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Cajas de colisión para atenuar lesiones y bajar costos de reparación

Por 19 febrero, 2021 COMUNICADOS, INVESTIGACIÓN

Este conjunto de elementos, ubicado justo detrás de los paragolpes y llamado internacionalmente como ‘crash box’, soporta la estructura de absorción de colisión de baja velocidad.

Una de las preocupaciones fundamentales de la ingeniería automotriz y de los centros de investigación de reparaciones, como el Rcar y Cesvi, ha sido desde hace muchos años la búsqueda de atenuar las lesiones personales en peatones y los daños y costos de reparación en colisiones a baja velocidad. Para ello se ha investigado tanto la dinámica de los choques como la misma estructura del cuerpo humano y de los automóviles. En ese camino se recuerdan las regulaciones de la autoridad del transporte estadounidense que, a principios de los años 80 del siglo pasado, obligó a las automotrices del mundo a prolongar los para golpes varios centímetros hacia adelante y atrás, con supuestas miras de lograr ese objetivo, pero con dudosos resultados y bizarra estética.
Pero con el avance de la industria petroquímica y el desarrollo de los materiales plásticos, así como de las herramientas digitales de cálculo y diseño de estructuras, se concibió el concepto de los conjuntos delantero y trasero (paragolpes, soportes de paragolpes y cajas de colisión) para automóviles, los cuales se encargan de absorber energía en un impacto, con la finalidad de que en caso de una colisión a baja velocidad su energía no se trasmita a piezas estructurales del vehículo y asimismo proteja a los usuarios de lesiones y traumatismos.

Consideraciones de fabricación del conjunto delantero y trasero

Decíamos que uno de los elementos del conjunto delantero es el paragolpes. El paragolpes es de los elementos más estéticos y sobresalientes del vehículo y el que más comúnmente se ve afectado en una colisión, debido a su gran área. Los polímeros son la base de su construcción, dado que son materiales suaves, deformables y contribuyen a la absorción de energía. Para evaluar su rendimiento en el vehículo al momento de una colisión a baja velocidad se deben tener en consideración tres aspectos:

La geometría. El paragolpes debe ser ubicado a la altura común del piso que proporcione protección a conjuntos adyacentes y debe extenderse lateralmente con el fin de proteger adecuadamente de un impacto con otro vehículo y evitar que, en caso de atropellamiento a baja velocidad, la integridad del peatón no se vea afectada considerablemente.

• La estabilidad. El paragolpes tiene que ser lo suficientemente alto y amplio como para mantener su integridad con respecto a los paragolpes de otros vehículos en caso de una colisión, debido a la carga dinámica que debe soportar.

• Absorción de energía. Debe absorber la energía del choque a baja velocidad sin dañar otras partes del vehículo.

• El soporte del paragolpes. Otro de los componentes del conjunto del que tratamos en este artículo es el soporte de paragolpes. Está diseñado para ser el primero en asumir la energía de una colisión. Esta pieza la distribuye para evitar que se prolongue a piezas adyacentes y, generalmente, se encuentra unida a las puntas de chasís.

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La opinión del RCAR, agrupación internacional de centros de investigación del automóvil cuyo objetivo principal es reducir los costos humanos y económicos por pérdida de vehículos a motor, indica que los soportes de los paragolpes deben tener las siguientes características:

• Ser instalados en la parte delantera y trasera de los vehículos.
• Ser reemplazados sin necesidad de cortar o soldar.
• Tener una altura superior de 100 mm de ancho y que cubra las partes más elevadas del paragolpes, prolongándose hasta las partes medias de esta misma pieza.
• Estar apoyado en su totalidad en la parte delantera y trasera del vehículo.
• Resistir la torsión para soportar cargas excéntricas.
• Absorber energía y restringir el daño al sistema de parachoques y así mismo solamente.
• Tener absorbedores de energía complementarios fabricados en poliestireno expandido (icopor) o materiales plásticos los cuales son fáciles de reemplazar a un costo menor.
• Ser estables durante el impacto para proteger y anular la energía.
• Evitar daños estructurales, como piezas soldadas o pegadas y otras partes costosas.
• Extenderse lateralmente para proteger las esquinas del vehículo.

Extensión del soporte de paragolpes

Otro de los elementos que conforman las cajas de colisión son las llamadas extensiones del soporte del paragolpes. Estas piezas están equipadas a lo largo de la punta de chasís, como parte de la trayectoria de carga para absorber energía.

En cuanto al diseño, este elemento posee una estructura con deformación programable en caso de un impacto, evitando que la energía se prolongue hacia las puntas de chasís y hacia el habitáculo de pasajeros.

Esta deformación se consigue a través de puntos fusibles y concentradores de esfuerzo, los cuales atenúan la energía del impacto. Usualmente este elemento está fabricado en acero o aluminio.

Por la reparabilidad, la dañabilidad y la seguridad

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Existe una prueba a nivel internacional denominada ‘bumper test’ la cual evalúa la eficiencia del sistema de absorción de energía. Es un paragolpes simulado que impacta la zona delantera y trasera del vehículo y cuyo objetivo es incentivar a los fabricantes de vehículos a diseñar e implementar sistemas eficaces de absorción de energía, evitando en lo posible que ésta se transmita a las puntas de chasís y al habitáculo de pasajeros.

Estas cajas de colisión son consideradas de tal importancia que contribuyen a la protección de piezas estructurales de la carrocería, por lo cual también se garantiza la integridad del usuario.

El diseño y geometría de las piezas que hacen parte del conjunto contribuyen a la absorción de energía, pero cada uno de los fabricantes da sus propias especificaciones. Estos elementos pueden variar pero la finalidad es proteger al usuario y a la carrocería del vehículo.

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