Evolución de los sistemas de seguridad pasiva, confort y comunicaciones en el vehículo

Introducción

Esta es una investigación a fondo realizada por Automovilidad, que es una empresa con un alto grado de especialización en los sectores donde se potencia la Innovación, todo ello enmarcado dentro de un equipo con más de 1.600 profesionales y presencia en todas las comunidades de España, así como en Portugal, Alemania, Argentina y Chile. Automovilidad, actúa como entidad independiente en el desarrollo de productos y dirección de proyectos para la industria de la movilidad, ofreciendo servicios especializados en cada una de las etapas de desarrollo de la misma:• Fabricantes de vehículos, Camiones y componentes, Energía y medio ambiente.• Reglamentación y homologación de vehículos.

Esta investigación esta bajo la supervisión de SERNAUTO: Asociación Española de fabricantes de equipos y componentes para automoción que nació en 1967 siendo portavoz del sector y de los intereses de las empresas asociadas ante la administración y entidades e instituciones públicas y privadas.

En el desarrollo de este documento buscaremos analizar la evolución que ha tenido el sistema de desplazamiento de las personas, tocando un poco la historia y como al pasar de los años va cambiando la comodidad, la forma, el diseño, la tecnología y el acabado del automóvil sin dejar de lado las especificaciones que se deben seguir y el reglamento para el diseño y la posterior fabricación de estos vehículos.

También veremos, en cuanto a su fabricación, cuales son los pasos a seguir que generalmente siguen la mayoría de las industrias automotrices para el buen acabado final del ensamblaje de los automóviles.

Es preciso destacar que la industria automotriz en un campo muy amplio que ha crecido considerablemente al pasar los años, con esto también va creciendo la espera de la sociedad de obtener cada vez mas mejores vehículos para que no solo los trasladen sino para que cumplan con sus expectativas de comodidades, sumado a eso crece la necesidad de contar con autos seguros en caso de que pase algún incidente los ocupantes puedan salir lo mas ilesos posible y para ello se ha tomado mas que necesidad, como exigencia de parte de algunas instituciones para que el vehículo pueda circular sin problema alguno. Estas exigencias las estaremos abordando para ver de qué se tratan las normativas de seguridad y las diferentes pruebas que son realizadas al automóvil para asegurarse de que cumplan correctamente con estas.

Esta investigación es importante porque se debe tener conocimiento de los vehículos que utilizamos, desde la seguridad y sus limitaciones, hasta para que sirve cada componente, como fue su fabricación y que función cumplen.

El vehículo actual

Actualmente en la industria automotriz hay un interés elevado en los vehículos eléctricos y en las investigaciones sobre ¿como analizar los sistemas de propulsión del automóvil? Aunque la evolución del automovilismo no esta limitado solo a los sistemas motrices, sino también a los componentes externos e internos y a la estructura. La evolución de estos componentes es igual de importante que la de los componentes motrices.

Lo que pretende este estudio de SERNAUTO es mostrar una visión específicamente direccionada a los componentes estructurales y de confort del vehículo a nivel exterior como interior, mostrando las tendencias generales de evolución, a nivel de materiales, tecnologías, diseños o procesos de fabricación de los sistemas afectados y estudiando también los motivos que hay detrás de esta evolución, analizando los requisitos sociales y legales que determinan que los sistemas estudiados de los vehículos se fabriquen de una forma u otra.

Los automóviles existen porque existe una demanda de movilidad por la sociedad. El desplazamiento de las personas viene desde tiempos antiguos y ha ido evolucionando, desde la movilización a pie, en animales y sigue hasta el descubrimiento de la rueda y con ella el carro, con que se podía transportar mas personas o mercancías.

El primer paso a la sustitución de los caballos fueron las maquinas a vapor pero estaban limitadas a movilidad fija con una sola vía, lo que no permitía flexibilidad de recorrido. Por ello aparecen los primeros automóviles a finales del siglo XIX y proporciona al caballo su primer rival en el transporte. A partir de 1913 Henry Ford desarrolla el modelo de cadena de montaje para su modelo T que reducía los costes del vehículo, posibilitando así la progresiva popularización de los automóviles. Las ventajas que proporcionaba el vehículo en velocidad y potencia, con respecto a los caballos, los hicieron elementos indispensables para la sociedad moderna.

Requisitos y condicionantes implicados en el diseño y construcción de un vehículo

Antes de la fabricación de un vehículo se deben tomar en cuenta una serie de requisitos o condiciones para que el mismo tenga posibilidades de comercialización. Generalmente se pueden tomar en cuenta tres tipos de requisitos, que no son constantes sino que evolucionan con el tiempo por motivos diversos y los fabricantes van adaptando sus diseños para su satisfacción, estos son:

• Requisitos Sociales

• Requisitos Legales

• Requisitos tecnológicos o capacidad tecnológica.

Requisitos Sociales

"¿Qué necesidades tiene la sociedad y cómo influyen en la morfología y construcción de los vehículos?"

Los vehículos responden a una demanda de la sociedad, que no solamente requiere de un método de transporte individual, sino que sus preferencias y necesidades determinan en gran parte el diseño de un vehículo.

Se analizan los siguientes requisitos sociales para la fabricación del vehículo:

• "Espacio para transporte de personas": la sociedad demanda un producto que proporcione una solución de movilidad que cubra, por lo general, las necesidades de toda la familia. Por ello casi todos los vehículos de uso privado, salvo motocicletas y los posicionados en nichos de mercados bastantes específicos, disponen de cuatro plazas al menos.

• "Espacio para equipajes": de la mayoría de los automóviles se demanda no solo la capacidad de transportar personas, sino también cierta capacidad de carga en forma, como equipaje, claro está, según el automóvil.

• "Prestaciones": la sociedad exige a los vehículos unas prestaciones que le permita circular cómodamente por autopistas y autovías y adelantar con seguridad, así como una autonomía de al menos 500 km. Por ello los fabricantes colocan en automóviles motores relativamente grandes y depósitos de combustible de al menos 50 o 60 litros.

• "Sistemas y equipamiento de seguridad": el desarrollo por parte de los fabricantes de automóviles, que bien por imperativa legal o bien como argumento de ventas, cuentan con más sistemas de seguridad hace que la sociedad haya dado por descontado que los vehículos han de estar equipados con la mayor cantidad posible de elementos que mejoren la seguridad del vehículo.

• "Estética interior y exterior": Un diseño atractivo es un aspecto fundamental. Según el público objetivo al que se dirija el vehículo, se proyecta en su diseño más juvenil o más sobrio. Los criterios sociales respecto al diseño de los vehículos también evolucionan, aunque en algunos casos son relativamente conservadores.

• "Calidad de acabados": en las décadas anteriores la calidad de los acabados era un aspecto tomado en cuenta mas que todo para los carros de media y alta gama, eso fue cambiando con el tiempo ya que los acabados son de atractivos para la sociedad y hay cierta demanda de este.

• "Respeto al medio ambiente": la creciente preocupación social por el medio ambiente hace que desde años, el comportamiento medioambiental sea un aspecto más a valorar a la hora de comprar un vehículo.

• "Coste del vehículo": la sociedad demanda vehículos, pero exige, excepto en vehículos de alta gama que consideran una inversión, precios contenidos.

• "Comunicaciones": la presencia de sistemas de comunicación y tecnología dentro del vehículo es un requisito reciente. La proliferación de los teléfonos móviles influyen en que la sociedad también demande poder comunicarse desde dentro del vehículo, por lo que prácticamente ya todos los automóviles instalan sistemas que permiten emplear el teléfono desde el vehículo. Y no solo eso sino también sistemas de GPS y sistemas de navegador multifuncional.

Requisitos legales.

Existen dos tipos de requisitos que afectan directa o indirectamente a la construcción de los vehículos:

• Requisitos referidos específicamente a la construcción de automóviles: la legislación influye en el diseño y construcción del automóvil con el objetivo de mejorar la seguridad y el cuidado al medio ambiente.

A nivel europeo, podemos distinguir tres tipos de normativa en función de su origen

• Normativa emitida por naciones Unidad: en forma de reglamentos, por acuerdo de los principales países del mundo y cuyo reconocimiento es global. En este acuerdo se suman voluntariamente a la aplicación de cada uno de los Reglamentos ECE. De forma que cualquier vehículo, de los países firmantes de acuerdo, que cumpla con este reglamento será aceptado como valido a efectos de la normativa de construcción.

• Normativa propiamente europea: en forma de reglamentos europeos y cuya aplicación se limita al espacio europeo.

• Normativa no obligatoria: producida por entidades independientes y laboratorios y de cumplimiento voluntario, no necesaria para la legalización de los vehículos por los fabricantes.

También se puede clasificar la normativa que tiene influencia directa en el diseño de los vehículos en función del objetivo que persigue:

• 1.  Normativa de comportamiento medioambiental:

1.1 Normativa de emociones de contaminantes

1.2 Normativa de emisiones de CO2 y consumo de combustible

1.3 Normativa de ruidos

1.4 Normativa de reciclabilidad

2. Normativa de seguridad:

2.1 Normativa de seguridad activa

2.1.1 Frenos: establece los requisitos y los rendimientos mínimos de todo lo referente al frenado de los vehículos

2.1.2 Dirección: establece los requisitos y los rendimientos mínimos de comportamiento de la dirección en los vehículos.

2.1.3 Neumáticos

2.2 Normativa de seguridad pasiva

2.2.1 Choques: las normativas de colisión frontal y lateral son las que, principalmente, determinan la construcción y morfología de un vehículo. Estas normativas miden, entre otras cosas, las deceleraciones que soportan los ocupantes del vehículo en caso de una colisión predeterminada y su objetivo es que el automóvil absorba exteriormente todos los golpes que pueda para proteger el habitáculo del mismo.

2.2.2 Protección de peatones: Determina parcialmente el diseño de la parte frontal del vehículo para minimizar los daños que sufre el peatón en caso de atropello.

2.2.3 Salientes exteriores: Aplica a las formas y ángulos de los paneles de la carrocería y elementos contactables desde el exterior.

2.2.4 Asientos y cinturones: Este tipo de requisitos aplican tanto a la resistencia de los asientos frente a impactos como a asegurar que, en caso de colisión, los asientos y los cinturones de seguridad estén suficientemente bien anclados al piso del vehículo.

2.2.5 Acondicionamiento interior: referida al espacio interior del vehículo. Determinan formas y materiales que pueden ser empleados para recubrimientos interiores y consolas.

• Requisitos referidos a las normas de circulación de los vehículos.

Estas normativas de uso del automóvil determinan, entre otras cosas:

• Velocidades máximas en los distintos tipos de vía.

• Dimensiones y masas máximas de circulación.

• Normas de empleo de los vehículos:

• Lugares de aparcamiento o descarga de mercancía.

• Restricciones de circulación en determinados lugares para determinados vehículos.

• Zonas de pago por circulación o aparcamiento.

• Carriles específicos de circulación.

• Obligatoriedad de empleo de luces.

Requisitos Tecnológicos.

La tecnología en el campo automotor juega un papel muy importante, debido a que su evolución es muy constante siendo un elemento exigido socialmente y utilizado como de competencia comercial. Su finalidad es abaratar los costes y mejorar la calidad, pero la tecnología también se emplea como diferenciador comercial. Los fabricantes de los vehículos normalmente juegan con la tecnología del automóvil exterior e interiormente por un tema de comercio, pero sumado a eso le es de gran ayuda para la seguridad y bienestar de los ocupantes. También suelen aplicarla para sacar un vehículo ideal para uso exclusivo de su cliente final.

El vehículo medio actual y sus sistemas de producción

Un automóvil "medio" puede ser descrito como un vehículo con dos ejes y cuatro ruedas, con capacidad para transportar cuatro o cinco personas durante varios cientos de kilómetros, propulsado por un motor de combustión interna, con una potencia media de 120 CV transmitida a la caja y luego a las ruedas delanteras. Pesa aproximadamente entre 1.500 y 1.800 kg, fabricado en acero y producido en serie en una gran factoría empleando una tecnología bastante avanzada, con uso intensivo de robots.

El tipo de producción de estos vehículos se basa en la existencia de grandes y complejas fábricas, cuyas razón de ser es la producción de grandes cantidades del mismo modelo, vehículos que se venden en cualquier parte del mundo.

El modelo a seguir de la línea de ensamble de los automóviles son muy similares y siguen casi los mismos patrones de orden en que debe hacerse:

• 1. Se arma la estructura o chasis del vehículo

• 2. Luego se coloca el salpicadero o tablero de mandos

• 3. Siguen los guarnecidos y recubrimientos interiores

• 4. Se colocan los asientos

• 5. Siguen los paneles exteriores de la carrocería

• 6. Las luces exteriores

• 7. Luego se procede a colocar los vidrios

• 8. Y por ultimo el acabado y fase de pintura

• 1. Chasis o estructura portante del vehículo

El chasis es la estructura que soporta a un vehículo y que sujeta todos sus componentes mecánicos, desde el motor a la carrocería. Su función es aportar resistencia estructural y rigidez al vehículo.

Actualmente existen varios tipos de estructura de chasis:

• Estructura en escalera (ladder frame), empleado en vehículos pesados, se compone de dos largueros longitudinales con varios travesaños o refuerzos en forma de X. Tiene la capacidad de soportar grandes masas, pero su capacidad de proporcionar resistencia torsional a todo el vehículo es limitada. Este tipo de estructura soporta muy bien las cargas verticales, por ejemplo, de una grúa. Permite además el intercambio de carrocerías, pudiendo el vehículo destinarse a otro uso con solo cambiarle la carrocería.

• Estructura tubular (spaceframe), su uso es más reducido. Utilizado en vehículos deportivos. Consiste en un sistema de tubos soldados entre sí para crear una estructura tridimensional que soporta la carrocería. Tiene la ventaja de soportar grandes cargas, tanto de flexión como torsionales.

• Monocasco (monocoque), que es el más empleado en vehículos turismo ya que su fabricación se adapta perfectamente a las necesidades de estos vehículos ligeros, que circulan a grandes velocidades. Consiste en una pieza estructural básica que define la forma externa del vehículo. Esta pieza se va formando de varias chapas de metal estampadas y soldadas entre sí, para formar una sola estructura final.

• Estructuras combinadas: Mezclan el monocasco y la estructura tubular, en la cual la estructura del habitáculo, es de tipo monocasco y el resto del vehículo de tipo tubular. Los materiales mas empleados en este tipo de estructura son el acero, el aluminio y el magnesio por sus composiciones y tipos de resistencias.

• 2. Salpicaderos y tableros de mandos

El salpicadero es uno de los conjuntos mas complicados y costosos de un vehículo, pues comprende prácticamente la totalidad de la instrumentación y el equipamiento accionable por el conductor y el pasajero delantero, en particular, la dirección, la climatización, los airbag frontales y el equipamiento de audio y comunicaciones. Actualmente muchos vehículos disponen de mandos duplicados para algunas de las funciones secundarias, como al audio, o los sistemas de control de velocidad, integrados en el volante o cerca de el.

• 3. Recubrimientos interiores y guarnecidos

El espacio interior del vehículo lo componen la consola central, donde se agrupan la mayoría de los mandos, los asientos y todos los recubrimientos interiores que cubren la estructura metálica, que incluyen:

• Recubrimiento del suelo.

• Recubrimiento del techo.

• Recubrimiento de pilares.

• Recubrimiento de puertas

• Recubrimiento del maletero

La función de los recubrimientos interiores es doble, por una parte de confort y por otra parte cumplen una importante función estética. Uno de los aspectos que mas evidencian el estatus de un vehículo, en cuanto a precio se refiere, es la calidad de los recubrimientos interiores. Los materiales más comunes utilizados son: el plástico, textiles sintéticos o naturales y madera.

• 4. Asientos y cinturones de seguridad

Los asientos son parte esencial del vehículo. Han sufrido grandes evoluciones a lo largo del tiempo, los primeros eran piezas incomodas y rígidas y fueron cambiando con el acolchonado y posteriormente con ajustes que se le podían hacer según el tamaño de la persona que lo ocupaba. En la actualidad contamos con asientos asistidos eléctricamente que se amoldan al lugar y forma que queramos en el espacio en que están colocados. Hecho que ha tenido una evolución muy notoria. En cuanto a los cinturones de seguridad en la década de los cincuenta eran ofrecidos como opción y eran de tipo subabdominal. Años después, aparecen los cinturones de seguridad de tres puntos, desarrollados en Suecia y hasta el día de hoy se siguen implementando en la fabricación de los coches con la única diferencia que es una norma para la seguridad de los habitantes del vehículo en caso de colisión

• 5. Paneles de carrocería

Tenemos dos tipos de construcción de carrocerías de vehículos, para pesados y para livianos. Cada uno tiene sus especificaciones y la manera de ensamblar las carrocerías:

Vehículos ligeros: su estructura es monocasco y se completa con paneles que la recubren en ciertas zonas, por ejemplo, capos, puertas, aletas…

Vehículos pesados: como autobuses, vehículos de carga, la carrocería se construye independientemente del chasis y se ensambla sobre el.

• 6. Luces y lámparas del automóvil

Los vehículos emplean luces con varios fines, entre ellos proporcionar iluminación en condiciones de visibilidad limitada, proporcionar visibilidad al vehículo y advertir a otros conductores de maniobras como intenciones de frenado y giro. Las luces han evolucionado desde las lámparas sencillas de acetileno a las actuales de descarga de gas. Desde principios del siglo XX se comenzó a emplear electricidad, aunque las primeras lámparas eléctricas sufrían con las vibraciones propias de la circulación, hecho que se resolvió empleando lámparas de filamento flexible. Durante varios años, las lámparas de filamentos incandescentes fueron las mas empleadas, hasta la aparición de las lámparas halógenas, las mas empleadas hoy en día.

• 7. Vidrios

Desde los primeros automóviles se hizo presente la necesidad de colocarle una protección contra el aire y la lluvia. Con tal fin nacen los primeros parabrisas, fabricados en cristal, pero el cristal era un problema ya que en caso de colisión los ocupantes del vehículo resultaban gravemente heridos. Desde entonces el cristal empleado en el parabrisas fue evolucionando con el fin de mejorar la protección de los ocupantes, primero se emplea el cristal templado o endurecido hasta llegar al tipo de vidrio empleado actualmente, el cristal laminado: consta de una lámina de polímero vinílico insertada entre dos capas de vidrio. Tiene la ventaja que ante un impacto el polivinilo mantiene los trozos de cristal unidos entre sí, permitiendo exclusivamente su agrietamiento.

Los vehículos del futuro

Evolución futura de los requisitos que afectan a los vehículos

Brevemente se intentara examinar las tendencias de evolución de dichos requisitos, tratando de analizar los factores que determinan esta evolución. Para este análisis se ha de estudiar primero como será la sociedad en el futuro.

Los criterios que, previsiblemente, condicionaran o definirán el comportamiento de la sociedad en 10 o 15 años pueden ser:

• Envejecimiento de la población: (esto es en España) según los estudios en unos años tendrá predominio la población mayor de 30 años respecto a la menor de 30 años y por ello se cree que los gustos estarán dirigidos al confort y el espacio frente a la "deportividad". Pero eso es algo no cuantificable.

• Sociedad de la información: será una sociedad que demande información constante, por ello los vehículos deben estar equipados con equipos que sean capaces de usar internet y otros tipos de comunicación con el exterior.

• Generalización de la tecnología y la informática: El vehículo en sí incorporará todas aquellas funciones tecnológicas que bien aumentan la seguridad o la comodidad del usuario. Además comenzaran a incorporar sistemas de comunicación V2V, vehículo hacia vehículo, y V2I, vehículo con el entorno. Estos sistemas están destinados a mejorar la seguridad y las condiciones del tráfico, ofreciendo al conductor información sobre posibles obstáculos en el camino o dificultades en la vía y poder actuar en algunos casos.

Conclusión

Los vehículos a lo largo de los años han estado evolucionando de una manera considerable, amoldándose a la legislación, y necesidades de la población. Es increíble ver como tan solo hace unas décadas la movilidad de las personas era con animales domesticados y ahora contamos con tecnología muy avanzada que nos permiten un traslado sin tanto esfuerzo. La industria automotriz sin duda es reconocida como una de las mayores invenciones del hombre. El mundo automotor se ha convertido en un aliado del hombre para su beneficio y este se ha encargado de que vaya evolucionando cada vez mas para satisfacer todas las necesidades posibles para él. Cada parte de los sistemas del automóvil se han ido estudiando con el fin de perfeccionar cada vez más su acabado y que sea un atractivo a los ojos de las personas para su uso diario.

Pudimos observar que la evolución de los vehículos va mas allá de solo un atractivo a los ojos, sino que también a la parte de la seguridad se le ha estado brindando la importancia necesaria aplicando nuevas tecnologías y estudios. También es importante acotar que los métodos utilizados para crear diferentes tipos de automóviles conforme a las necesidades es de mucha ayuda ya que contamos con una variedad de vehículos en el mercado que podamos utilizar según sea lo que se requiera, como por ejemplo cuando necesitamos realizar viajes en familia, lo mas recomendable seria contar con un vehículo de estructura portante tipo monocasco o mixta de modelo tipo sedan que son un poco mas cómodos para la familia, en cuanto a traslado de mercancías, es recomendable usar un vehículo con el tipo de estructura portante en escalera que tienen una resistencia a cargas mas altas y son los indicados para este tipo de tareas.

Por como van los estudios y el avance de las tecnologías aplicadas en los vehículos, para un futuro no muy lejano se contara con la dirección automática de estos para algunas funcionalidades, también con mas rigidez del habitáculo del automóvil para asegurar a los ocupantes y los diseños atractivos que puedan tener para satisfacción de los mismos.

Bibliografía

Investigación analizada:

http://www.minetur.gob.es/industria/observatorios/sectorautomocion/actividades/2010/asociaci%C3%B3n%20espa%C3%B1ola%20de%20fabricantes%20de%20equipos%20y%20componentes%20de%20automoci%C3%B3n/evolucion_de_los_sistemas_de_seguridad_pasiva_confort_y_comunicaciones.pdf

Información adicional:

www.sernauto.es/

https://es.wikipedia.org/wiki/Euro_NCAP

http://www.uciencia.uma.es/Ureco/Buscadores-y-portales-de-I-D-I/FEDIT-Federacion-Espanola-de-Entidades-de-Innovacion-y-Tecnologia

http://www.automovilidad.com/index.php/es/

Autor:

Greybel Araque

DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIÓN AUTOMOTRIZ

TRAYECTO II

UNIDAD CURRICULAR: FORMACIÓN SOCIOCRÍTICA

Marzo de 2016