La arruga es bella: la importancia de la deformación controlada en un coche

Que la estructura y la carrocería de nuestro coche se deforme progresivamente para absorber un impacto, es tan importante o más que el buen trabajo del resto de los sistemas activos y pasivos de seguridad, los airbags, los pretensores de los cinturones, los controles de estabilidad...
 |  @davidvillarreal  | 

Todavía resulta relativamente común escuchar a gente que se lamenta de que de un tiempo a esta parte los coches hayan aumentado, aparentemente, los daños que se producen en sus carrocerías al sufrir un accidente. Que el menor choque implique una costosa reparación, faros rotos (los xenón o LED no son precisamente baratos, por cierto), cuando antaño, muchos golpes de “chapa” se saldaban con un par de arañazos. Y es cierto que conducimos coches en apariencia, y me gustaría hacer especial hincapié en este punto, más frágiles, o para ser más exactos y como apuntan nuestros lectores en los comentarios, más dúctiles.

La seguridad de un coche en un accidente depende de su deformación controlada para absorber la energía del choque y la deceleración.

Aunque parezca un contrasentido, la seguridad de los ocupantes de un coche depende de que la carrocería se deforme cuando sufrimos un accidente. No quiero entrar en demasiados razonamientos físicos o técnicos, pero sí apuntar brevemente que hasta el más pequeño de los accidentes genera mucha energía, energía cinética del coche o los coches implicados que tiene que transformarse de alguna forma.

Ya lo decía Isaac Newton, la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma, y cuanto más se transforme deformando la carrocería y absorbiendo la deceleración, menos quedará para zarandear el cuerpo de los ocupantes del coche. Generalmente, una deceleración superior a 10G puede causar lesiones graves y a partir de 30G ser mortal de necesidad. Los sensores del Ferrari de Alonso detectaron 25G en su vuelo de Abu Dhabi del año pasado.

La necesidad de estructuras de deformación controlada

La industria se enfrenta al reto de hacer coches más seguros y estructuras que se deformen para absorber el impacto sin que los costes de reparación se eleven demasiado.

Por lo tanto, es realmente bueno que tu coche se deforme al sufrir un golpe, con ciertos matices, puesto que también deberá preservarse la integridad de la “célula de seguridad” que conforma el habitáculo y porque esas deformaciones serán proporcionales a lo que tendrás que pagar por reparar un golpe de chapa y las cuotas que establecerán las aseguradoras por una póliza a todo riesgo. Hay que encontrar el nexo en el que la seguridad no se compromete y los costes de reparación se mantienen en cifras razonables.

De la certeza de que queremos que la carrocería se deforme “de puertas para fuera”, surge la necesidad de crear estructuras de deformación controlada, que absorban progresivamente el impacto. El desarrollo de estas estructuras se basa en dos aspectos fundamentales, la seguridad de los ocupantes y la reparabilidad, evitar precisamente daños mayores en elementos clave (y costosos) del motor y por supuesto el chasis.

A aquellos que se lamentan de lo delicados que son los coches hoy en día, me gustaría recordarles lo común que resultaba en los vehículos de antaño que cualquier golpe aparentemente poco importante conllevase daños bastante graves para el chasis y tuviese que pasar por una bancada para corregir el desplazamiento. Actualmente, los daños suelen ser mucho más escandalosos en el exterior, pero menos graves en el armazón principal del coche.

Las estructuras que no deberían deformarse

El uso inteligente de los materiales y el grosor de las estructuras, es imprescindible para que el armazón del coche se deforme progresivamente sin comprometer el habitáculo.

La estructura de un coche la conforman largueros con diferente resistencia, en base a la aleación con la que se han forjado o el grosor del larguero. De ahí que hace tan solo unos días definiéramos el acero de alta resistencia como una pequeña revolución en el sector. Merece las pena leer este reportaje para entender la relación entre el acero y estas estructuras de deformación controlada.

Dicho lo cual, no nos cuesta comprender por qué las estructuras más resistentes de un coche generalmente son las verticales, los pilares que sustentan el techo y evitan que se deforme en caso de vuelco. Pensad que esos pilares son estrechos y separados por elementos que – aparentemente – no tienen función estructural, las lunas del coche. Incluso estas últimas tienen una responsabilidad crucial de afianzar la rigidez del coche ante la torsión y en la absorción de un impacto. No lo olvides.

Otra de las estructuras más resistentes de un coche está en los largueros horizontales inferiores, bajo el alféizar de las puertas. Estos son imprescindibles para afianzar la protección del habitáculo y conformar la célula de seguridad con los pilares, los largueros superiores y los nervios del techo (largueros que cruzan de uno a otro lado del techo) para dar consistencia.

Las estructuras que deberían deformarse

En un choque frontal suficientemente fuerte el motor se descuelga para que las piezas no penetren en el habitáculo hiriendo a sus ocupantes.

Las estructuras de deformación controlada más relevantes en un accidente son las presentes en los subchasis delantero y trasero. El primero se compone habitualmente de dos parejas de largueros horizontales, inferiores y superiores, que sostienen el motor y han sido diseñados para arrugarse en caso de accidente y evitar daños en los largueros horizontales y los pilares que dan consistencia al habitáculo.

Para transmitir la fuerza del impacto frontal a los largueros, estos están atornillados a una traviesa perpendicular muy rígida, que se hunde sin deformarse y trata de proteger el radiador. Si se produce un choque frontal suficientemente fuerte, el hundimiento que se produciría en este subchasis delantero sería tan acusado que el propio motor se descolgaría para pasar por debajo del coche y evitar que las piezas entren en el habitáculo dañando a los pasajeros. Otras piezas, como la columna de la dirección, también se quiebran automáticamente para evitar daños en el conductor. El choque frontal “ideal”, que menos daños produce en el coche y sus ocupantes, debe ser completamente frontal. Si la trayectoria es oblicua, los daños son mayores, puesto que el reparto de fuerzas a las traviesas no es uniforme y las esquinas suelen estar más desprotegidas ante un impacto.

El caso del subchasis trasero es similar al delantero. Unos largueros y una traviesa constituyen la base de la estructura de deformación controlada en un choque trasero y a su vez protegen el depósito de combustible y/o las baterías (en el caso de híbridos y eléctricos).

Por encima de las ayudas a la conducción, enfocadas sobre todo a evitar el accidente, las nuevas estructuras de los automóviles son probablemente una de las causas más reseñables del descenso de los fallecidos en carretera y la reducción de la gravedad de los accidentes.

Parece que en los últimos años hemos asistido a un aumento de la preocupación del cliente por la seguridad, probablemente por la maquinaria de marketing de los fabricantes que también entiende esa preocupación como un argumento de ventas. Muchos clientes se preocuparán de que su coche lleve control de estabilidad, tropecientos airbags, pero rara vez se preguntará cómo fue diseñada la estructura de su coche. Más allá de todas las ayudas a la conducción que se han ido estandarizando en los últimos años, la mejora de la seguridad pasiva por la construcción de estructuras cada vez más avanzadas, probablemente siga siendo el avance más importante de los últimos tiempos.

Como ya habrás visto, este reportaje no es más que una generalización de las estructuras que conforman la mayoría de los coches que hoy en día vemos en los concesionarios. No quise entrar en más detalle para hablaros de estructuras más avanzadas, materiales que ya son tendencia en la industria como el aluminio o la fibra de carbono y la importancia del peso, las dimensiones del coche y el ángulo en el que se produce la colisión para marcar la diferencia entre un accidente sin consecuencias y otro realmente grave.

Más información: Dossier de la DGT del año 2000
En Diariomotor: El acero de alta resistencia: una pequeña revolución para la industria del automóvil

Lee a continuación: Seguridad ¿Es todo cuestión de estrellas? [La semana en Tecmovia]

  • Fab

    Buen artículo

  • Antonio Pérez

    Gran artículo, las horas de diseño y de simulación que lleva cada pieza de la carrocería del automóvil para asegurar su deformación controlada no son conocidas por el gran público habitualmente y siempre está bien recordar el trabajo de los ingenieros de desarrollo de producto (una gran parte de ellos en los proveedores y no en la estructura matriz).

    Sólo una cosa, los coches de hoy en día no son “frágiles”, porque no se rompen, se deforman. Mal nos iría si así fuese. Son dúctiles donde deben serlo y rígidos donde sea requerido, como se describe perfectamente en el propio artículo.

    • Totalmente de acuerdo y gracias por el apunte de fragilidad y ductilidad. He añadido una pequeña aclaración en el primer párrafo.

  • Alberto Piqueras Ramos

    Estimado David:

    Excelente, largo y completo informe sobre lo que todos deberíamos saber. En mi caso que soy fanático de los elementos de seguridad, PARTIENDO DE LA ESTRUCTURA, me llena de alegría cuando leo estos informes, pues no son notas, están unos puntos más arriba.
    Soy de la idea, quizás por ahora se vea como una fantasía o una exageración, que todos los coches antes de 5 años tendrían que ser matriculados con su célula de protección al estilo de los fórmula 1, con el material más resistente que haya en ese momento, de ser hoy que se pusiera a la venta, que fuera de kevlar o de fibra de carbono.

    Siempre me llamó la atención que las grandes marcas que invierten grandes cantidades de dinero, que luego se los cobran a los compradores, no hayan dedicado más inversión en proteger a sus clientes, ofreciéndoles como equipo original las mencionadas células o cabinas de máxima protección, al estilo de las mencionadas, pues un cliente salvado, es un nuevo cliente para el futuro inmediato, mientras que un cliente fallecido, es un cliente perdido.

    Háganlo, aunque sea para proteger vuestros intereses.

    Saludos.

    • Existen monocascos completos de fibra de carbono en la industria, aunque se limitan a deportivos muy exclusivos y producciones muy limitadas. ¿Por qué no se extiende su utilización? Para empezar por costes, pero sobre todo por la complejidad técnica de producir piezas tan grandes de fibra de carbono. Por eso lo vemos en coches como el Lamborghini Aventador (que vende en torno a 1.000 unidades/año) o el Alfa 4C, que también contará con una producción muy limitada.
      Por no hablar de la compleja reparación que supondría en estos coches…

      • Alberto Piqueras Ramos

        Estimado David:

        Cualquier costo de producción para hacer una cabina de fibra de carbono que nos salve la vida, será un regalo cuando la cotejamos contra lo que salvaríamos.
        ¿ Acaso no hay coches de más de Euros 100.000.- en Europa ?, ¿ cuanto más sería el costo de esa cabina de supervivencia contra las convencionales, las cuales tampoco son gratis ?.
        Existe un concepto poco utilizado, que es el de las diferencias. Solemos decir: yo no gasto Euros 100.000.- por mejor coche que sea, sin embargo terminamos comprando uno por Euros 70.000.-, ¿ dónde está la diferencia ?, pues está en los Euros 30.000.-, nada más pero este te salvará la vida.

        El concepto diferencia es mucho más objetivo que cualquier otro que tomamos en cuenta de forma totalmente subjetiva.

        Medítalo y luego reflexiona.

        Saludos.

  • Sergio Rincón

    Felicitaciones, gran artículo.

  • Rest

    El implemento de diferentes aleaciones para y por el acero ha proporcionado un abismo vital en un periodo de tiempo realmente corto.

    Estos avances anclados en metales están sujetos de nuevo a un próximo relevo para reconducir la seguridad hacia materiales más resistentes, flexibles y livianos. Fibras de carbono, resinas, termoplásticos reforzados, kevlar y sucedáneos de tela de araña estarán conviviendo entre nosotros de una forma generalizada en todo tipo de vehículos en tanto en cuanto terminen de confabular patentes, fabricantes independientes, marcas y grandes compañías. Sí, no me mires con esa cara…qué es verdad!

    • Alberto Piqueras Ramos

      Estimado Rest:

      Te miro con cara de gran admiración y deseo fervientemente que se terminen urgentemente las confabulaciones por las patentes y que se pongan a trabajar de inmediato; lo único que harán con esa acción, es salvarnos las VIDAS.

      Saludos.

      • Rest

        Hola, Alberto;

        sorprendido me quedo yo con la valentía con la que tiñes tu segundo comentario.

        Qué casualidad! Aseveraba Calos SAINZ en una antigua entrevista para una revista de cuyo nombre no quiero acordarme, un trasfondo semejante a tu manera de tratar la temática que nos ocupa. Dos sabias personas del sector denuncian, por decirlo de alguna manera, lo poco que se valora el bien más preciado, la VIDA, incoada en un proceso de extrema desidia a merced de unos dígitos que engordan cuentas.

        Cuando hablando de estructuras o armazones que de venta al por mayor – pues tratamos de X coches vendidos mundialmente – quedan sonrojadas por los entredichos que suponen las empleadas en superdeportivos o F1 figurando para escarnio de las grandes marcas que nos ofrecen productos accesibles a la mayoría, dejan esa pequeña huella que deleita a unos análisis más profundos de lo que más allá de una razón comercial puede suponer como excusa o justificación.

        Soluciones costosas? materia prima de difícil proyección en masa? complicaciones postraumáticas?….Nooooo – como en un partido de tenis, jeje-. Hay algo por encima de estas preguntas y sólo ellos podrían responder si nos basamos en los sobrepasados 30 años por lo menos de la instauración de la fibra de carbono en vehículos y análogos ejemplos.

        En la segunda generación de móviles ( teléfonos ) ya tenían prototipos de materiales flexibles tan finos como una lámina de papel, resistentes y versátiles…..hoy día podría tratarse de GRAFENO? Pues de eso hace muchos años y constataban controlando la jugada perfecta las empresas fabricantes “cuándo” sería VIABLE ponerlo a disposición ciudadana.

        No me viene mal el clásico símil de las farmacéuticas y sus vacunas.

        Saludos.

        • Alberto Piqueras Ramos

          Estimado Amigo.

          Excelente capacidad de exposición y mejor aún redacción.

          Saludos.

  • Tocapelotas

    Hola. Al rey lo que es del rey y a Dios lo que es de Dios. Menos parafernalia pseudoingenieril barata y más comprobar las citas históricas.