Ingeniería Automotriz: Aerodinámica, Sistemas de Seguridad y Estructura Vehicular

Aerodinámica Vehicular: Coeficientes Clave

La aerodinámica es fundamental en el diseño de vehículos, influyendo directamente en su rendimiento, consumo y estabilidad. A continuación, se detallan los coeficientes aerodinámicos más relevantes:

Coeficiente de Resistencia Aerodinámica (CX)

Indica la resistencia frontal al avance o la facilidad de penetración del aire. Generalmente, su valor está comprendido entre 0,29 y 0,45. Su influencia se nota especialmente a altas velocidades, donde una menor resistencia se traduce en mayor eficiencia y velocidad punta.

Coeficiente de Sustentación (CZ)

Cuando un vehículo se desplaza, el aire que lo rodea puede provocar sustentación y ascenso, disminuyendo la presión que el vehículo ejerce sobre el pavimento y, por ende, su adherencia. Para contrarrestar este efecto y mejorar la estabilidad, elementos como los alerones o faldones incrementan la carga aerodinámica sobre el vehículo.

Coeficiente de Deriva (CY)

Los vehículos con una sección lateral muy elevada presentan una debilidad ante el viento lateral. Este coeficiente mide la tendencia del vehículo a desviarse de su trayectoria debido a fuerzas laterales, lo que puede provocar cambios bruscos de dirección y comprometer la seguridad.

Sistemas de Seguridad en Vehículos

La seguridad automotriz se clasifica en diferentes categorías, cada una con un rol específico en la protección de los ocupantes y la prevención de accidentes.

Seguridad Activa

Comprende todos los elementos y sistemas diseñados para permitir que el vehículo circule de manera segura, evitando la ocurrencia de accidentes. Ejemplos incluyen los frenos ABS, el control de estabilidad (ESP) o la dirección asistida.

Seguridad Pasiva

Son aquellos elementos que intervienen después de sufrir un accidente para minimizar las consecuencias y proteger a los ocupantes. El airbag, los cinturones de seguridad y la estructura deformable de la carrocería son ejemplos clave.

Seguridad Preventiva

Se refiere a los sistemas y tecnologías que buscan disminuir la posibilidad de accidente, a menudo alertando al conductor o interviniendo de forma autónoma. Incluye sistemas como la alerta de cambio de carril, el frenado automático de emergencia o los asistentes de fatiga.

Tipos de Lunas en Vehículos

Las lunas del vehículo son componentes cruciales para la visibilidad y la seguridad, fabricadas con diferentes tecnologías para optimizar su rendimiento ante impactos.

Luna de Vidrio Templado

El vidrio se somete a un proceso de templado durante la fabricación, mediante un calentamiento y un rápido enfriamiento. Con esto se mejora la dureza superficial, aunque su fragilidad es mayor. El inconveniente es que, en caso de rotura, el vidrio se fragmenta en trozos de tamaño reducido, lo que supone un peligro para los ocupantes del vehículo en caso de accidente. Por esta razón, este tipo de lunas ya no se utilizan en parabrisas, aunque sí en ventanillas laterales y traseras.

Lunas de Vidrio Laminado

Este tipo de lunas se denominan lunas de seguridad porque resuelven el problema de la fragmentación. La luna se estructura en dos capas de vidrio, una interior y otra exterior. Entre ambas capas se intercala una lámina plástica transparente (generalmente PVB), con propiedades elásticas y adhesivas, que retiene los fragmentos de vidrio en caso de rotura, evitando proyecciones peligrosas.

Sistema de Airbag: Componentes y Funcionamiento

El sistema de airbag es un componente vital de la seguridad pasiva, diseñado para proteger a los ocupantes en caso de colisión.

Misión del Airbag

El sistema de airbag protege a los ocupantes de un vehículo en caso de accidente mediante bolsas de gas de nitrógeno que se inflan rápidamente, situadas en diferentes partes del vehículo, para amortiguar el impacto y evitar lesiones graves.

Precauciones con el Sistema de Airbag

• Debe respetarse la posición de montaje del cable espiral para evitar roturas durante el giro del volante. Es recomendable anotar la posición con marcas de referencia.
• Su almacenamiento y transporte deben efectuarse de manera que se reduzca el riesgo de activación accidental.
• Utilizar equipos de protección personal apropiados (guantes, gafas y máscara, entre otros) al manipular componentes del sistema.
• El desecho de los componentes del airbag debe efectuarse conforme a la legislación vigente, existiendo centros de reciclado especializados.

Tipos de Airbags

Existen diversos tipos de airbags, cada uno diseñado para proteger una zona específica del cuerpo o adaptarse a la severidad del impacto:

• Airbag de Volante: Protege al conductor en caso de colisión frontal (volumen aproximado de 42 litros).
• Airbag de Activación Escalonada: Utiliza dos airbags o un airbag con dos etapas de inflado (volumen de 72 litros). La secuencia de disparo de los airbags depende de la velocidad y severidad del impacto.
• Airbag Adaptativo: Emplea dos elementos pirotécnicos para inflar la bolsa. En colisiones menores, se activa al 70% de su capacidad; en colisiones mayores, al 100%.
• Airbag de Acompañante: Minimiza las consecuencias de un choque frontal para el pasajero (volumen aproximado de 170 litros).
• Airbag Lateral (Sidebag): Situado en los laterales de los asientos exteriores y traseros. Su activación se efectúa en caso de impacto lateral.
• Airbag de Cortina: Protege a los ocupantes en caso de impacto lateral o vuelcos, específicamente en la zona de la cabeza.
• Airbag de Rodilla: Protege al conductor de posibles golpes en las rodillas en caso de colisión frontal.
• Airbag de Banqueta: Evita que el cuerpo de los ocupantes se deslice por la banqueta (conocido como efecto submarino) en caso de colisión.

Estructura Principal del Vehículo

La estructura de un vehículo es fundamental para su integridad, seguridad y rendimiento, compuesta por diversos elementos que cumplen funciones específicas.

Chasis

Es la estructura principal del vehículo, compuesta por tubos o largueros reforzados con travesaños. Proporciona la rigidez y resistencia necesarias para soportar todos los componentes mecánicos y la carrocería.

Subchasis

Es una estructura auxiliar atornillada a la carrocería, que da soporte a conjuntos mecánicos específicos como el motor, la suspensión o la dirección. Ayuda a aislar vibraciones y ruidos, mejorando el confort de marcha.

Techo y Pilares

Elementos estructurales que, junto con las puertas, permiten la entrada al vehículo y proporcionan rigidez a la cabina, protegiendo a los ocupantes en caso de vuelco o impacto lateral.

Parte Frontal y Trasera

Componentes estructurales diseñados para absorber impactos en caso de colisión frontal o trasera. Aloján elementos importantes como faros, parachoques, radiadores y el maletero.

Puertas

Permiten la entrada y salida de los ocupantes y contribuyen a la seguridad lateral del vehículo, incorporando a menudo barras de protección contra impactos.

Capó

Es la tapa de acceso al motor (en la parte delantera) o al maletero (en vehículos con motor trasero). Su diseño contribuye a la aerodinámica y a la seguridad de los peatones en caso de atropello.

Recubrimiento Exterior

Conjunto de componentes de la carrocería (paneles, aletas, parachoques, etc.) que conforman la estética y la aerodinámica del vehículo, además de proteger los elementos internos de las inclemencias del tiempo y pequeños impactos.