Tecnología de Carrocerías y Aerodinámica Vehicular: Fabricación y Diseño Industrial

Proceso de Embutición de Chapa

El primer paso en la fabricación de piezas de chapa es enderezar la lámina mediante unos rodillos. A continuación, se recorta en cizallas automáticas para obtener la forma inicial.

La embutición es un proceso de conformado en frío por el que se transforma una chapa plana en un cuerpo hueco, adaptándola a la forma definida por una matriz mediante la presión ejercida por una prensa. Es el proceso ideal para la fabricación de piezas con superficies complejas y altas exigencias dimensionales. De esta forma se fabrican todas las piezas que forman la caja del vehículo.

Carrocería: Características y Tipos Estructurales

Características Generales de la Carrocería

• Autoportante: El chasis y la carrocería están integrados en un solo elemento, formando una estructura unitaria.
• Esfuerzos Soportados: La carrocería debe ser capaz de resistir y distribuir diversos tipos de esfuerzos mecánicos, tales como:
  • Tracción
  • Flexión
  • Torsión
  • Cizalladura

Aerodinámica Vehicular

La aerodinámica es un factor fundamental en el diseño y rendimiento de los vehículos. La correcta circulación del aire resulta decisiva para:

• Obtener una adecuada economía de consumo de combustible.
• Conseguir un buen comportamiento dinámico, limitando el empuje ascensional a altas velocidades.
• Lograr una adecuada evacuación del agua que salpica, evitando que ensucie las ventanillas, retrovisores y faros.

Coeficientes Aerodinámicos Clave

• Coeficiente de Penetración Aerodinámica (Cx): Mide la mayor o menor resistencia que ofrece al avance una forma determinada. Cuanto más aerodinámica sea su forma, menor será la potencia invertida en vencer la resistencia del aire. Para obtener un buen coeficiente de penetración aerodinámica, el flujo de aire que roza el contorno del vehículo debe ser homogéneo y con poco grado de rozamiento.
• Resistencia Aerodinámica Total: Magnitud adimensional que define la calidad de la forma de una carrocería.
• Coeficiente de Deriva: Mide el efecto del aire aplicado de forma lateral al vehículo.
• Coeficiente de Sustentación (Cz): Mide el apoyo de las cuatro ruedas con el suelo y su posible aligeración por efecto del viento o por traslado de masas suspendidas.

Aerodinámica Activa en Vehículos

La aerodinámica activa se refiere a la gestión del punto de aplicación donde se manifiesta toda la fuerza que ejerce el viento sobre la carrocería del vehículo, en función del avance del mismo y la dirección y velocidad del aire. Se busca que el centro de presión aerodinámica se encuentre detrás del centro de gravedad del vehículo para que la influencia del viento sobre las ruedas delanteras sea menor, mejorando así la estabilidad y el control direccional.

Carrocería y Chasis Separados

Este es el sistema de construcción vehicular más antiguo, y actualmente solo se utiliza en vehículos industriales, todoterrenos y algunos automóviles con carrocería de fibra. Básicamente, están constituidos por la unión de dos estructuras distintas:

• El Bastidor: Es una estructura construida por un armazón de vigas o largueros de acero que recorren el vehículo longitudinalmente, unidas mediante travesaños soldados, atornillados o remachados, dispuestos transversal o diagonalmente. Este bastidor constituye la base sobre la que se montan los órganos mecánicos y la carrocería.
• La Carrocería: Es la envoltura exterior del vehículo y, en este sistema, carece de funciones estructurales de resistencia. Se atornilla al bastidor a través de unas juntas de caucho para absorber vibraciones.

Ventajas del Sistema de Chasis Separado

El sistema de carrocería y chasis separados presenta una gran versatilidad, permitiendo:

• Gran robustez y resistencia para transportar cargas elevadas.
• Elevada rigidez para poder soportar grandes esfuerzos estáticos y dinámicos.

Desventajas en Automóviles Modernos

En el automóvil de pasajeros, este sistema prácticamente se ha desechado debido a varias desventajas significativas:

• Aumento considerable del peso total del vehículo.
• Menor control sobre las zonas de deformación programada en caso de impacto, lo que afecta la seguridad pasiva.
• Centro de gravedad más alto, lo que disminuye la estabilidad y puede aumentar el coeficiente aerodinámico.
• Mayor coste de fabricación en comparación con las estructuras autoportantes.