Comparamos las estructuras frontal y trasera de vehículos y su impacto en los resultados de golpe de rampa y las consecuencias en la reparabilidad.
Asimple vista, hoy día los carros parecen iguales a los ojos del ciudadano común: tanto el frente como la parte trasera se componen de un gran paragolpes plástico, un par de conjuntos lumínicos y una tapa, sea de motor o de baúl.
Sin embargo, cuando se entra a investigar y analizar cómo vienen construidos los carros saltan a la vista pronunciadas diferencias que, más allá del capricho de unos ingenieros, tiene profundas consecuencias en cómo se comporta el vehículo en caso de accidente frontal o trasero, en su aporte a la masa total y, cómo no, en los costos de fabricación y reparación.
Con el objetivo de comparar los componentes que hacen parte de la estructura frontal y trasera de un vehículo en función a la capacidad de disipación de la energía en colisiones, Cesvi Colombia se dio a la tarea de investigar y analizar varios vehículos del mercado tanto estáticamente, como en su exclusiva rampa de ensayos ubicada en las afueras de Bogotá.
Un poco de teoría
Las estructuras de absorción de energía de los vehículos están determinadas por la capacidad de disipar o atenuar la energía que se produce por un impacto, sea frontal, lateral o trasero. La finalidad de esta función es evitar que la energía se transfiera a lo largo de la carrocería y, por consiguiente, al habitáculo de pasajeros.
Generalmente, las áreas de ingeniería de las marcas de vehículos estudian el comportamiento de estas estructuras, para así diseñar elementos o conjuntos deformables, específicos para mitigar las lesiones a los ocupantes.
El diseño, las dimensiones, el tipo de unión y los materiales utilizados son variables que consideran los fabricantes para garantizar la reducción de la transmisión de la energía del impacto, evitando pérdidas humanas considerables.
Los elementos típicos que componen la estructura de absorción de energía son (ver imagen) las puntas de chasís (que son el soporte estructural del motor, los elementos de suspensión y el conjunto delantero de carrocería, entre otros elementos), las cajas de colisión (o crash box, ver video), el soporte paragolpes y el absorbedor de impacto. Esta estructura de absorción es similar tanto para la parte delantera como para la trasera.
Dependiendo de lo que la marca de autos quiera ofrecer, hay estructuras de absorción de energía de desempeño alto, mediano y bajo, lo que para el consumidor final puede significar que en caso de accidente frontal o trasero, el vehículo ofrece una protección que se puede entender en la misma escala (alta, mediana o baja).
Estructura de absorción de desempeño alto
Se caracteriza porque en la sección delantera presenta un diseño con soporte de paragolpes y crash box con unión móvil. Se advierte la presencia puntos fusible y concentradores de esfuerzo, y una estructura deformable que disipa la energía del impacto.
Los puntos fusible son aquellos por donde la ingeniería ha determinado que el metal debe flectarse en caso de un esfuerzo de compresión, mientras que los concentradores de esfuerzo son unos puntos donde la fuerza del impacto se distribuye uniformemente sobre su área, haciendo la pieza más resistente.
El material más utilizado en estos elementos es aluminio, con cargas de silicio y magnesio que lo hacen altamente resistente al impacto y a su vez deformable. El plástico también se hace presente y contribuye a reducir la trasmisión de energía.
En la sección trasera, una estructura de absorción de desempeño alto se compone del soporte y crash box como un único elemento con zonas deformables, ambos fabricados en acero de alta resistencia.
En cuanto a su reparabilidad, los ensayos de Cesvi Colombia arrojan que, tanto en el golpe frontal como en el trasero, se da la deformación programada de elementos como el crash box, se afectan los soportes paragolpes delantero y trasero pero no se evidencian daños en punta de chasís delantera y trasera.
En materia de costos, la investigación presenta los siguientes resultados:
En los puntos fusibles el metal debe flectarse en caso de un esfuerzo de compresión.
Aunque el vehículo presenta elementos de absorción de energía, estos permiten que la deformación se prolongue hacia la punta de chasís delantera y, por ende, afectando mayor cantidad de piezas.
La estructura deformable es fabricada en acero, al igual que el soporte y la punta de chasís. El plástico hace presencia en el paragolpes y el absorbedor es de poliestireno expandido, el cual disipa parte de la energía del impacto.
En la zona trasera, el elemento deformable está diseñado que sea el panel trasero. De esta forma parte de la energía del impacto se traslada al piso, a la punta de chasís y al costado, aumentando los costos de reparación.
Los resultados de la experimentación en Cesvi Colombia arrojan una deformación programada de los elementos de crash box, afectación del soporte de paragolpes delantero y panel trasero, y evidencia de daños de punta de chasís delantera y trasera.
Estructura de absorción de desempeño bajo
En la parte delantera, un vehículo de estas características tiene soporte de paragolpes con un diseño excluyente de zonas independientes de absorción de energía y unido a la punta de chasís mediante soldadura. La zona deformable está situada directamente en la punta de chasís. Cuenta con absorbedores plásticos situados entre el paragolpes y el soporte que atenúan parte de la energía del impacto.
Al igual que en la zona frontal, en la sección posterior no existe presencia de soporte ni elementos deformables, aunque sí absorbedor de material plástico que disminuye de forma reducida la energía producida por el impacto.
En cuanto a los resultados, Cesvi pudo constatar deformación del soporte de paragolpes y panel trasero, evidencia de daños y sustitución de punta de chasís delantera y trasera, y afectación de piso y costado trasero en caso de golpe por alcance.
En la práctica
Este comparativo permite identificar que los elementos, diseños y materiales utilizados en la fabricación de estructuras vehiculares para la absorción de energía varían en el resultado de ensayo de impacto, pues se presentan daños en mayores y menores cuantías, trasladando este costo al usuario final.
Los elementos de absorción de energía están diseñados con el fin de reducir las deformaciones y las lesiones a los ocupantes. Es importante cerciorarse de que el vehículo tenga estos elementos para, de esta forma, mitigar los daños a los pasajeros y disminuir los costos de la reparación en caso de colisiones.
Los materiales, la geometría de las piezas y los puntos donde se concentra la energía, denominados puntos fusibles o concentradores de esfuerzo, juegan un papel importante en la fabricación de estas estructuras, debido a que estos permiten realizar una deformación programada del elemento, desde el punto más cercano al impacto y por secciones adyacentes, evitando que la energía se prolongue hacia el habitáculo de pasajeros.◣