instalar un motor de
vapor sobre un carromato. En esa
época, y durante muchos años, no
avanzó mucho el concepto de
automóvil y casi todos los cam-
bios se realizaron sobre aspectos
mecánicos del sistema de tracción
y sobre el propio carromato que
no tenía manejabilidad ni resisten-
cia para soportar los esfuerzos
derivados de la marcha y el peso
propio.
Los primeros cambios importan-
tes se dieron a lo largo de la
segunda mitad del siglo XIX, cuan-
do aquellos “fabricantes” se die-
ron cuenta de que las modificacio-
nes no debían orientarse única y
exclusivamente a cambios mecáni-
cos sino también a cambios estéti-
cos, y otros destinados a propor-
cionar confort a los pasajeros.
Los primeros automóvilesLos primeros automóviles fueron en
realidad adaptaciones de coches de
caballos con plataforma reforzada.
Por tanto, las primeras carrocerías
eran estructuras cuyo único objeti-
vo era proteger a los pasajeros de
las inclemencias atmosféricas.
El concepto de carrocería quedó
establecido en esos momentos y
se ha mantenido hasta nuestros
días. Podría definirse la carrocería
como el elemento o elementos
que representan el perfil de la
estructura de un vehículo, que
sirve de habitáculo a los pasajeros,
y dispone de una zona de carga y
de un lugar de alojamiento para
los componentes y órganos mecá-
nicos del automóvil.
Los primeros avances afectaron a la
estructura portante, la plataforma
o bastidor sobre la que se sujetaba
desde el motor hasta el resto de las
piezas que conformaban el habitá-
culo de pasajeros o carrocería. Un
gran salto consistió en la introduc-
ción del acero como material que
iba a sustituir a la madera, aportan-
do mayor rigidez y resistencia.
Cuando entró e l s ig lo XX, los
automóviles ya eran “modernos” y
estaban definidos como:
·Un bastidor formado por dos
largueros de acero combinado
con otras piezas de madera.
LA CA R R O C E R Í A D E U N AU TO M Ó V I L
“Las carrocerías de los vehículos modernos son los armazones
que sustentan todos los órganos mecánicos,
la carga y los pasajeros, aportando seguridad y comodidad a sus ocupantes
y manteniendo una belleza de líneas”.
CARROMATO DE CUGNOT
B4-01
VEHÍCULO DE PRINCIPIOS DE SIGLO
B4-02
Un motor de combustión interna
en continua evolución desde el que
construyera el alemán Karl Benz.
·Una carrocería de madera y chapa
de acero, de formas bastante
angulosas y poco aerodinámicas.
Fue en la tercera década de este
siglo cuando ya se universaliza el
empleo del acero como material
para fabricar bastidores y carroce-
rías. Los avances se sucedieron
rápidamente y fue en estos mis-
mos años cuando apareció la pri-
mera carrocería autoportante.
Durante varias décadas se estuvie-
ron fabricando las carrocerías bajo
unos mismos requisitos de funcio-
nalidad y resistencia unidos a
otros estéticos. Fue en 1973 con
la primera crisis del petróleo
cuando surgió la necesidad de
fabricar vehículos que consumie-
ran menos gasolina, por lo que se
introdujeron la aerodinámica y el
peso como factores fundamentales
en el diseño del automóvil. Fue en
esta época cuando se populariza-
ron los vehículos pequeños o utili-
tarios y los vehículos compactos.
Desde los años 80 hasta nuestros
días se ha incluido, además de los
factores señalados anteriormente, el
criterio de seguridad pasiva como
criterio fundamental de diseño.
El concepto de carrocería tal y
como la conocemos hoy en día no
es más que un perfeccionamiento
realizado sobre las carrocerías de
los años 30 y 40, resultante del
desarrollo de las tecnologías de
fabricación, la aparición de mate-
riales más ligeros y resistentes, y
el avance en el diseño industrial.
Las mejoras introducidas durante
la presente década, se han realiza-
do bajo el objetivo de conseguir
un comportamiento mecánico
(rigidez y resistencia) de la carro-
cería que aporte un máximo nivel
de seguridad en marcha.
B4-03
5
·
La carrocería es una de las partes
más importantes del automóvil. En
un vehículo de tipo medio puede
representar aproximadamente un
30 % del peso total. Pero no siem-
pre ha sido así: en las primeras
décadas del siglo suponía un 70 %.
La causa está, fundamentalmente,
en las distintas configuraciones de
carrocería existentes, de las cuales
analizamos las más importantes.
Carrocería y chasis separadosSe trata del sistema más antiguo,
y ya no se usa en automóviles de
turismo (excepto algunos vehícu-
los de recreo), habiendo quedado
relegado a camiones y vehículos
industriales para transporte de
carga, así como vehículos todo-
terreno.
Básicamente consiste en un bas-
t idor formado por dos v igas o
largueros long i tudina les unidos
por travesaños atorni l lados o
soldados, e l cua l proporciona
r ig idez y res istenc ia a l vehícu-
lo. La carrocer ía se atorni l la a l
mismo a l igua l que e l grupo
motopropulsor, d irecc ión, sus-
pens ión, etc .
Al conjunto formado por el basti-
dor y los órganos mecánicos se le
llama chasis. Por tanto, un vehículo
de estas características está for-
mado por chasis y carrocería.
Con este sistema se logra:
·Gran robustez y resistencia para
transportar cargas elevadas.
·Elevada rigidez.
Sin embargo, este sistema tiene
algunos inconvenientes para los
vehículos automóviles:
·Elevado peso.
·Centro de gravedad alto.
·Peor coeficiente aerodinámico.
·Menor control sobre las zonas
de deformación.
·Mayor coste de fabricación.
Carrocería y chasis plataformaCon un concepto similar al expli-
cado anteriormente, el chasis está
formado por un conjunto de cha-
pas dobladas que conforman el
suelo y toda la plataforma estruc-
tural del vehículo, por lo que se
pierden los largueros como piezas
independientes fabr icadas con
perfiles.
Sobre esta p lata forma se ator-
n i l la la carrocer ía a l igua l que
ocurr ía en e l caso anter ior.
Este s istema se ut i l i za funda-
menta lmente en vehícu los l ige-
ros de transpor te de mercancí -
as y a lgunos vehícu los todote-
rreno, pero no en los tur ismos
(excepto casos especia les) . Tan
sólo a lgunos vehícu los depor t i -
vos mant ienen hoy en d ía esta
conf igurac ión.
E N P R O F U N D I D A D
Las carrocerías descapotables
Los vehículos descapotables, o “cabrios”
tienen carrocerías con unas características
especiales que las diferencian seriamente
de aquellas que tienen techo.
La ausencia de techo y piezas asociadas
(pilares, cimbras, montantes...) hace que
los esfuerzos mecánicos deban ser sopor-
tados por un número menor de piezas, por
lo que éstas deberán ser más resistentes.
Dado que muchas de ellas no pueden
modificarse, ya que son las mismas que se
utilizan en las carrocerías cerradas, es
necesario reforzarlas con otras piezas
suplementarias. Ello hace que las carroce-
rías de muchos vehículos descapotables
sean más pesadas que aquellas de los cua-
les derivan.
Puede deducirse, entonces, que resulta ser
una aberración técnica el cortar el techo
de un vehículo y convertirlo en un diverti-
do coche de paseo si no se realiza un
refuerzo del resto de la carrocería.
TI P O S D E CA R R O C E R Í A :CO N J U N TO S CA R R O C E R Í A Y CH A S I S
“En algunos vehículos se cuenta con una estructura portante y resistente
denominada chasis y una carrocería o cerramiento
que sirve de hueco para el transporte de personas y cosas”.
7
Chasis tubularesFueron los primeros intentos serios
de sustituir los pesados chasis ante-
riores por estructuras esbeltas, tipo
celosía, sobre las que atornillar las
chapas exteriores de la carrocería.
El entramado de tubos daba lugar
a una estructura muy rígida y livia-
na, permitiendo aligerar otras pie-
zas al liberarlas de responsabilidad
estructural.
Este tipo de carrocerías se emplea
en vehículos de competic ión, en
los que la carrocer ía exter ior
tiene una misión meramente esté-
tica y aerodinámica y es necesario
tener muy buena acces ib i l idad
mecánica.
B4-04
Existen diversos tipos de vehículos
en los que una estructura resistente (chasis ,
plataforma o armazón tubular) sirve
de soporte a los órganos mecánicos
y a la carrocería.
En este tipo de carrocería no existe
un conjunto de piezas que, en forma
de plataforma o bastidor, sean las
encargadas de soportar todos los
esfuerzos como ocurría en los
casos anteriores, sino que todo el
conjunto de piezas puede decirse
que participan en mayor o menor
grado en el comportamiento global.
El concepto básico de este tipo de
carrocería es el de una caja resis-
tente que a su vez sea autoportan-
te, pudiendo prescindir del chasis.
Por tanto, todos los esfuerzos
mecánicos propios de las cargas
estéticas (peso de todos los com-
ponentes del vehículo, pasajeros y
carga) y dinámicas (esfuerzos que
aparecen en movimiento) sean
absorbidos por la carrocería.
Este es el sistema más difundido
entre los turismos.
No obstante, algunas piezas sopor-
tan mayores esfuerzos mecánicos
que otras, por lo que se las consi-
dera de mayor responsabi l idad
estructural y son diseñadas de
acuerdo a ese requisito.
Todas las piezas van unidas de
forma tal que son capaces de trans-
mitir esfuerzos entre ellas, esfuer-
zos que provienen del propio vehí-
culo y de la carretera.
Este tipo de carrocerías presenta
algunas ventajas importantes:
·Son más ligeras.
·Tienen e l centro de gravedad
más bajo.
·Son de fabricación más económica.
Básicamente existen dos tipos de
carrocería autoportante:
·Autoportante unida por soldadu-
ra: en ella el número de piezas
está reducido al máximo, ya que
se pretende crear una caja o habi-
táculo lo más compacta posible.
·Autoportante con elementos des-
montables: diseñada para facilitar
la reparación, tiene sus limitacio-
nes en los criterios de rigidez.
TI P O S D E CA R R O C E R Í A :LA CA R R O C E R Í A AU TO P O RTA N T E
“En la carrocería autoportante un número elevado de piezas,
consideradas estructurales, aportan rigidez y resistencia a todo el conjunto,
con un ahorro de peso considerable y un aumento
de la seguridad para los ocupantes”.
E N P R O F U N D I D A D
El diseño
La forma en que es diseñada una pieza
tiene gran importancia en la cantidad de
material que se utiliza posteriormente en
su fabricación y, por lo tanto, en el coste y
en el peso.
Si una viga metálica se diseñara simple-
mente de sección rectangular maciza, ten-
dría una deformación determinada bajo
una carga de flexión. Sin embargo, dándo-
le la forma apropiada a la sección, y gas-
tando la misma cantidad de material, la
deformación bajo carga, también llamada
flecha, puede ser mucho menor.
Este concepto de rigidez se aprovecha en
los automóviles al diseñar las carrocerías
autoportantes, de modo que tengan la
máxima rigidez y el mínimo peso.
B4-05
Los semichasisEn los últimos años se han venido
incorporando en muchos automó-
viles un pequeño chasis o subcha-
sis complementario e indepen-
diente de la carrocería, a la que se
acopla rígidamente por medio de
elementos elásticos o silentblocks
fijados con tornillos.
Es sobre estos semichasis sobre
los que se atorni l lan y f i j an los
distintos órganos mecánicos tales
como parte motriz, dirección o
suspensión, aumentando la rigi-
dez dinámica del conjunto, la segu-
ridad pasiva y alargando la vida
de algunos componentes, además
de disminuir ruidos y vibraciones
y el tiempo total de montaje del
vehículo en fábrica. 9
B4-06 B4-07
Dibujo esquemático de un semichasis
delantero o “cuna de motor”.
En una carrocería con chasis separado, éste
se constituye en estructura resistente que
puede compararse a una placa sobre la que
actúa un peso.
Sin embargo, en una carrocería autoportante
todas las piezas estructurales absorben los
esfuerzos, al igual que ocurre en una
estructura de barras. Incluso, en este caso
puede obtenerse una deformación menor con
un peso de la estructura también inferior.
CHASIS SEPARADO CARROCERÍA AUTOPORTANTE
Tal y como hemos comentado ante-
riormente, el acero se impuso
rápidamente como el material por
excelencia en la construcción de
carrocerías. No obstante, se han
empleado otros materiales de
naturaleza plástica para aplicacio-
nes específicas en piezas que no
han tenido elevada responsabilidad
estructural. Recientemente, algu-
nos vehículos de competición,
generalmente de Fórmula 1, vie-
nen utilizando plásticos reforzados
con fibra de refuerzo (general-
mente vidrio o carbono).
Otro metal que también puede
utilizarse es el aluminio, el cual
aporta ligereza y excelentes pro-
piedades anticorrosivas. Sin embar-
go, sus inferiores propiedades mecá-
nicas (excepto en el caso de alea-
ciones especiales) y su alto coste
hacen que no sea considerado por
la mayoría de los fabricantes en la
producción de carrocerías. Algunas
marcas lo utilizan en modelos de
alta gama, tales como el AUDI A8
o vehículos especiales de los que
no se produce un elevado número
de unidades.
Las propiedades mecánicas Como ya avanzamos anteriormen-
te, un automóvil está sometido a
esfuerzos mecánicos estáticos y
dinámicos, ocasionados por las
acciones que ejercen sobre él su
propio peso, el de los pasajeros,
la carga, y el firme. Estos esfuer-
zos deben ser soportados por la
carrocería y, por tanto, por los
materiales con que se han cons-
truido sus piezas importantes,
también l lamadas resistentes o
estructurales.
LO S MAT E R I A L E S Y S U S PR O P I E DA D E S
“En la construcción de las carrocerías intervienen materiales muy diversos,
metálicos o plásticos, con propiedades diferenciadas según la aplicación
a que se destinen”.
B4-08
MATERIALES
METÁLICOS
FÉRREOS
ACERO ALUMINIOCOBRE LATÓNESTAÑO Polipropilero (PP)
Polietireno (PE)Policarbonato (PC)Acrilonitrilo (ABS)Polivinilo (PVC)
Poliéster reforzado:PRFV, GFRPSMC, BMC...
Epoxi (EP)Poliuretanos (PUR)
VIDRIOMADERAELASTÓMEROSCAUCHO
NO FÉRREOS PLÁSTICOS
TERMOPLÁSTICOS TERMOESTABLES
OTROS
NO METÁLICOS
11
Resulta evidente comprobar que a
mayor calidad del material, menor
cantidad o espesor del mismo será
necesaria para fabricar una misma
pieza y, por tanto, menor el peso
resultante.
Rigidez y resistenciaLas propiedades mecánicas funda-
mentales para caracterizar un mate-
rial son su rigidez y su resistencia.
Por rigidez entendemos la relación
existente entre un esfuerzo mecá-
nico y la deformación que éste
produce en el material. Un mate-
rial más rígido que otro es aquel
que necesita de la aplicación de
mayor carga para producir la
misma deformación. Así, decimos
que un cable de acero es más rígi-
do que una cuerda de plástico
porque se deforma menos frente a
un mismo esfuerzo que ésta. El
“módulo de elasticidad” de un mate-
rial es indicativo de la rigidez del
mismo: a mayor módulo elástico,
más rígido.
Al hablar de resistencia, sin embar-
go, nos referimos a la capacidad del
material para soportar un esfuerzo
sin romperse.
Tanto rigidez como resistencia se
miden en unidades de fuerza/super-
ficie, también llamadas unidades de
tensión. Sin embargo, ya hemos visto
que son propiedades distintas.
Explicadas estas dos propiedades,
no puede decirse cuál de las dos
Comparando un cable de acero con otro
idéntico formado for fibras de vidrio podría
verse que, al colgar de ambos un peso
idéntico, el cable de acero se estiraría unas
tres veces menos que el de fibra, lo que
quiere decir que es tres veces más rígido.
Sin embargo, independientemente de la
deformación que se alcanzase, el cable de
fibra soportaría un peso unas seis veces
mayor, por lo que en este caso es el cable de
fibra el más resistente.
B4-09
Cable de acero Cable de fibra
es más importante: depende de la
aplicación o de la pieza a conside-
rar. En unos casos interesará tener
deformaciones pequeñas y enton-
ces diremos que la pieza se dimen-
siona o diseña “a rigidez”, y en otros
casos no será tan importante el que
la pieza se deforme como el que no
se rompa, por lo que se diseñará
“a resistencia”.
La rigidez es importante desde el
punto de vista del comportamien-
to en marcha. No debemos olvidar
que sobre la carrocería van ancla-
dos los órganos mecánicos, tales
como la dirección. De todos es
conocida la impor tancia de la
geometría de la dirección, medida
generalmente en ángulos. Cuando
esta geometría cambia, lo hace en
mayor grado el comportamiento
del vehículo, pudiendo producirse
un accidente. Los coches “blan-
dos” de carrocería son, por lo
general, coches que se “retuer-
cen” al tomar curvas muy cerra-
das o a alta velocidad. Ante los
esfuerzos que aparecen sobre sus
carrocerías, éstas ceden defor-
mándose, por lo que se pierden
las cotas de anclaje de la dirección
y con ello su geometría. El vehícu-
lo, entonces, tiene una marcha
inestable.
B4-10
E N P R O F U N D I D A D
El aluminio en carrocería
Las dos propiedades más importantes del
aluminio frente a otros metales son su lige-
reza (casi tres veces más ligero que el
acero) y su resistencia a la corrosión. Sin
embargo, conviene decir que sus propieda-
des mecánicas en algunos casos lo limitan,
ya que no son tan elevadas como las del
acero. Así, su módulo elástico (E = 70 GPa)
indica que es unas tres veces más elástico
que el acero, mientras que su límite elásti-
co indica una resistencia de aproximada-
mente 1500 kg/cm2 frente a los 2600
kg/cm2 de un acero normal. A su vez, la
resistencia a la rotura por tracción es de
aproximadamente 2000 kg/cm2 frente a
los 4200 kg/cm2 del acero. Todo ello supo-
ne que para obtener un comportamiento
mecánico similar, el espesor del material,
debe ser superior si la pieza se hace en
aluminio frente a la misma fabricada con
acero. Sin embargo, y dado que las propie-
dades por unidad de peso o propiedades
específicas son superiores, se obtiene un
ahorro considerable del peso total.
No obstante, las propiedades del aluminio
puro pueden mejorarse si es aleado con
pequeñas cantidades de otros elementos.
Ello encarece considerablemente el coste
final, pero supone a su vez rebajar espeso-
res y disminuir el peso final.
1. Esfuerzos de tracción/compresión. 2. Esfuerzos de flexión.
3. Esfuerzos de torsión. 4. Esfuerzos de cizalladura.
13
Deformación elástica y deformación plásticaTodo lo dicho anteriormente sirve
para explicar una parte del com-
portamiento mecánico de un mate-
rial, pero todavía quedan propie-
dades importantes que definir.
Cuando un material es sometido a
un esfuerzo, y por tanto a una ten-
sión, sufre una deformación. Si esta
tensión es inferior a un determi-
nado valor, conocido como límite
elástico, dicha deformación no es
permanente y se recuperarán las
d imens iones y forma or ig ina les
cuando cese el esfuerzo. Sin embar-
go, si se sobrepasa este valor, que-
dará una deformación res idua l
permanente incluso cuando cese
la carga.
El tramo tensión-deformación en
el cual no existen deformaciones
permanentes se denomina “zona
elástica” de un material, mientras
que el tramo definido a partir del
límite elástico es conocido como
“zona plástica” y dentro de ella se
encuentra el punto de rotura.
Algunos materiales pueden tener
muy pequeña la zona elástica y
muy grande la zona plástica y
otros al revés. Por ejemplo, la
arcilla es un material que prácti-
camente no tiene zona elástica, y
el vidrio es un material sin zona
plástica.
LA S DE F O R M AC I O N E S EL Á S T I C A Y PL Á S T I C A
“Las piezas de una carrocería están diseñadas
para que durante la marcha normal no alcancen esfuerzos tales que produzcan
deformaciones permanentes en las mismas”.
En función de cómo sean las solicitaciones
mecánicas sobre una pieza cualquiera,
e incluso una carrocería si se la considera
globalmente, pueden aparecer sobre
la misma los siguientes modos de trabajo
conocidos como “estados tensionales”.
B4-11
DEFORMACIÓN ELÁSTICA DEFORMACIÓN PLÁSTICA
El acero es un producto siderúrgi-
co obtenido a partir de la meta-
lurgia del hierro. En España se
fabrica al mes casi un millón de Tm
de acero, y en el mundo unos 500
millones de Tm.
El hierro (Fe) es un elemento quí-
mico metálico que en su estado
más puro tiene bajas propiedades
mecánicas: poca resistencia a la
rotura, bajo módulo de elasticidad
o rigidez, alta ductilidad, etc. Sin
embargo, a partir del mismo, y por
adición de carbono (C) y otros
elementos se obtienen otros impor-
tantes productos industriales.
Si la cantidad de carbono presente
junto al Fe es inferior al 2 % se
tendrán aceros, mientras que para
valores superiores los productos
resultantes son las fundiciones. El
límite máximo de Carbono que
puede combinarse con el Fe es, a
efectos prácticos, del 5 %. A partir
de este valor, el carbono aparece
como pequeños núcleos de color
negro que son gránulos de grafito,
indicativos de que se ha superado
el límite máximo de contenido en
carbono de la fundición.
Los aceros, además, suelen tener
pequeñas proporciones de otros
elementos tales como manganeso
(0,5 %), silicio (0,2 %), y pequeñas
cantidades de fósforo, azufre o
cromo, que le proporcionan pro-
piedades resistentes o anticorro-
sivas específicas.
No obstante, para una misma
compos i c ión qu ím ica pueden
tenerse aceros con comporta-
mientos muy diferentes. Entre los
factores independientes de la
EL AC E R O
“El acero es el material más ampliamente empleado
en la construcción de carrocerías, debido a su bajo coste
y excelentes valores de rigidez y resistencia”.
B4-12
Zona plástica
Límiteelástico
Resistencia máxima
Punto de rotura
Deformación (ε)
Esfuerzo (σ)
Zona elástica
σr
σe
15
composición química que deter-
minan las propiedades mecánicas
pueden citarse:
·Método de obtención del acero.
·Tratamientos mecánicos en frío o
en caliente.
·Tratamientos térmicos.
Principios básicos de lostratamientos mecánicosLos tratamientos mecánicos son
de gran importancia en automo-
ción debido a que son los que pro-
porcionan adecuadas propiedades
a la chapa utilizada en la fabricación
de piezas de carrocería.
Hablando de forma general puede
decirse que el efecto del calor sobre
los metales es ablandar, mientras
que el del frío es endurecer.
Con un tratamiento en frío puede
aumentarse la resistencia a trac-
ción hasta en un 80 %, si bien nor-
malmente el valor aceptable de
incremento es del 20 %.
La chapa utilizada en automoción
proviene de la laminación en frío
de acero de bajo contenido en car-
bono (0,7 - 1,5 %), muy maleable,
conformable y apto para embutición
al que se le aportan propiedades
mecánicas mediante la laminación
a temperatura ambiente, conside-
rada como un tratamiento mecánico
en frío. Manteniendo unas excelen-
tes propiedades mecánicas, llega a
presentar una capacidad de defor-
mación plástica de hasta el 40 %.
B4-13
La dureza y el durómetro
La dureza es una medida indicativa de la
resistencia de un metal al rayado, y también
a la deformación plástica permanente.
Se mide realizando un ensayo de penetración
con un indentador esférico, piramidal
o cónico con una fuerza fija, y midiendo
posteriormente la huella dejada en el
material.
Conformidad, maleabilidad y aptitud para la
embutición son propiedades muy ligadas
entre sí, que tienen que ver con la capacidad
de la chapa para deformarse plásticamente
sin romperse.
a) Chapa para embutición.
b) Chapa no embutible.
B4-14
Fuerza aplicada
Indentador esférico
Diámetro de la huella
Material de ensayo
En general, cuando se diseña una
pieza, se consideran solamente las
propiedades del material en su
zona elástica. Es decir, se procura
que la tensión de trabajo a que se
la obliga a trabajar sea inferior a
su límite elástico.
Ello no significa, sin embargo, que
se desprecie el valor de la tensión
de rotura, el cual es importante a
efectos resistentes en la seguridad
pasiva de la que hablaremos más
adelante.
Por tanto, el espesor del material
en una determinada pieza depen-
de, fundamentalmente, de la ten-
sión que pueda admitir o de su
límite elástico, más incluso que de
la tensión de rotura.
Haciendo balance de todo lo dicho
hasta ahora, podemos decir que la
chapa de acero debe tener resis-
tencia y rigidez para soportar
grandes esfuerzos y no deformar-
se demasiado. Una pérdida de
estas propiedades hace que deba
aumentarse el espesor de la chapa
para obtener los resultados bus-
LO S AC E R O S D E ALTO LÍ M I T E EL Á S T I C O
“La necesidad de disminuir el peso de las piezas
obliga a diseñar piezas con chapa de menor espesor,
utilizando aceros especiales denominados ALE”.
B4-15
Esfuerzo (σ)
Límite elástico
Curva tensión-deformación de un acero de alto límite elástico
Curva tensión-deformaciónde un acero común
Límite elástico
Zona elástica
Zona elástica “ALE”
Deformación (ε)
α
En un gráfico esfuerzo-deformación
comparativo entre dos aceros, uno común
y otro “ALE”, puede comprobarse que la
diferencia fundamental entre ellos, no es otra
que su mayor valor del límite elástico.
Es decir, es capaz de deformarse
bajo cargas mayores sin presentar por ello
deformaciones permanentes.
17
cados, con lo cual aumenta el peso
y éste es un efecto no deseado.
La necesidad de rebajar espesores
para disminuir pesos hace desea-
ble trabajar con materiales de ele-
vado límite elástico.
La razón es que la propiedad mecá-
nica de un material que se utiliza al
calcular una pieza es el valor de
tensión a partir del cual se produ-
cen deformaciones permanentes.
Manteniendo este valor elevado, se
consigue que la pieza soporte
esfuerzos mayores sin deformarse
plást icamente . O dicho de otro
modo, los mismos esfuerzos pue-
den sopor tarse con cant idades
menores de material.
Por este motivo, algunas piezas
están fabricadas con aceros tipo
ALE o de alto límite elástico, lo
que no tiene por qué ir asociado a
que su resistencia a rotura tenga
que ser mucho mayor, sino que su
zona plástica es más pequeña. Es
decir, presentan menos deforma-
ción permanente antes de romper-
se; o dicho de otro modo, son más
frágiles, aunque la carga de rotura
sea la misma.
Suponiendo que la carrocería de
un vehículo deba soportar unos
esfuerzos determinados, con este
tipo de aceros puede disminuirse
el espesor de la chapa y, con ello,
el peso total.
Estos aceros se fabrican con com-
posiciones y procedimientos espe-
ciales, y cualquier reparación de las
chapas con ellos fabricadas debe
garantizar las propiedades inicia-
les, lo cual sólo se consigue si se
repara de una determinada forma,
fundamentalmente no aplicando
calor a los mismos (por su elevada
templabilidad), reparando en frío y
soldando únicamente según las
especificaciones del fabricante.
B4-16
ACERO COMÚN CON POCA ZONA ELÁSTICA
ACERO A.L.E.
El diseñoUna de las primeras fases en el
diseño de un automóvil es la defi-
nición de la línea exterior de la
carrocería. Una vez que los estilis-
tas han terminado esta tarea, se
lleva a cabo su modelización a
diferentes escalas con materiales
tales como arcilla o escayola. A
partir del modelo definitivo, se
sacan los planos de las piezas de
carrocería y se procede al cálculo
de las que se consideran estructu-
rales, muchas de ellas no visibles
exteriormente.
Además del cálculo, se realizan
todos los trabajos tendentes a
definir el proceso de fabricación y
ensamblado de las piezas.
El proceso de embuticiónLa chapa de acero puede ser sumi-
nistrada al fabricante de automóvi-
les o bien en forma de rollos o
bien en palets prerrecortada
según las piezas a estampar.
En el primer caso es necesario
pasarla por una serie de rodillos
para quitarle la curvatura y dejarla
plana. Una vez hecho esto, es
necesario proceder al recorte de
los trozos para ser introducidos
en la cadena de embutición.
En el segundo caso, las chapas
llegan prerrecortadas y se evita que
el fabricante del automóvil realice las
operaciones anteriores, con lo que
se ahorra en material de desecho,
tiempo y volumen de almacenaje.
B4-18
EL PR O C E S O D E FA B R I C AC I Ó N:DI S E Ñ O Y ES TA M PAC I Ó N
“El diseño de un automóvil no sólo debe tener en cuenta los requerimientos
de uso del mismo sino también los condicionantes
de fabricación necesarios para obtener la máxima calidad al menor coste”.
E N P R O F U N D I D A D
Los elementos finitos
En el cálculo de estructuras y piezas de carroce-
ría se utilizan programas informáticos de cálculo
basados en la técnica de los elementos finitos.
En primer lugar se realiza una discretización
finita de la pieza, consistente en dividirlas en tro-
zos muy pequeños a los cuales se pueden apli-
car las ecuaciones clásicas de comportamiento
elástico-resistente en función de la geometría,
cargas y propiedades del material.
Una vez realizado este “mallado” se aplican car-
gas exteriores en algunos de esos pequeños
materiales y se estudia cómo se deforman y
cómo pasan las cargas a sus inmediados adya-
centes, y éstos a su vez a los siguientes y así
sucesivamente.
De este modo se puede encontrar la deformada
macroscópica de la pieza, así como puntos en
los que el esfuerzo es crítico y por tanto suscep-
tible de producir rotura.
Todo ello con la rapidez característica de los
ordenadores modernos.
B4-17
19
Cada chapa es introducida en el
interior de una prensa tipo Transfer.
Este tipo de prensa tiene en su
interior varias matrices, cada una
encargada de realizar un paso del
reconformado de la pieza, la cual es
desplazada automáticamente entre
matriz y matriz.
La razón de proceder al reconfor-
mado en varios pasos es que algu-
nas formas no pueden obtenerse
con un solo golpe, sino que es
necesario diseñar adecuadamente
la forma de las matrices para per-
mitir que el material “fluya” plásti-
camente sin alcanzar la rotura.
Puede comprenderse e l tamaño
de una de estas prensas, de hasta
12 metros de altura y 15 o 20
de longitud.
B4-19
En una prensa Transfer una puerta
es embutida en varios pasos, consiguiendo
en cada uno de ellos que el acero “fluya”
y se deforme progresivamente hasta
adquirir la forma definitiva.
EMBUTICIÓN CON UNA PRENSA TRANSFER
Chapa de acero
Matriz
Puerta
1.
3.
2.
4.
Una vez que las distintas piezas
han sido estampadas, es necesario
proceder a su unión para confor-
mar la estructura de la carrocería.
En algunos casos se unen varias de
ellas para componer una pieza más
compleja, como es el caso de la
unión por soldadura de varias cha-
pas para formar una parte de un
larguero.
De los distintos tipos de uniones
diferentes, son las uniones solda-
das y las uniones atornilladas los
más empleados. La soldadura pro-
porciona alta resistencia mecánica
y buena transmisión de esfuerzos
entre las distintas piezas. Las unio-
nes atornilladas, sin embargo, pro-
porcionan una excelente reparabi-
lidad tras un siniestro.
La unión, en general mediante sol-
dadura por puntos, de varios sub-
conjuntos y de otras piezas da
lugar al armazón o parte estructu-
ral de la carrocería a la cual se
unen otras piezas exteriores, fijas
o móviles.
Al final, son cinco los conjuntos de
partes en que puede dividirse una
carrocería y que veremos en el
siguiente capítulo:
·Paneles exteriores.
·Armazón central y posterior.
·Armazón anterior delantero.
·Armazón del piso.
·Puertas, capós y otras piezas.
Una vez que la carrocería ha sido
ensamblada, se la dota de los pro-
ductos anticorrosivos necesarios
para protegerla contra la oxida-
ción durante muchos años. Estos
procesos incluyen la inmersión en
baños de cataforesis que garanti-
zan la protección incluso de las
zonas más escondidas.
EL PR O C E S O D E FA B R I C AC I Ó N:EL EN S A M B L A D O
“Las uniones de las carrocerías pueden clasificarse en tres grandes grupos:
soldadura, uniones atornilladas y uniones por adhesivos.
Cada una de ellas presenta propiedades específicas
y aporta una serie de características a la carrocería autoportante”.
E N P R O F U N D I D A D
Las uniones por adhesivo
Al diseñar y construir una carrocería auto-
portante se piensa en que el acero con el
que está construida cada pieza soporte
niveles de carga equivalentes. De esta
transmisión de esfuerzos se encargan fun-
damentalmente los puntos y cordones de
soldadura.
Sin embargo, este tipo de uniones suponen
la concentración local de esfuerzos.
Este problema es resoluble mediante las
uniones encoladas, en las cuales la trans-
misión de tensiones se “reparte”, algo que
tiene mucha influencia, por ejemplo, cuan-
do ocurre un siniestro y es necesario invo-
lucrar en la deformación al mayor número
de piezas posible.
Los adhes i vos genera lmente u t i l i zados
son de naturaleza “epoxi”, generalmente
bicomponentes , debido a su excelente
resistencia al ataque químico, excelentes
propiedades mecánicas y buenas propieda-
des de aplicación.
DB4-20
La introducción de los robots
en las cadenas de montaje supone
una rapidez y exactitud de ensamblado
difícil de conseguir por otros medios.
UNIONES ATORNILLADAS
·Fácil desmontaje
·Altas concentraciones
de tensiones
·Aspecto de la unión
con discontinuidades
·Ejecución de la unión
relativamente lenta
·Posibilidad de unir
cualquier tipo de material
·Alta resistencia
a la temperatura
·Ausencia de preparación
previa de los materiales
a unir
·Equipamiento
prácticamente inexistente
o de muy bajo coste
·Portabilidad
de la unión inmediata
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS PROCESOS DE UNIÓN
UNIONES DESMONTABLES UNIONES PERMANENTES
21
Tabla de ventajas y desventajas de uniones
SOLDADURA
·Desmontaje destructivo
·Concentración
de tensiones en el caso
de soldadura por puntos
·Buen aspecto de la unión
en algunos casos
·Ejecución de la unión
relativamente rápida
·Posibilidad de unión
limitada a materiales
capaces de fundir
·Alta resistencia
a la temperatura
·Escasa preparación previa
de los materiales a soldar
·Equipamiento caro, difícil
de manejar y costoso
·Portabilidad
de la unión relativa
ADHESIVOS
·Desmontaje muy dificil
·Distribución uniforme
de esfuerzos
·Aspecto de la unión
excelente
·Tiempo de ejecución
dependiente del tiempo
de curado del adhesivo
·Posibilidad de unir entre
sí materiales diversos
·Resistencia
a la temperatura limitada
·Muy importante
la preparación previa
de las superficies a unir
·Equipamiento
relativamente barato
·Portabilidad de la unión
relativa
Piezas movibles y amoviblesComo se ha indicado anteriormen-
te, una carrocería autoportante
está formada por muchas piezas de
chapa unidas entre sí para trans-
mit ir los es fuerzos y propor-
c ionar rigidez y resistencia a todo
el conjunto.
Atendiendo a la forma de unión,
encontramos que aquellas piezas
amovibles son piezas cuya unión
es permanente y no desmontable,
lo que significa que dicha unión
debe “romperse” para poder sepa-
rar las piezas implicadas en la
misma. Generalmente se trata de
uniones soldadas.
Las piezas amovibles forman, bási-
camente, la parte estructural de la
carrocería y conforman la zona
del habitáculo y la zona soporte
de los órganos mecánicos en el
vano motor. Dentro de esta macro-
estructura pueden encontrarse, a
su vez, varias subestructuras:
·Vano motor y frente.
·Laterales, techo.
·Piso habitáculo y maletero.
El suelo o piso es, quizás, una de
las par tes es tructura les más
importantes. Está formado por
chapas de acero que, embutidas
con formas especiales y una vez
soldadas entre s í , forman una
serie de cajeados o largueros y
travesaños en forma de vigas o
perfiles que son las que propor-
cionan una rigidez elevada a toda
la plataforma.
El suelo está unido a una estructu-
ra que encierra al habitáculo y que
está formada por los pilares, mon-
tantes latera les , montantes de
LA S PI E Z A S D E U N A CA R R O C E R Í A
“La carrocería autoportante está formada por numerosas piezas de chapa
ensambladas entre sí, bien sea mediante métodos permanentes de unión
tales como soldadura o mediante uniones desmontables o atornilladas”.
B4-21
Capó
Aleta
Panel frontal
Chapa salpicadero
23
techo, etc . Todo este armazón
d e f i ne la forma del habitáculo
y actúa de rigidizador global.
Además, en caso de accidente pro-
porciona seguridad a los ocupan-
tes y garant iza e l espac io de
super v i venc i a de los mismos.
Más adelante hablaremos de la
importancia de la carrocería auto-
portante en la seguridad pasiva.
Por otro lado, las piezas o elemen-
tos movibles son todas aquellas
cuyas uniones son desmontables
sin dañar la pieza. Dentro de este
grupo entrarían puertas (unidas
por pasadores a bisagras), capós,
aletas, paragolpes, etc.
Por tanto, puede verse que, excep-
tuando aquellas piezas con elevada
responsabilidad estructural, se
tiende a unir el resto con uniones
de tipo atornillado, en aras de una
reparabilidad más rápida y barata.
Los paneles exter iores forman
el revest imiento exter ior del
vehícu lo y son:
·Aletas.
·Revestimiento interior del para-
brisas.
·Marco del parabrisas.
·Techo.
·Panel trasero.
·Panel delantero.
·Montantes.
·Pilares y cimbra.
·Estribo.
El armazón central y posterior es
la estructura que da rigidez a la
parte trasera de la carrocería, y
está formada por:
·Pasarruedas inter iores y exte-
r iores .
·Largueros.
·Travesaños.
·Traviesas.
·Bandejas.
·Refuerzos.
·Montantes traseros.
B4-22Aleta trasera
El armazón anterior o delantero
es una zona muy reforzada, previs-
ta para la sustentación del motor y
otros órganos tales como la direc-
ción, caja de transmisión y direc-
ción. Los principales componentes
que lo forman son:
·Largueros.
·Chapa salpicadero.
·Otras piezas: traviesas, placas...
El armazón del piso es la parte que
constituye el suelo del automóvil, y lo
forman un conjunto de planchas sol-
dadas a los largueros y travesaños.
En él deben distinguirse dos partes:
·El piso del habitáculo.
·El piso trasero o posterior.
La parte posterior del piso suele
estar formada por:
·Piso de maletero.
·Largueros posteriores.
·Traviesas unidas al panel trasero
y piso posterior.
·Refuerzos para travesaño defor-
mación.
Las planchas del piso son paneles muy
estudiados para conseguir el máximo
de rigidez y resistencia a flexión de
toda la carrocería y el máximo apro-
vechamiento del espacio disponible.
Además de todas las piezas indicadas
anteriormente, deben citarse las
puertas y capós como piezas a las
que cada vez se les requiere un
mayor número de condicionantes de
la seguridad pasiva. En el caso de las
puertas, para impedir la intrusión de
las mismas contra los pasajeros. A
los capós, por otro lado, se les exige
un grado de plegamiento predeter-
minado durante un golpe.
Por último, debe considerarse como
pieza de la carrocería, aunque no sea
metálica, al parabrisas o luna delante-
B4-23
Pasarruedasdelantero
Larguero superior
pasarruedasLarguero delantero
25
B4-25
ra. En los vehículos actuales se trata
de una pieza fabricada con vidrio
laminado para impedir su rotura en
pequeños trozos como ocurre con
los templados. El hecho de que mayo-
ritariamente se pegue a la carrocería
hace que le aporte a la misma un
grado de rigidez importante.
B4-24
Pasarruedastrasero
Traviesa piso trasero
Larguero trasero
Panel posterior inferior
Panel posterior
Panel posterior
Piso trasero
Alojamientopiloto
Lateral
Techo
Cimbra
Traviesa anterior techo
Travesaño asiento
Larguerotecho
Traviesa salpicadero
Panel lateral interior
Traviesa posteriortecho
EstriboPilar A
Larguero interior
La forma y las dimensionesCuando se diseña una carrocería,
se la dota de una forma y dimen-
siones concretas que se establecen
dentro de unos márgenes o tole-
rancias aceptables, siendo en algu-
nos puntos, estrictos y ajustados.
Los órganos mecánicos responsa-
bles de la marcha del vehículo,
dirección y suspensiones deben ir
a lo jados y su jetados de forma
exacta en puntos concretos, para
garantizar su correcto funciona-
miento así como su durabilidad.
De no ser así no se podrían man-
tener, por ejemplo, las cotas de
dirección previstas para que el
comportamiento d inámico del
vehículo fuera el adecuado.
Lo mismo ocurre con las distintas
piezas que forman la suspensión.
Si sus puntos de sujección no se
encuentran en las pos ic iones
exactas, pueden inducirse sobre
determinadas p iezas es fuerzos
indeseados, los cuales pueden
sobrecargarlas en exceso y llegar
a deformarlas o incluso provocar
su rotura.
GE O M E T R Í A Y SI S T E M A S D E RE F E R E N C I A
“Una carrocería tiene una forma y dimensiones específicas
que deben conservarse incluso en movimiento
para que el vehículo tenga un comportamiento en marcha adecuado”.
Los puntos esenciales y puntos de referenciaEl fabricante considera una serie
de puntos como puntos esenciales
de la carrocería, los cuales deben
estar situados en posiciones deter-
minadas dentro de los márgenes
mencionados anteriormente.
Independientemente de todo ello,
en cualquier carrocería pueden
encontrarse puntos de referencia
que, aun sin ser puntos esenciales,
pueden servir para definir algunas
propiedades geométricas de la
misma.
Los sistemas de referenciaPara definir la posición en el espa-
cio de un punto cualquiera suele
utilizarse un sistema de coordena-
das como sistema de referencia.
Las cotas o valores numéricos que
posicionan ese punto dependen,
por tanto, del sistema de coorde-
nadas elegido.
Existen muchos sistemas de refe-
rencia que pueden utilizarse para
posicionar puntos en el espacio,
pero quizás el más extendido en
ingeniería sea el sistema de coor-
denadas cartesianas. 27
B4-27
P. longitudinal o de simetría
P. horizontal
P. transversal
Los planos de referencia delimitan
la geometría del vehículo, facilitando
la reparación.
PLANOS DE REFERENCIA
En el caso de las carrocerías se uti-
lizan sistemas cartesianos forma-
dos por tres ejes perpendiculares
que forman una referencia tridi-
mensional. Estos ejes, a su vez, defi-
nen tres planos perpendiculares
entre sí. Las distancias mínimas a
que se encuentra un punto de estos
tres planos son sus coordenadas.
Una de las utilidades más impor-
tantes de este s istema es que
puede conocerse rápidamente la
posición relativa entre dos puntos
cualesquiera.
Los planos de referenciaUno de los planos más importan-
tes es el plano longitudinal o
plano de simetría respecto del
cual deben estar situados de igual
modo puntos homólogos de cada
lado de la carrocería. Al medir, es
necesario encontrar que los pun-
tos medios de puntos homólogos
se encuentran todos en este plano
dentro de una tolerancia.
El otro plano importante es el
plano horizontal sobre el que se
mide la altura o coordenada z de
cada punto. La base de una carro-
cería debe ser “plana” entendien-
do como tal que todos los puntos
de la misma tienen su coordenada
z adecuada. Midiendo sobre este
plano pueden encontrarse defor-
maciones por torsión o flexión de
la carrocería.
Por último, el plano transversal
sirve de referencia para encontrar
las coordenadas long i tudina les
de cada punto, y permite detectar
variaciones (en general acorta-
mientos) de la longitud de la
carrocería.
Comprobaciones relativasNo obstante, si bien hemos habla-
do hasta ahora de la existencia de
puntos esenciales y característicos
de una carrocería, es necesario en
cualquier modo poder medirlos o,
cuando menos, rea l izar a lgunas
comprobaciones antes, durante y
después de una reparación.
Las herramientas que permiten
realizar estas mediciones son:
·Compás de puntas graduable.
·Bancada.
El compás de puntas graduable
sirve para conocer la distancia
relativa entre dos puntos. Se trata
de una herramienta o instrumento
de fácil manejo muy útil para
detectar en una inspección varia-
ciones de distancias. Se trata de
un instrumento valioso como pri-
mera aproximación a los daños
sufridos por una carrocería.
Los sistemas de mediciónDado que al proceder a una repa-
ración debe reintegrarse el esta-
do del vehículo lo más posible a
su estado original, es necesario
LA S COTA S D E U N A CA R R O C E R Í A
“La medición de las cotas de una carrocería debe realizarse
utilizando equipos adecuados y siguiendo las
directrices marcadas por el fabricante del vehículo”.
B4-28
A (4,2,3)
En un sistema cartesiano de referencia
cualquier punto del espacio puede situarse
y definirse con tres valores o coordenadas
(x, y, z).
“colocar en cotas” la carrocería.
Para conseguirlo, existen unos sis-
temas de medición de tipo univer-
sal que pueden utilizarse antes
(diagnosis), durante y después
(verificación) de la reparación.
Básicamente, pueden establecerse
dos grandes grupos de sistemas
mecánicos de medición o control
con su correspondiente bancada
de estiraje:
·Sistema de utillajes.
·Sistema de medidas o universal.
De entre los sistemas homologa-
dos por SEAT, la bancada Celette
con los útiles MZ se encuadraría
en el primer grupo, mientras que
el Metro 2OOO de la misma
marca sería el sistema de medi-
ción por reglas o universal.
En el primer caso se crea una
“plantilla” en el espacio mediante
unos útiles que determinan puntos
espaciales en posiciones exactas.
Con esos puntos debe ser posible
hacer coincidir los puntos de la
carrocería que sirven de control.
Sin embargo, con el segundo siste-
ma los puntos de medición, colo-
cados sobre “reglas”, se hacen
coincidir con los puntos reales de
la carrocería. Si la lectura que
marcan las reglas coincide con la
que indica el fabricante del vehícu-
lo, puede afirmarse que el vehícu-
lo está “dentro de cotas”.
No obstante, recientemente han
aparecido sofisticados sistemas de
medición basados en técnicas de
luz láser o de ultrasonidos, capa-
ces de medir una carrocería de
forma fiable, rápida y exacta. Son
los denominados “sistemas de
medición electrónicos multipunto”.
29B4-29
Los puntos más importantes que deben
comprobarse en una carrocería se refieren,
generalmente, a los de su base y puntos de
anclaje de suspensiones, dirección y grupo
motopropulsor.
La SeguridadLa seguridad es uno de los factores
que más influyen durante el diseño
de un automóvil y, por tanto de su
carrocería. Seguridad es todo aque-
llo que contribuye a que no se pro-
duzca un accidente o que minimiza
los daños una vez que éste ha ocu-
rrido. De esta definición se dedu-
cen los dos tipos de seguridad bási-
cos: seguridad activa y seguridad
pasiva respectivamente.
La seguridad activaDentro de la seguridad activa
puede incluirse todo aquello que,
de un modo u otro, mejora la con-
ducción, ev i tando por tanto la
pos ib i l i dad de un s i n i e s t ro.
Mecanismos tales como una direc-
ción precisa y cómoda, unos fre-
nos ef icaces y res istentes , un
motor potente capaz de sacar de
un apuro a un automovilista des-
cuidado, unos neumáticos en buen
estado o unas suspensiones equili-
bradas entre confort y agarre for-
man parte de todo lo que puede
encuadrarse dentro de la seguri-
dad activa.
No obstante, aspectos que en oca-
siones se consideran menos impor-
tantes como son la comodidad
interior, la ergonomía del puesto
de conducción o la visibilidad dis-
minuyen la fatiga del conductor y
contribuyen, por tanto, a la seguri-
dad activa. Forman parte de lo que
se ha empezado a llamar “seguridad
psicológica”.
Además de todo lo expuesto, la
carrocería también participa en la
seguridad activa. Una carrocería
bien diseñada produce pocos ruidos
aerodinámicos, es rígida y facilita el
trabajo a la dirección y a las sus-
pensiones, mejorando con ello la
seguridad dinámica.
LA SE G U R I DA D AC T I VA Y E L MOV I M I E N TO
“Una carrocería debe contribuir a la seguridad
aportando estabilidad en marcha y garantizando la máxima protección
de los ocupantes en el caso de que se produzca un accidente”.
DB4-31
DB4-30
Seguridad pasivaNo obstante, donde más interviene
la carrocería de un vehículo es en
el caso de que se produzca un
siniestro, ya que en ese caso tiene
la misión de proteger a los ocupan-
tes impidiendo que estos sufran
daños o minimizando los mismos
en el caso de que sean inevitables.
El concepto de energíaCuando un automóvil se encuentra
circulando, por el simple hecho de
estar moviéndose tiene cierta can-
tidad de energía conocida como
energía cinética o de movimiento.
Dado que la energía no puede cre-
arse n i destru irse , s ino s imple-
mente transformarse, cuando el
vehículo pierde velocidad esta
energía cinética se transforma en
otro tipo de energía.
Si la pérdida de velocidad se ha
producido por la acción de los fre-
nos, la transformación ha sido
hacia energía calorífica que se ha
disipado al ambiente. Sin embargo,
si se ha producido por la apari-
c ión de una cuesta, el cambio se
ha almacenado en el vehículo en
forma de energía potencial (Ep=
peso x altura). 31
B4-32
E N P R O F U N D I D A D
La energía cinética
La energía de movimiento o cinética de un
móvil depende de la masa del mismo y de
su velocidad según la siguiente fórmula:
Ec= 1 m v22
donde:
Ec= energía cinética.
m = masa.
v = velocidad.
Por tanto un móvil que se mueva a la
misma velocidad que otro, pero que pese el
doble, tendrá el doble de energía cinética.
Sin embargo, si un automóvil igual a otro
se mueve el doble de rápido, su energía
será... ¡4 veces mayor!
Ep= Energía potencial
Energía de deformación
Energía de rozamiento disipada en los frenos = Er
Ec= Ep
Ec= Er
Ec= Ed
AlturaEnergía cinética = Ec
Energía cinética= Ec
Energía cinética = Ec
Cuando un vehículo sufre un acci-
dente, es evidente que la energía de
movimiento que tenía no puede
perderse al perder velocidad, sino
que lo que ocurre es que se trans-
forma en energía de deformación o
trabajo invertido en doblar la chapa.
Si imaginamos la chapa de acero
como un muelle comprimido, la
energía necesaria para deformarla
podría compararse a la necesaria
para comprimir un muel le , sólo
que en este último caso esta ener-
gía es recuperable mientras que en
el primero no.
Al igual que ocurre con un muelle,
a mayor capacidad de deformación
de la carrocería, mayor capacidad
de absorción de energía.
Si no existiera dicha capacidad de
absorción de energía, ocurriría
que un choque sería perfectamen-
te elástico, lo que supondría un
choque mucho más violento ya
que los cuerpos tienden a no per-
der velocidad sino a cambiar la
dirección de la misma, tal y como
ocurre con las bolas de billar. En
el caso de un vehículo, ocurriría
que los daños sufridos por el
mismo serían mínimos, pero sus
ocupantes recibirían un choque
mucho más violento y menos
amortiguado.
SEAT, consciente de la importancia
de las carrocerías en lo que a segu-
ridad pasiva se refiere, dota a las
mismas de zonas de absorción de
energía también llamadas de “defor-
mación programada”. Estas zonas,
LA SE G U R I DA D PA S I VA Y L A DE F O R M AC I Ó N
“En caso de accidente, la energía de movimiento de un vehículo
debe ser absorbida por la carrocería como energía de deformación”.
E N P R O F U N D I D A D
Energía, calor y trabajo
El calor es una forma más de energía. De
hecho, existe una equivalencia entre la uni-
dad de calor o “caloría” y la unidad de
energía o “julio”.
1 caloría = 4,18 julios
El trabajo también es algo equivalente a la
energía y se mide, por tanto, en julios .
El trabajo es un concepto energético que
existe siempre que aparece una fuerza
aplicada sobre un punto en movimiento.
Trabajo = fuerza x distancia.
d
F
Cuando dos vehículos impactan contra un
obstáculo rígido, el vehículo con más cantidad
de masa debe transformar más cantidad de
energía. Por lo que es necesario aumentar el
grado de deformación.
en caso de impacto, se deforman
progresivamente absorbiendo la
energía cinética que tenía el vehícu-
lo en el momento del choque.
El diseño de las mismas se hace
siguiendo unas normas que pre-
tenden garantizar en un ensayo a
50 km/h contra un obstáculo fijo y
perfectamente rígido la máxima
deformación de la carrocería sin
afectar considerablemente al habi-
táculo. Este criterio consigue que
los daños corporales sean bajos,
manteniéndose el espacio de
supervivencia y minimizando las
lesiones internas por deceleracio-
nes elevadas.
Vemos, por tanto, que el diseño de
las carrocerías supone un compro-
miso entre máxima deformación
para una cantidad de energía dada.
Actualmente la mayoría de los
fabricantes consideran que la capa-
cidad de deformación debe supo-
ner la absorción de la energía de un
vehículo que se mueve a 55 km/h.
Dicho criterio podría cambiarse
haciendo más, por ejemplo, rígida
la carrocería para que la absorción
fuera mayor, pero en ese caso los
daños se producirían por decele-
raciones elevadas.
Además de los choques frontales,
se tiene en cuenta la protección
frente a vuelco, alcances posterio-
res o golpe lateral, de modo tal
que el habitáculo debe considerar-
se como la última parte deforma-
ble de una carrocería frente a
cualquier siniestro.
E N P R O F U N D I D A D
El tamaño y la seguridad
Es un error considerar que entre dos coches
modernos, el más grande es siempre más
seguro. Esta es una verdad a medias que no
se cumple cuando el vehículo impacta con-
tra un obstáculo rígido como una pared o
un árbol.
La explicación radica en que un coche
grande tiene más masa que uno pequeño
y, por tanto, más cantidad de energía que
liberar en un impacto. Dado que esa ener-
gía tiene que transformarse en energía de
deformación y las únicas piezas deforma-
bles son las del propio vehículo, es necesa-
rio o bien aumentar el grado de deforma-
ción o bien la cantidad de masa (o núme-
ro de piezas a deformar). Es decir, que dos
coches idénticos pero hechos a escala el
uno del otro, si impactaran los dos contra
un muro a la misma velocidad, se defor-
marían también de igual modo relativo.
No ocurre lo mismo si impactan dos vehí-
culos entre sí y uno es considerablemente
mayor al otro. En este caso la energía tien-
de a “repartirse” entre ambos y, por lo
general, si los dos reciben los mismos
daños, es evidente que éstos afectarán al
habitáculo antes en el caso del coche
pequeño.
Un tratamiento diferente se merecen los
daños internos padecidos por los pasajeros
como efecto de las deceleraciones sufri-
das, que en general son mayores cuanto
menor es la carrocería.
33B4-33
La reparaciónEn los capítulos anteriores se ha
expuesto de forma muy resumida
la complejidad de las carrocerías
modernas y su importancia en el
comportamiento dinámico del
vehículo y en la seguridad pasiva
proporcionada a sus ocupantes.
Por tanto, las reparaciones deben
realizarse de modo tal que se
garantice una restauración al esta-
do original de las siguientes carac-
terísticas:
·Estética: el aspecto de la carroce-
ría una vez reparada debe ser
como mínimo igual al que pre-
sentaba de nueva.
·Seguridad activa: la carrocería no
debe ser menos rígida que cuan-
do se fabricó.
·Seguridad pasiva: la protección a
los ocupantes debe garantizarse
hasta el grado previsto por el fabri-
cante, por lo que no se colocarán
refuerzos innecesarios, no se deja-
rán puntos débiles o asimetrías en
las propiedades mecánicas.
· Durabilidad: una carrocería repa-
rada no debería durar menos que
una nueva.
LA RE PA R AC I Ó N D E L A CA R R O C E R Í A
“Cuando una carrocería ha sufrido un daño, el objetivo de la reparación
es reintegrar a la misma todas sus propiedades originales,
tanto estéticas, como relacionadas con la seguridad o con su durabilidad”.
B4-34
Diagrama general de la reparación
35
RECEPCIÓN
LAVADO
PERITAJE ANÁLISIS-DAÑO
ELECCIÓN DEL PROCESO
DESMONTAJE
REPARACIÓN CARROCERÍA
BANCADA
CAMBIO REPARACIÓN PIEZAS
PREPARACIÓN DE SUPERFICIES
PREPARACIÓN DE PIEZAS
LAVADO
RETOQUES FINALES
PRUEBA
MONTAJE
PINTURA
ENTREGA
CONTROL DE CALIDAD
CLIENTE
ZO
NA
DE
RE
CE
PC
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A
EL
EC
TR
ICID
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RR
OC
ER
ÍA
CH
AP
IST
ER
ÍAP
INT
UR
A
El análisis de los dañosCuando un automóvil ha sufrido
un accidente que ha producido
deformaciones permanentes y
debe procederse a su reparación,
la primera de las operaciones a
realizar es la diagnosis del estado
del vehículo, en especial la inspec-
ción del estado de su carrocería y
órganos mecánicos. La apariencia
exterior del siniestro no es indica-
tiva del alcance real de los daños.
Un proceso correcto y exhaustivo
de análisis de los daños es funda-
mental para poder elegir el méto-
do apropiado de reparación. A
continuación se exponen los pasos
a seguir en dicho proceso:
·La inspección visual y táctil
Comprende:
·Comprobación del grado de
deformación de todas las piezas
dañadas y próximas a ellas.
·Estimación de los daños sufri-
dos por las partes estructurales
de la carrocería.
·Analizar en función del golpe la
posibilidad de que hayan sido
dañadas otras piezas alejadas
de la zona de impacto
·Verificación de la alineación de
las ruedas
Un examen de las cotas de direc-
ción puede revelar variaciones
en los ángulos indicativas de que
se han modificado las posiciones
de anclaje de la misma a la carro-
cería. Ello indicará inevitable-
mente que ésta ha sufrido varia-
ciones o deformaciones perma-
nentes en el impacto.
· Verificación de las diagonales
Tal y como hemos tratado en un
capítulo anterior, pueden definir-
se en una carrocería puntos
simétricos respecto al plano lon-
gitudinal del vehículo. Escogiendo
cuatro de ellos, debe encontrar-
se la misma distancia entre dos
puntos no simétricos y sus
homólogos. Si esto no sucede,
debe procederse a la reparación
de las zonas afectadas.
· Verificación de la plataforma
Algunas deformaciones no son
fácilmente detectables por los
métodos indicados anteriormen-
te, ya que es posible que se man-
tengan las distancias relativas
entre puntos pero sin embargo
se haya deformado la carrocería.
Tal es el caso de deformaciones
por torsión o plegado.
Esta verificación puede realizarse
bien por medio de compases de
puntos o mediante una medición
en bancada.
37
Verificación con plantillas
Un método rápido y exacto para
comprobar el estado de la carroce-
ría consiste en aplicar sobre ella
unas plantillas patrón suministradas
por el fabricante para verificar si la
carrocería se ajusta a las mismas. Se
trata de herramientas fabricadas
específicamente para cada modelo y
deben ser ligeras, exactas y rígidas.
Con los métodos descritos puede
efectuarse una primera aproxima-
ción al grado de deformación sufrido
por la estructura de la carrocería.
Seguidamente es necesario exami-
nar el conjunto de piezas dañadas, lo
que puede exigir, en ciertos casos, el
desmontado de parte del vehículo.
Establecimiento del método de reparaciónEl análisis del diagnóstico de daños
tiene como misión establecer la
posibilidad de la reparación.
Los métodos de reparac ión a
u t i l i z a r v i e n e n d e t e r m i n a d o s
por e l estudio de los s igu ientes
factores:
·Alcance de los daños.
·Coste de sustitución de las pie-
zas dañadas, resultante de cono-
cer el coste de los repuestos y
de la mano de obra de la sustitu-
ción.
·Posibilidad de reparar en lugar de
sustituir piezas dañadas.
·Medios disponibles de reparación.
B4-35
·
E J E R C I C I O S D E A U TO E VA L U A C I Ó N
En los siguientes ejercicios de autoevaluación se plantean pruebas relacionadas
con los temas tratados en este cuaderno básico. Al análisis de estos ejercicios le per-
mitirán conocer el grado de comprensión.
“Tenga presente que sólo hay una respuesta correcta por cada pregunta”.
1. Una carrocería autoportante carece de piezas estructurales.
A. Verdadero.
B. Falso.
C. Depende del vehículo.
2. La carrocería autoportante es menos rígida que la que va unida
a un chasis.
A. Verdadero.
B. Falso.
C. La carrocería autoportante no va unida a ningún chasis.
3. Indicar el valor de resisten-
cia del material representa-
do en la gráfica.
A. 2600 kg/cm2.
B. 4200 kg/cm2.
C. 3100 kg/cm2.
4. Indicar cual de las siguien-
tes gráficas corresponde a
un material más rígido.
A.
B.
C.
Tensión kg/cm2
Deformación
4200
31002600
Tensión
Deformación
A
B
C
39
5. La deformación plástica de un material se produce cuando:
A. Es sobrecargado por encima de su límite elástico.
B. Es sometido a un impacto.
C. Tiene poca rigidez.
6. Todos los aceros de una carrocería son soldables en igual medida.
A. Verdadero.
B. Falso.
C. Sólo los estructurales.
7. El acero utilizado en las chapas de carrocería es de bajo conte-
nido en carbono.
A. Cierto.
B. Sólo los aceros ALE.
C. Depende de la carrocería.
8. ¿Cuál de los siguientes ace-
ros corresponde a un acero
ALE?
A.
B.
A.
1.
2.
3.
B.1Tm 1Tm
1Tm 1Tm
1Tm 1Tm
9. La estampación de la chapa para la fabricación de piezas de
carrocería obliga a utilizar aceros:
A. De alto límite elástico.
B. Con alta ductilidad y conformabilidad.
C. De alta resistencia.
10. ¿Cuál de los siguientes ti-
pos de unión es considera-
do como una unión “per-
manente”?
A.
B.
C. Ninguna de las dos.
11. Las piezas con responsabilidad estructural se suelen unir por:
A. Soldadura.
B. Adhesivo.
C. Tornillos y remaches.
12. Las cotas geométricas de
una carrocería intervienen
en:
A. La seguridad pasiva.
B. La seguridad activa.
C. El control dimensional de
la carrocería.
A. B.
41
13. La rigidez de la carrocería interviene en la seguridad activa.
A. Falso.
B. Verdadero.
C. Sólo en caso de impacto.
14. Indique cuál de los siguien-
tes vehículos tiene mayor
capacidad de absorción de
energía, teniendo en cuen-
ta que ambos se han defor-
mado lo mismo.
A.
B.
15. Las zonas de deformación
programada se sitúan en:
A. La parte delantera.
B. La parte trasera.
C. Ambas son ciertas.
SOLUCIONES:
1:B - 2:B - 3:B - 4:A - 5:A - 6:B -7:A - 8:B - 9:B - 10:A - 11:A - 12:B - 13:B - 14:A - 15:C
A.
B.
m = 800 kgv = 100 km/h
m = 1600 kgv = 50 km/h
SERVICIO AL CLIENTEOrganización de Servicio
Estado técnico 11.96. Debido al constante desarrollo y mejora del producto,los datos que aparecen en el mismo están sujetos a posibles variaciones.El cuaderno es para uso exclusivo de la organización comercial SEAT.ZSA 63807977002 CAS04CB ENE. ‘97 70-02
PAPELECOLOGICO
