Ingeniería de Seguridad Pasiva: Diseño Estructural para la Protección en Colisiones Vehiculares

La seguridad pasiva en vehículos es un pilar fundamental en la ingeniería automotriz moderna. Se centra en el diseño de la estructura del automóvil para proteger a los ocupantes en caso de un impacto. A continuación, se detallan las estrategias de diseño para la protección en colisiones frontales y laterales.

Comportamiento de la Estructura Delantera en Impactos

La parte delantera del vehículo está diseñada para deformarse y sacrificarse, actuando como un escudo con una serie de refuerzos que minimizan los daños al habitáculo. Los largueros delanteros se anclan al costado del vehículo mediante elementos que distribuyen la energía a otras partes de la estructura. La estructura del habitáculo es también muy rígida; los montantes delanteros y centrales, así como los travesaños del techo, son robustos y contribuyen a mantener la integridad del habitáculo.

En caso de impacto frontal, destacan las siguientes zonas y características de diseño:

• Adopción de largueros delanteros en forma de horquilla: Estos distribuyen la energía de choque a elementos como el suelo, los estribos y el túnel. Además, este diseño ayuda a mantener íntegro el habitáculo y asegura que las puertas permanezcan operativas tras el impacto.
• Buena configuración de la traviesa inferior, largueros y subchasis: Especialmente relevante en caso de colisión frontal descentrada, donde el piso del lado opuesto al choque también absorbe energía.
• Disposición de refuerzos en largueros y en los montantes laterales: Conectados por un travesaño situado debajo del parabrisas, esta configuración garantiza la rigidez transversal.
• Uso de refuerzos debajo del piso y en el soporte de la palanca de cambios: Esto aumenta la solidez y rigidez del piso, limitando las deformaciones.
• Geometría específica de los anclajes del motor: En caso de choque, esta geometría evita cargas excesivas sobre el habitáculo.
• Forma cónica o piramidal de los largueros: Permite una absorción eficiente de la energía. Por ejemplo, los largueros octogonales se deforman mediante un plegado de abolladuras controlado.
• Puntos fusibles en elementos estructurales: Algunos elementos de la estructura (largueros, travesaños y refuerzos de pase de ruedas) disponen de puntos fusibles (taladros, zonas curvas, muescas, pliegues) a través de los cuales se consigue una deformación controlada.
• Refuerzos de capós delanteros con puntos fusibles: En caso de impacto, estos provocan que el capó se doble por su parte media, evitando que se incruste en el parabrisas. Algunos vehículos incorporan bisagras con un sistema de autorretención que evita que estas se separen en caso de choque.

Protección en Impactos Laterales

En un choque lateral, la carrocería no puede deformarse de modo tan controlado como en un impacto frontal, ya que los laterales son zonas inherentemente más débiles. En un impacto en esta zona, la carrocería debe impedir intrusiones hacia los ocupantes. La protección se centra en reforzar la estructura para evitar el hundimiento de las puertas y proteger a los pasajeros.

Las principales soluciones de diseño incluyen:

• Refuerzo con largueros de generosas dimensiones: Colocados bajo las puertas.
• Transiciones amplias de las columnas al marco del techo y a los largueros laterales: Para distribuir la fuerza en un choque.
• Alto nivel de rigidez transversal del montante delantero.
• Refuerzo de los montantes centrales y posteriores: Especialmente en los puntos de anclaje a los largueros, en los puntos de enganche del cinturón de seguridad y en las zonas de los resbalones de las cerraduras.
• Pilar central reforzado: Permite un mejor reparto de la energía y se diseña de forma rígida para evitar que se deforme y se desplace hacia el interior del habitáculo.
• Travesaños de elevada resistencia: Ubicados debajo de los asientos.
• Refuerzo de la célula de ocupantes con travesaños muy rígidos: Para que el lado contrario al impacto participe en la resistencia total del habitáculo.
• Armazones de asientos capaces de soportar presiones laterales.
• Tapizado interior de las puertas con capacidad de absorción de energía.
• Elementos resistentes en la unión de las puertas: Bisagras, cerraduras y resbalones, para asegurar que estas permanezcan cerradas.

Las puertas juegan un papel importante en un golpe lateral y deben ser adecuadas para reducir al mínimo posible los daños a los ocupantes, además de poder abrirse en caso de impacto frontal o trasero. Para aumentar la resistencia de las puertas, se incorporan barras de protección lateral en la parte superior del panel y otra longitudinal.

La protección lateral se incrementa si se cumplen las siguientes condiciones:

• A las barras de las puertas se les añade padding (material absorbente con elemento plástico).
• Los asientos se sitúan sobre travesaños con puntos fusibles en su unión a los largueros.
• Se dispone de una estructura de las puertas rígida y anclada firmemente a la carrocería.
• Las bisagras y cerraduras son de alta resistencia.

Las cerraduras tienen un papel crucial, ya que es fundamental que en un choque las puertas permanezcan cerradas. Estas deben pasar por pruebas de homologación: cerradas, deben soportar 12 kilonewtons longitudinales y 10 kilonewtons transversales, y no deben abrirse con aceleraciones longitudinales o transversales de hasta 30g.