Kitabı oku: «Técnicas básicas de sustitución de elementos amovibles. TMVL0109»

Capítulo 1

Constitución general del vehículo

1. Introducción

Normalmente, cuando se habla de “automóvil” suele hacerse referencia solamente a los automóviles tipo turismo, aunque existen otras clases de automóviles como pueden ser camiones, autobuses, furgonetas, motocicletas y motocarros.

Durante la historia de los vehículos de motor se han creado una gran variedad de modelos, que se han ido adaptando a las necesidades de cada época, tanto en diseño como en utilidad. En la actualidad, la evolución de la fabricación de vehículos se está basando fundamentalmente en la seguridad y en la eficiencia energética, por lo que ha sido necesaria la utilización de nuevos materiales de construcción y de diferentes técnicas de fabricación, lo cual conlleva nuevos métodos de reparación.

En este capítulo se tratarán los distintos tipos de automóviles y las características de sus carrocerías. Se estudiarán los materiales utilizados para su construcción, así como la maquinaria y las técnicas que intervienen en su reparación.

2. Tipos de carrocerías y sus características

Según la legislación vigente en España, el Real Decreto 2822/1998, de 23 de diciembre en su anexo II, por el que se aprueba el Reglamento General de Vehículos, recoge las siguientes definiciones:

Vehículo: aparato apto para circular por las vías o terrenos.

Vehículo de motor: vehículo provisto de motor para su propulsión. Se excluyen de esta definición los ciclomotores, los tranvías y los vehículos para personas de movilidad reducida.

Automóvil: vehículo de motor que sirve, normalmente, para el transporte de personas o cosas, o de ambas a la vez, o para la tracción de otros vehículos con aquel fin. Se excluyen de esta definición los vehículos especiales.

En este manual se entenderá por vehículo: aquel vehículo provisto de motor para su propulsión, con unas características mecánicas y de diseño aptas para el transporte de personas y/o carga de mercancías.

En la industria del automóvil la tendencia principal ha sido la fabricación de carrocerías más seguras, ligeras y aerodinámicas, permitiendo aumentar las prestaciones y confortabilidad del vehículo.

Actividades

1. Realizar una investigación sobre las últimas tendencias que se están implantando en las carrocerías de los automóviles.

Un vehículo está formado por dos partes; una mecánica en la que se engloban el motor, dirección, transmisión, etc., y otra estructural, que es la que corresponde a la carrocería.

Dentro de la carrocería se distingue una estructura fija formada por pilares, refuerzos, largueros, etc. y una serie de piezas amovibles o desmontables, como las puertas, aletas, capó, etc., que serán la imagen del vehículo.

Recuerde

Las piezas amovibles o desmontables del vehículo son las puertas, aletas, capó, etc., las cuales conforman el aspecto exterior del vehículo.

Por lo tanto, para el diseño de una carrocería será necesario tener en cuenta diversos aspectos entre los que se encuentran el tipo de mercado, los gustos del consumidor, etc., siendo los aspectos fundamentales los siguientes:

1 La seguridad de los pasajeros en caso de accidente.

2 Los esfuerzos derivados de su desplazamiento.

La seguridad de los pasajeros en caso de impacto o accidente se consigue realizando diseños de estructuras con capacidad para la absorción de energía en caso de accidente, cuya función es convertir esa energía de colisión generada por un accidente en energía de deformación de la carrocería.

De este modo, una carrocería debe ser altamente resistente en la estructura que corresponde al habitáculo y controladamente deformable en el resto de carrocería, dependiendo de la energía que haya que transformar y el punto de aplicación de dicha energía.

Para desarrollar una carrocería hay que recurrir al cálculo matemático, a estudios y ensayos llevados a cabo en laboratorios, talleres, etc., además del conjunto de experiencias obtenidas a lo largo de la historia.

Hay que decir que si la estructura fuese completamente rígida el impacto sería mucho más violento y perjudicial para los ocupantes, ya que el cuerpo humano a partir de cierta velocidad (>40 km/h) no soporta una frenada instantánea a cero.

Los esfuerzos derivados de su desplazamiento, se dividen en:

1 Esfuerzos de tracción: son aquellas fuerzas que tratan de estirar un cuerpo intentando producir un alargamiento. En el vehículo, este tipo de fuerzas podrían asociarse a las que se producen durante la aceleración.

1 Esfuerzo de compresión: realizado por el mismo tipo de fuerzas que en caso anterior, pero ahora intentan comprimir el cuerpo. Se producen durante la frenada.

1 Esfuerzo de flexión: son las fuerzas que intentan doblar el cuerpo. Producidas por la carga que soporta (pasajeros, motor, carga, equipamiento, etc.).

1 Esfuerzo de torsión: cuando las fuerzas intentan retorcer el cuerpo. Se producen durante los desplazamientos ante un piso irregular.

Actividades

2. Poner algún ejemplo de máquinas o elementos de la vida cotidiana que estén sometidos a cada uno de los siguientes esfuerzos: tracción, compresión, flexión y torsión.

Se pueden realizar muchas clasificaciones de vehículos, en función de su utilidad, número de volúmenes, etc., aunque aquí se establecerá la siguiente clasificación de vehículos según el tipo de carrocería, ya que es la más interesante con el fin de darle un carácter práctico y centrándose en los distintos métodos de reparación de las mismas; por consiguiente, hay dos grandes grupos:

1 Vehículos con carrocería autoportante

2 Vehículos con chasis y carrocería independiente

2.1. Vehículos con carrocería autoportante

Este tipo de carrocería es aquella que se encarga del soporte de los distintos conjuntos de elementos que se acoplan en el vehículo, así como del alojamiento de los pasajeros. Los automóviles de turismos son los que se suelen fabricar con este tipo de carrocería.

Estas carrocerías se construyen teniendo en cuenta que deben ser resistentes a los esfuerzos derivados de la conducción (aceleración, frenado, trazado de curvas, etc.,) y a las tensiones producidas por los distintos elementos que soportan, además de contar con la capacidad necesaria para absorber las posibles deformaciones producidas por situaciones extraordinarias, como sería el caso de un accidente, teniendo en cuenta la seguridad pasiva y los conjuntos de elementos que están instalados.

En este tipo de carrocería existen tres zonas: delantera, central y trasera. Las zonas delantera y trasera tienen la función de proteger la zona central, por lo que la energía de impacto se debe disipar, deformando estas zonas antes de deformar la zona central, con el fin de proteger y garantizar un mínimo de espacio para la supervivencia de los ocupantes.

Con respecto a los elementos amovibles interiores, estos se diseñarán con una funcionalidad determinada y teniendo en cuenta que no pueden dañar a los ocupantes, por lo no deben tener ni partes duras ni aristas.

Sobre esta carrocería se montarán los elementos amovibles exteriores, como puertas, capós, aletas, etc.

Carrocería autoportante

Actividades

3. Realizar un listado de 5 vehículos que tengan este tipo de carrocerías.

2.2. Vehículos con chasis y carrocería independiente

Normalmente, este tipo de carrocería se usa en autobuses, furgonetas, todoterrenos y camiones. En este tipo de vehículos el esqueleto está formado por un chasis o bastidor, el cual es independiente del resto de la carrocería; la unión de estos elementos se realiza por medio de tornillos o soldadura.

Chasis independiente

Actividades

4. Realizar un listado de 5 ejemplos de vehículos que tengan este tipo de chasis.

Aplicación práctica

Estando en el taller, un cliente le sugiere que quiere comprarse un coche para trabajos de campo. ¿Le podría dar algún consejo sobre el tipo de coche que se podría comprar en función del chasis?

SOLUCIÓN

Para realizar trabajos en el campo, donde se dan unas condiciones de carga máxima y terreno muy irregular, el tipo de carrocería más adecuado es el de chasis independiente, pues, aunque su peso es mayor al de un chasis autoportante, también ofrece una mayor resistencia a los esfuerzos que el vehículo debe soportar. El mejor consejo sería que se comprara un coche todoterreno 4 x 4 con chasis independiente.

3. Tipos de unión de los elementos amóviles

La carrocería es un conjunto formado por una gran variedad de piezas que están unidas entre sí gracias a la utilización de diversos materiales. Para la unión de las piezas se utilizarán distintas técnicas, atendiendo a las siguientes necesidades:

1 Características de los materiales que se van a unir.

2 Esfuerzos estructurales a las que van a ser sometidas.

3 Facilidad de acceso de los elementos, ya que puede condicionar el método de unión a utilizar.

4 Frecuencia con la que se van a sustituir las distintas piezas.

5 Libertad de movimiento necesario para determinadas piezas.

Para una mayor comprensión del tipo de uniones que se realizan en una carrocería es conveniente empezar por identificar las distintas piezas que la forman, las cuales pueden englobarse en dos grandes grupos: elementos fijos y elementos amóviles.

1 Elementos fijos: constituyen el esqueleto del coche y su misión consiste en soportar los esfuerzos a los que se ve sometido el vehículo. Estos suelen estar ocultos por los accesorios, guarnecidos y piezas desmontables exteriores.

1 Elementos amóviles o desmontables exteriores. Aunque también pueden soportar ciertos esfuerzos, su misión principal es la de darle al vehículo un carácter estético, teniendo en cuenta la aerodinámica.

(1) Parabrisas. (2) Capó. (3) Rejilla frontal. (4) Faros. (5) Faros antiniebla. (6) Paragolpes delantero. (7) Aleta delantera. (8) Estribo. (9) Luna de custodia. (10) Retrovisor exterior. (11) Portón trasero. (12) Pilotos. (13) Silencioso trasero. (14) Paragolpes trasero. (15) Llanta. (16) Puerta delantera. (17) Puerta trasera. (18) Aleta trasera. (19) Luneta térmica.

Por lo que, en una carrocería, pueden encontrarse tres tipos de uniones:

1 Uniones fijas.

2 Uniones articuladas.

3 Uniones amóviles.

Aplicación práctica

En la siguiente imagen hay varias piezas de un vehículo. ¿Podría decir a qué parte del vehículo corresponden? ¿Qué tipo de unión tienen? ¿Podría identificarla?

SOLUCIÓN

Esta imagen corresponde al despiece de la parte central de una carrocería.

Las piezas pertenecen a la estructura de la carrocería, por lo tanto, tienen uniones fijas.

Identificación de las piezas:

1. Piso de la carrocería.

2. Refuerzo del piso.

3. Traviesa de asiento delantero.

4. Traviesa de asiento trasero.

5. Montante inferior.

6. Refuerzo inferior del pilar.

7. Refuerzo del estribo.

8. Estribo inferior.

9. Refuerzo del pilar.

10. Pilar inferior.

11. Refuerzo superior de pilar.

12. Montante del techo.

13. Refuerzo central.

14. Traviesa de techo trasera.

15. Traviesa de techo central.

16. Traviesa de techo delantera.

3.1.Uniones fijas

Son aquellas que se realizan mediante soldadura, remaches o adhesivos, o bien por uniones plegadas.

Una vez realizada la unión no es posible la separación de las piezas y, como consecuencia de ello, en caso de tener que separarlas, sería necesario destruir la unión, deteriorando así las piezas que con anterioridad estaban unidas.

Uniones mediante soldaduras

Ya que el objetivo consiste en la reparación y sustitución de elementos, puede decirse que hay muchos procesos de soldadura, aunque en referencia a la reparación de carrocerías no todos son adecuados; las técnicas de reparación estarán condicionadas por el tipo de reparación que se efectuará en el vehículo.

Las clases de soldadura más utilizadas para la reparación de carrocerías son estas:

Soldadura por puntos de resistencia eléctrica

Esta soldadura está basada en el efecto Joule, que consiste en el calentamiento que se produce en la unión de piezas de metal debido a la resistencia que estas ofrecen al ser atravesadas por una corriente eléctrica.

Esta soldadura se realiza por medio de unas pinzas, las cuales contienen dos electrodos enfrentados entre sí que presionan las piezas de metal que se quieren unir. Las piezas de metal quedan soldadas por pequeñas zonas circulares.

Existen varios tipos de electrodos con distintas geometrías acordes al tipo de soldadura que se quiere realizar.

La característica fundamental de este tipo de soldadura consiste en que el calor que se le aplica a la pieza no es ni muy elevado ni de forma continua, por lo que se siguen manteniendo las propiedades físicas y mecánicas de las piezas soldadas, además de conseguir uniones muy fuertes. Por otro lado, en este tipo de soldadura también se pueden aplicar tratamientos anticorrosivos en las zonas interiores de las piezas que se quieren unir.

El principal inconveniente en la soldadura por puntos radica en la necesidad de espacio para introducir las pinzas y efectuar la soldadura.

Equipo de soldadora por puntos

Soldadura por arco eléctrico bajo gas protector

Este tipo de soldadura se realiza mediante un arco eléctrico entre el electrodo y las piezas que se quieren unir. El arco eléctrico genera el calor suficiente para fundir los metales y que se produzca así la soldadura. En este tipo de soldadura es necesaria la aportación de material, que consiste en un electrodo de alambre macizo llamado hilo, de la misma naturaleza de los metales que se van a unir, el cual se va depositando de forma continuada en la unión.

Con el fin de evitar la oxidación de los metales, cuando estos entren en contacto con el oxígeno que se encuentra en el ambiente, se precisa la utilización de un gas que, además de evitar la oxidación, estabiliza y facilita el arco eléctrico.

Según sea el gas utilizado en la soldadura, se obtendrá:

1 Soldadura MIG (metal inerte gas): cuando el gas utilizado en el proceso es inerte.

2 Soldadura MAG (metal activo gas): en este caso se utiliza un gas activo.

Habitualmente, se utiliza el argón (Ar) y helio (He) como gases inertes y el oxígeno (O) y dióxido de carbono (CO₂) como activos. Estos gases pueden ser mezclados entre sí, con diferentes porcentajes para obtener distintos tipos de resultados en la soldadura.

Debido a la maquinaria utilizada, este tipo de soldaduras son fáciles de realizar y la unión entre las piezas es bastante resistente.

Equipo de soldadora MIG/MAG

Para la realización de una soldadura MIG/MAG se necesita alimentación eléctrica para el equipo, un alimentador de hilo, circuito con el gas a utilizar y la pistola de soldadura con los elementos que la regulan.

Soldadura fuerte

Su funcionamiento se basa en aplicación de calor hasta que el metal de aportación alcance la temperatura de fusión y la unión se produzca mediante la adherencia del metal fundido con las superficies de metal de las piezas que se quieren soldar.

La temperatura de fusión en esta soldadura se encuentra entre los

450 ºC y los 900 ºC, utilizando aleaciones de cobre-zinc, oro-plata y oro-cobre-plata como material de aportación.

Soldadura blanda

Utiliza el mismo procedimiento que el de la soldadura fuerte, con la diferencia de que, en este caso, la temperatura de fusión es menor a los 450 ºC. Como fuente de calor para la fusión del material de aportación se suele utilizar un soplete de butano. En este tipo de soldadura la resistencia mecánica es baja.

Dentro de la soldadura blanda, la de estaño-plomo es la más utilizada en la reparación de automóviles, generalmente para el acabado estético de soldaduras anteriores.

Actividades

5. Realizar una tabla resumen donde se muestren las ventajas e inconvenientes de los distintos tipos de soldaduras vistos anteriormente.

Aplicación práctica

En un taller entra un cliente y pregunta si le pueden reparar el capó delantero de su coche, ya que tiene una raja de unos 15 cm de longitud. El jefe de taller le dice que no hay ningún problema, ¿qué tipo de soldadura sería la más idónea? Justifique la respuesta.

SOLUCIÓN

El tipo de soldadura más adecuado para esta reparación sería la soldadura MIG/MAG ya que debe ser una soldadura de alta resistencia y, al estar limitados por el espacio, no se puede utilizar la soldadura por puntos. Tampoco sería conveniente la soldadura fuerte, ya que habría que aportar gran cantidad de calor y la pieza a reparar podría sufrir deformaciones estructurales.

Uniones mediante remaches

Debido a la incorporación de nuevos materiales en la fabricación de carrocerías, este tipo de unión ha sufrido un gran crecimiento en los últimos años, ya que su coste es mucho menor a otros sistemas de unión.

Normalmente, es utilizado en carrocerías de aluminio, aunque su uso se está extendiendo también a las carrocerías de acero.

Para que se produzca la unión entre dos piezas, estas deben estar previamente taladradas para poder introducir el remache. La unión se realiza mediante unos vástagos metálicos con forma cilíndrica, en uno de cuyos extremos tiene una cabeza formada y la otra se formará una vez se realice la operación de remachado.

La unión mediante el remachado suele presentar dos problemas:

1 Se produce una debilitación de la zona debido al taladro que es necesario realizar.

2 Se puede producir una corrosión galvánica al poner en contacto dos metales con distinta naturaleza.

Uniones mediante adhesivos

En la actualidad, cada vez es más frecuente el uso de adhesivos en la fabricación de vehículos, bien sea de forma exclusiva, bien complementando una unión mecánica. Las aplicaciones principales son las siguientes:

1 Unión de guarnecidos (insonorizantes, guarnecido de puertas, techos, juntas de goma, etc.).

2 Unión de elementos metálicos (pegado de aletas, etc.).

3 Unión de materiales plásticos entre sí, o bien con la carrocería.

4 Fijación de los parabrisas o vidrios.

De acuerdo con la función que desempeñan, hay que diferenciar entre adhesivo, sellador y revestimiento de esta manera:

1. Adhesivo: sustancia que une distintos materiales por contacto superficial.

2. Sellador: sustancia que se aplica en las zonas de unión de varias piezas y que evita la penetración de agentes externos (aire, gas, ruido, polvo, humo, etc.).

3. Revestimiento: sustancia que tiene la función de proteger las superficies de agentes externos.

Actividades

6. ¿Sabría qué aspectos debe tener en cuenta a la hora de elegir un adhesivo estructural? ¿Puede actuar también como sellador?

Para la unión de elementos entre sí, es necesario que se den dos fenómenos:

1 Adhesión: la cual puede definirse como la unión entre partículas diferentes mediante fuerzas de atracción eléctricas y mecánicas.

2 Cohesión: que es la fuerza de unión entre partículas similares, como resultado de la viscosidad del adhesivo.

Normalmente, la unión que se realiza entre chapas delgadas es mediante solape con escalón, que consiste en una unión combinada entre tope-solape.

El solape tiene como misión facilitar el posicionamiento y conseguir así un mejor pegado de las piezas que se quieren unir. En la siguiente figura se muestra el solapado y pegado de dos chapas metálicas.

En el caso de que no se pudiera realizar el solape debido a las características de los materiales a unir (plásticos, etc.) se recurrirá a una unión mediante abridamiento simple.

Los adhesivos más utilizados, tanto para la reparación como para la fabricación, son:

1 Poliuretano: pudiendo ser utilizado como recubrimiento o como adhesivo. Dos tipos: los monocomponentes y los bicomponentes.

2 Resinas epoxi: son productos bicomponentes, es decir, tienen una resina y un catalizador y se suelen utilizar en uniones metal-metal, plástico-plástico y metal-plástico.

Tipos de adhesivos con sus herramientas de aplicación

Uniones plegadas

Mediante este tipo de unión se logra unir piezas finas de chapa doblando sus bordes sobre sí mismas.

Utilizando este método junto con una determinada resina se consigue una buena estanqueidad de la junta. Normalmente, se utiliza esta forma de unión en los paneles de las puertas.

La creación de este tipo de doblado se realizará mediante prensas provistas de útiles adecuados para tal fin.

Para deshacer una unión plegada hay que destruirla por medio de las herramientas adecuadas (radial, etc.).

3.2. Uniones articuladas

Son aquellas que permiten un cierto grado de movimiento entre las distintas piezas que se han unido. Para la unión de estas piezas el método más utilizado en el mundo del automóvil es de la bisagra con pasador.

Unión tornillo-tuerca

Estas bisagras están unidas a las distintas piezas que se quieren unir y, a su vez, estas van unidas mediante un pasador. En función del tipo de bisagra obtendrá una mayor o menor libertad de movimiento.

Las bisagras son utilizadas en las puertas, capós, maleteros, etc. Para su desmontaje basta con sacar la pieza central (pasador) con el útil adecuado y estas quedarán separadas.

3.3. Uniones amovibles

Son aquellas que permiten la sustitución de las piezas dañadas tantas veces como sea necesario sin el deterioro de las mismas, para ello se emplean los siguientes tipos de unión:

1 Mediante tornillos.

2 Mediante grapas.

Uniones amovibles mediante tornillos

Se emplea para la unión de piezas a la carrocería, en aquellos casos cuya función principal no es estructural y no tienen que soportar grandes esfuerzos.

Los tipos de atornillado más utilizados en la industria del automóvil son los siguientes:

1 Tornillo-tuerca: método que consiste en la utilización de un tornillo junto con su tuerca hexagonal.

Normalmente, en este sistema se incluyen una o más piezas entre el tornillo, las piezas de unión y tuerca (arandela, juntas, etc.) que quedan comprimidas entre sí al apretar el tornillo sobre la tuerca, evitando que el sistema se mueva o afloje.

En este tipo de unión, si no se utilizan juntas de estanqueidad, la junta no será estanca.

1 Tornillo-tuerca prisionera: esta unión es parecida a la anterior con la diferencia de que la tuerca está fijada a una pieza, bien mediante soldadura o a través de un alojamiento.

1 Tornillo-grapa: en este caso la tuerca consiste en una grapa. Las hay de dos tipos, simples o dobles. Estas últimas se acoplan directamente en una de las chapas y al introducir el tornillo se produce una mayor fijación.

1 Tornillo rosca-chapa: también llamado autorroscante, este tipo de tornillo tiene una rosca delgada con el fondo plano para permitir que la plancha se aloje en su interior. Se utilizan principalmente para la sujeción de tapizados, guarnecidos y piezas amóviles de la carrocería.

Actividades

7. ¿Podría explicar la diferencia entre un sistema tornillo-tuerca y tornillo rosca-chapa? ¿Tienen el mismo tipo de rosca? Justificar la respuesta.

Uniones amovibles mediante grapas

Las grapas son elementos de sujeción y se suelen utilizar para unir distintos ensamblajes, como guarnecidos, molduras, etc.