UF1252 - Elementos amovibles y fijos no estructurales

Por Enrique A. Guzmán Pascual

La finalidad de esta Unidad Formativa es enseñar a determinar los procesos de sustitución de piezas o elementos amovibles y fijos, seleccionando los equipos y materiales a emplear según el tipo de unión a realizar.

Para ello, en primer lugar se estudiará la constitución del vehículo, los elementos amovibles exteriores e interiores y las operaciones en el desmontaje/separación y montaje de elementos fijos no estructurales.

Por último, se analizará el diseño de utillaje y mecanizado básico.

Tema 1. Constitución del vehículo
1.1. Tipos de carrocerías y sus características
1.2. Tipos de cabinas y chasis.
1.3. Diseño de una carrocería autoportante en acero y en aluminio.
1.4. Descripción elementos amovibles exteriores e interiores
1.5. Uniones desmontables:
1.6. Tipos de lunas; características técnicas y de montaje.

Tema 2. Elementos amovibles exteriores e interiores
2.1. Especificaciones técnicas.
2.2. Procesos de desmontaje y montaje de elementos:
2.3. Sistemas de cierre; funcionamiento, averías y manipulación.
2.4. Sistemas de elevación; funcionamiento, averías y manipulación.
2.5. Procesos de sustitución de lunas [pegadas, calzadas y roscadas (o similar)]
2.6. Métodos de ajuste de elementos amovibles.
2.7. Técnicas de reparación de lunas laminadas.

Tema 3. Operaciones en el desmontaje/separación y montaje de elementos fijos no estructurales
3.1. Equipos y útiles necesarios para el desmontaje y la unión de elementos.
3.2. Métodos y técnicas en los procesos de reparación:
3.3. Representación gráfica: croquizado, acotado y trazado.
3.4. Operaciones de desmontaje/separación mediante procesos de corte
3.5. Operaciones de unión: Métodos de soldeo


Tema 4. Diseño de utillaje y mecanizado básico
4.1. Metrología; aparatos de medidas.
4.2. Necesidades de diseño o modificación de pequeño utillaje.
4.3. Interpretación de la documentación técnica sobre el utillaje.
4.4. Realización de croquis y plantillas.
4.5. Representaciones gráficas: sistema axonómétrico y proyección ortogonal
4.6. Conocimientos de los materiales a utilizar valorando sus propiedades y maquinabilidad
4.7. Procedimientos de mecanizado:
4.8. Normas de seguridad en el diseño de utillaje

• Idioma: Español
• Editorial: Editorial Elearning
• Fecha de lanzamiento: 15 ene 2019

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1.1. Tipos de carrocerías y sus características

1.2. Tipos de chasis y cabinas

1.3. Diseño de una carrocería autoportante en acero y aluminio

1.4. Descripción elementos amovibles exteriores e interiores

1.5. Uniones desmontables

1.5.1. Características de la unión y elementos utilizados

1.5.2. Procedimientos de unión y técnicas

1.5.3. Uniones: Atornilladas, pegadas, remachadas, grapadas, articuladas

1.6. Tipos de lunas; características técnicas y de montaje

1.1.Tipos de carrocerías y sus características

Antes de entrar en los diferentes tipos de carrocerías y sus características será conveniente estudiar distintas maneras de clasificar los vehículos, atendiendo a razones como distribución de espacios interiores y forma.

En la clasificación según la distribución de los espacios interiores, los volúmenes atienden a los compartimentos separados que se pueden encontrar dentro del vehículo, los vehículos de un solo volumen reciben el nombre de monovolumen, los de dos volúmenes tendrán un volumen que será el compartimento motor y el otro para los pasajeros, mientras que el de tres volúmenes tendrá, además de los dos ya mencionados, otro compartimiento para equipajes bien diferenciado.

La carrocería actual es el resultado de la evolución de las nuevas tecnologías de la evolución, junto con la de los materiales y el diseño industrial, que has dado como resultado vehículos con una habitabilidad excelente, muy buena protección del habitáculo en caso de siniestro y un menor coeficiente aerodinámico con la ayuda de estructuras cada vez más rígidas.

Se puede definir la carrocería como la parte del vehículo en la que descansan la carga y los pasajeros. Está concebida estructuralmente para soportar las fuerzas producidas en una colisión y evitar que estas lleguen a los ocupantes, absorbiendo la energía.

–Carrocerías autoportantes. La carrocería autoportante es el tipo de carrocería más utilizada en la fabricación de automóviles hoy en día y es la que se usa en la construcción de todos los turismos.

Este tipo de carrocería es la estructura que soporta todas las cargas a las que se ve sometida el vehículo, ya sean estas estáticas o dinámicas, siendo estas últimas las que varía cuando el coche se encuentra en circulación.

Se puede hacer una división entre los tipos de piezas que conforman la carrocería autoportante atendiendo a la función que desempeñan:

∙Piezas estructurales. Son estas las que soportan los esfuerzos anteriormente mencionados y son interiores.

∙Piezas cosméticas. Son las que influyen en la estética y aerodinámica y se encuentran en el exterior.

Importante

El peso de este tipo de carrocería se ha visto disminuido en los últimos tiempos gracias a la aparición de nuevos aceros y elementos de plástico y aluminio.

–Carrocerías de chasis independiente. Este sistema de construcción es muy antiguo pero se sigue usando hoy en día para la fabricación de camiones, autocares, todoterrenos y en vehículos con carrocería de fibra.

Esta configuración se compone de un chasis rígido sobre el que se ensamblan todos los elementos mecánicos (motor, transmisión, dirección, etc.), la carrocería también va acoplada al chasis en esta configuración.

La razón por la que esta construcción se usa en los vehículos destinados a la carga es que, al estar compuesto por largueros de acero tanto longitudinales como transversales forman una estructura especialmente sólida y muy resistente.

–De chasis tubular. Esta carrocería era ampliamente utilizada en deportivos clásicos de mediados del siglo pasado.

Esta técnica utiliza una red de tubos de metal soldados entre si y recubiertos con láminas de metales como aluminio o magnesio como estructura, consiguiendo una gran resistencia y rigidez con un peso muy bajo, pero a un mayor precio tanto en fabricación como en material.

Por último, convendrá hacer un pequeño estudio sobre la estructura general de las carrocerías. Todas las carrocerías están formadas por dos conjuntos:

También se pueden distinguir cuatro conjuntos estructurales atendiendo a la colocación de las diferentes piezas que lo constituyen.

Recuerda

Aparte de por los tipos de carrocerías, los vehículos a motor se pueden diferenciar gracias a la distribución de sus volúmenes, atendiendo a esta clasificación se puede encontrar el monovolumen, donde el habitáculo del motor entra en el habitáculo y no existe una separación visual entre el habitáculo y el vano motor, dos volumenes, donde se encuentra una separación clara entre el compartimiento del motor y el habitáculo. En este caso el habitáculo y el maletero se encuentran comunicados y suelen tener un portón trasero en lugar de la tapa maletero más propia de los tres volumenes, donde el maletero y el compartimento del motor están claramente diferenciados, estos vehículos suelen tener dos o cuatro puertas.

1.2.Tipos de chasis y cabinas

El chasis o bastidor es el conjunto de elementos que forman una estructura completamente rígida, es la encargada de soportar todas las cargas y esfuerzos a los que se ve sometido el automóvil y es la base sobre la que se apoyan todos los componentes como son el motor, la suspensión, el sistema de escape y la caja de dirección.

A continuación se exponen los diferentes tipos de chasis que se pueden encontrar en el mundo de la automoción.

–Chasis bitubo. Compuesto por dos largueros de sección tubular que están unidos entre si por diferentes refuerzos tanto transversales como diagonales. Este tipo de chasis es conocido por tener una alta resistencia a la torsión. Es muy pesado y deben incluir algún elemento adicional para soportar la dirección pero son fáciles de diseñar, presentan una duración muy prolongada en el tiempo y el acceso a los componentes mecánicos es simple.

–Chasis multitubular. Este bastidor está compuesto por cuatro elementos laterales y poca o ninguna triangulación entre estos, este modelo es más resistente que el chasis bitubo pero es más frágil y el acceso a los componentes es más complicado.

–Chasis cercha. Chasis compuesto por una estructura articulada o cercha. La cercha es una estructura compuesta por elementos rectos conectado entre sí, el punto de unión de cada uno de estos elementos recibe el nombre de nudo, estos se posicionarán siempre en los extremos para que la estructura resultante sea lo más rígida posible.

Este tipo de chasis se encuentran entre los modelos más eficientes disponibles ya que combina una gran resistencia a los esfuerzos, economía en la composición, buen aguante ante los impactos y una deformación del chasis muy progresiva. Quizás el uso de este tipo de chasis no está más extendido debido a lo costoso de su fabricación y diseño, facilidad de corrosión y el difícil acceso a los componentes.

–Chasis monocasco. Este chasis es el que se puede encontrar a día de hoy en la gran mayoría de los automóviles, su alta resistencia estructural se debe a la distribución de las cargas en el momento del impacto, ya que está construido de una sola pieza y esto hace que la energía del impacto se absorba de manera más eficiente.

La cabina es el habitáculo donde se posicionan los pasajeros y el conductor del vehículo. El tipo de cabina variará según la función del vehículo. Para servicios de reparto la cabina se ideará con acceso cómodo y una altura baja, mientras que para vehículos concebidos para recorrer grandes distancias se valorará más una cabina confortable y espaciosa. Se puede distinguir principalmente entre dos tipos de cabina:

–Cabina adelantada. En la que el salpicadero y la dirección están en una posición completamente avanzada. El motor se encuentra bajo la cabina o bajo el túnel que hay entre el asiento del conductor y el copiloto.

–Cabina con capó. El bloque motor se encuentra delante del salpicadero, debajo de una cubierta o capó generalmente de acero o plástico, en este tipo de cabina la puerta de acceso está detrás del eje delantero.

1.3.Diseño de una carrocería autoportante en acero y aluminio

En el diseño de una carrocería hay factores de gran importancia, aparte de la estética y la funcionalidad, como son peso, seguridad, aerodinámica o necesidades estructurales. La finalidad de todos estos factores no es otra que la del ahorro energético, mejora de la calidad y, por supuesto, protección de los ocupantes.

En la actualidad el diseño de una carrocería se realiza mediante técnicas de DAO (Diseño asistido por ordenador) y FAO (Fabricación asistida por ordenador) que simplifican en gran medida el diseño ya que facilitan mucho el diseño de elementos tridimensionales, su modificación y su adaptación a los métodos de fabricación industriales. De esta manera pueden ser diseñadas todas y cada una de los componentes de la carrocería por separado y luego integrarlas en un mismo conjunto (ensamblaje), pudiendo estudiar también la actuación de estas piezas o conjuntos ante diferentes esfuerzos mediante el uso de técnicas de análisis por elementos finitos. Todo esto permite prever el comportamiento de la carrocería en caso de colisión, pudiendo optimizarla, reduciendo peso y aumentando la seguridad.

Sabías que

Existe un amplio abanico de programas de diseño asistido por ordenador, pero los que más destacan en la industria del automóvil son Catia V5, Siemens Nx y Solidworks.

A la hora de diseñar una carrocería autoportante, ya sea en acero o aluminio, hay que tener en cuenta diversos factores para el dimensionado de la misma, tanto del interior como del exterior de esta.

Para dimensionar el interior de la carrocería los factores a considerar van desde el tipo de carrocería hasta el servicio, pasando por tipo de tracción, tamaño proyectado para el habitáculo, seguridad, etc. Las posiciones de los asientos atienden a razones ergonómicas. Para las medidas exteriores se tendrán en cuenta el espacio que ocupa el motor y demás componentes de la mecánica del automóvil, el espacio de las ruedas (en su posición amortiguada o giradas del todo), el tipo y tamaño de la tracción, el depósito para el combustible, los parachoques, aerodinámica, altura sobre el suelo, conjuntos auxiliares y montajes especiales.

La forma y dimensiones del portaequipajes dependerán de cómo está construida la parte trasera del automóvil, el posicionamiento del depósito de combustible y el de la rueda de recambio.

El uso de los materiales en el diseño de las carrocerías ha evolucionado mucho en los últimos años, y a día de hoy siguen abriéndose nuevas líneas de investigación. Cada material tiene diferentes propiedades, tanto a nivel físico como químico y mecánico, lo cual influye directamente en que sea más adecuado para determinado tipo de funciones.

Aunque existen una gran cantidad de materiales aplicables al diseño de la carrocería de un automóvil, se expondrán a continuación los más representativos, siendo estos el acero y el aluminio.

–Acero. Es el material más extendido en la construcción de carrocerías, pero bajo el mismo nombre existen diferentes calidades y aleaciones, las cuales tienen distintos grados de resistencia a la deformación, siendo la última tendencia la de utilizar los aceros de alto y ultra alto límite elástico. Las características mecánicas del acero son excelentes, sobresaliendo su rigidez, resistencia, y su facilidad para el mecanizado y conformado.

–Aluminio. De este material se puede destacar su relación entre resistencia y peso, siendo uno de los materiales más adecuados para la fabricación íntegra de carrocerías. Se puede reducir el peso de esta hasta un 40% sin bajar los valores de la resistencia. Otra característica a destacar del aluminio es que durante su oxidación se produce de forma instantánea una capa impermeable, que protege al material de la oxidación. Como punto negativo podemos destacar que los sistemas de unión que son válidos para el acero no lo son, por norma general, para el aluminio, por lo que requiere nuevas técnicas tanto de fabricación como de reparación.

1.4.Descripción elementos amovibles exteriores e interiores

Los elementos amovibles son aquellos instalados para que se puedan retirar fácilmente. Podemos distinguir entre elementos interiores y exteriores según dónde estén instalados.

Elementos amovibles exteriores

Se denominan elementos exteriores a todos aquellos que se hayan fijados a la carrocería cuya función principal atiende a razones estéticas y a las de embellecer el vehículo, estos elementos son molduras, anagramas, elementos de personalización y láminas adhesivas.

Las molduras están fabricadas en forma de perfil plástico que cumplen diferentes funciones como puede ser la de ocultar juntas o uniones, acentuar la línea de la carrocería o impermeabilizar la carrocería para que no sufra filtraciones de agua.

También se pueden encontrar en este grupo los carenados, que limitan el paso de aire bajo la carrocería, alerones traseros, que mejoran la adherencia del vehículo, deflectores laterales para canalizar las corrientes laterales que inciden en el automóvil y evitan que el aire incida en las ruedas o cantoneras de aletas cuyo propósito principal es meramente estético.

Puertas.

Son los elementos destinados al cierre lateral de la caja o habitáculo. Compuesta mayormente por acero con gran capacidad elástica, debe absorber lo mejor posible todos los esfuerzos en caso de impacto.

Las puertas se unen al coche mediante bisagras instaladas en el pilar delantero en el caso de las puertas delanteras o en el pilar central, en el caso de las puertas traseras. En los vehículos descapotables la estructura de la puerta debe ser mucho más fuerte y consistente para compensar la ausencia de marco de sujeción para el cristal.

La puerta está compuesta por un armazón de chapa embutida, en el que se encuentra fijado un panel de revestimiento exterior. Normalmente se utilizan chapas de diferentes espesores unidas mediante soldadura láser y posteriormente moldeadas por procesos tradicionales.

Las puertas se encuentran unidas al resto de la estructura del automóvil mediante bisagras y tornillerías, para unir los diferentes elementos que la componen se utiliza soldadura y para el revestimiento y los guarecidos se pueden usar tornillos, adhesivos o grapas, dependiendo del material y del elemento del que se trate.

Las puertas también incorporan diferentes tipos de elementos, que se pueden ver en el siguiente esquema:

Para desmontar las puertas habrá que conocer los elementos que hacen posible la unión a la carrocería, siendo estos las conexiones eléctricas, las bisagras y los tirantes de freno.

Sabías que

Las puertas, una vez cerrada constituyen parte de la estructura rígida, por lo que están diseñadas de manera que son capaces de resistir grandes impactos, deformándose y repartiendo el impacto por el chásis.

Para realizar el desmontaje, ya sea parcial o total de una puerta, habrá que desmontar los diferentes conjuntos que la forman, estos son:

–Sistema de cierre. Este sistema es el encargado del cierre y apertura de la puerta y está formado por un grupo de piezas, cuya configuración y accesibilidad puede cambiar de un modelo a otro, pero que en líneas generales consta de:

–Guarnecido de la puerta. Esta pieza consiste en una pieza que oculta la parte interna de la puerta, también es el alojamiento de diversos elementos de control y confort.

El desmontaje es común a todos los modelos, y para llevarlo a cabo hay que desmontar todos los elementos que se acoplan sobre él. Estos elementos son:

La bandeja portaobjetos y el reposabrazos se desmontarán retirando los tornillos que los unen al guarnecido. El seguro realiza el bloqueo de seguridad de la puerta, puede estar fijada mediante una rosca a la varilla que acciona el bloqueo o a presión.

El panel de guarnecido se fija al bastidor mediante grapas o tornillos, en el caso de estar unido mediante grapas se deberá usar un sacagrapas, que es una herramienta diseñada específicamente para este propósito y evita daños que se podrían producir en el