UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN Enrique Guzmán y Valle
Alma Máter del Magisterio Nacional FACULTAD DE TECNOLOGÍA Escuela Profesional de Electromecánica
MONOGRAFÍA
Diseño y construcción de vehículos modernos. Importancia. Influencias y consecuencias
Examen de Suficiencia Profesional Res. N°0067-2021-D-FATEC
Presentada por:
Llanque Vilca, Celedonio
Para optar al Título Profesional de Licenciado en Educación Especialidad: Fuerza Motriz
Lima, Perú 2021
Dedicatoria
Este trabajo se lo dedico, con todo mi cariño y amor a mi querida esposa y a mi menor hijo, por haberme brindado su apoyo incondicional, para lograr este objetivo de ser profesional.
Índice de contenidos
Portada ... i
Hoja de firmas de jurado ... ii
Dedicatoria... iii
Índice de contenidos ... iv
Lista de tablas ... viii
Lista de figuras ... ix
Introducción ... xiii
Capítulo I. Datos históricos del diseño del vehículo automotriz ... 15
1.1 El vehículo del siglo XX antes y después de 1900 ... 15
1.2 El chasis y carrocerías de los vehículos de 1876 a 1930 ... 20
1.3 El chasis y carrocerías de los vehículos de 1930 a 1960 ... 27
1.4 El chasis y carrocerías de los vehículos de 1960 a 1999 ... 31
1.5 El chasis y carrocerías de los vehículos del 2000 al 2020 ... 35
Capítulo II. Fundamentos para el diseño de la carrocería ... 41
2.1 El proceso del diseño explicado en 8 pasos ... 41
2.1.1 Briefing (instrucciones generales) ... 41
2.1.2 Esbozos ... 41
2.1.3 Generación del CAD ... 42
2.1.4 Modelo de "clay" ... 42
2.1.5 "Frozen model". (modelo congelado) ... 43
2.1.6 Creación de colores ... 43
2.1.7 Asientos ... 44
2.1.8 Diseño interior ... 44
2.2 Concepción del diseño ... 45
2.2.1 Concepción del diseño exterior e interior ... 45
2.2.2 Pautas para fases de diseño interior y exterior ... 47
2.3 Fases del diseño de la carrocería ... 47
2.3.1 Características del diseño en general ... 48
2.3.2 Fase de creación de maquetas ... 48
2.3.3 Fase de construcción del prototipo ... 49
2.3.4 Aerodinámica... 49
2.3.5 El entorno del diseño aerodinámico ... 50
2.3.6 Condiciones de diseño ... 50
2.4 Coeficientes aerodinámicos ... 51
2.4.1 Coeficiente de penetración aerodinámica ... 51
Capítulo III. Fundamento teórico para la construcción de la carrocería ... 54
3.1 Concepción para la construcción ... 54
3.1.1 Módulo frontal ... 54
3.1.2 Módulo central ... 54
3.2 Solicitaciones constructivas ... 54
3.2.1 Vibraciones ... 55
3.2.2 La Rigidez... 55
3.2.3 Durabilidad ... 55
3.2.4 Facilidad de reparación ... 56
3.2.5 Conducta frente al impacto ... 56
3.2.6 Punto de desprendimiento ... 57
3.3 Principio de Bernoulli ... 57
3.3.1 Línea de corriente ... 58
3.3.2 Fuerzas aerodinámicas de los vehículos ... 58
Capítulo IV. Diseño del modelo de carrocería ... 60
4.1 Concepción y mediciones para el diseño de la carrocería ... 60
4.1.1 Fundamentación según reglamento técnico ... 60
4.1.2 Creación del modelo ... 60
4.1.3 Descripción de los espacios para carrocería ... 62
4.2 Diseño de bocetos de carrocería ... 64
4.2.1 Bocetos iniciales ... 65
4.2.2 Boceto fondo plano y carrocería ... 66
4.3 Diseño de la carrocería en Software ... 66
4.3.1 Planteamientos aerodinámicos para el diseño de la carrocería... 66
4.3.2 Influencia zona delantera ... 67
4.3.3 Determinación de zonas laterales ... 67
4.3.4 Relación de la zona posterior... 68
4.3.5 Tabla comparativa ... 69
4.3.6 Influencia zona inferior ... 70
4.3.7 Diseño fondo plano ... 70
Capítulo V. Construcción de la carrocería ... 72
5.1 Elección del material ... 72
5.2 Materiales comunes usados en carrocería ... 72
5.2.1 Aluminio ... 78
5.2.2 Polímeros ... 79
5.2.3 Fibra de carbono ... 80
5.2.4 Fibra de vidrio ... 81
5.2.5 Cuadro de relación de materiales... 82
5.3 Procesos de fabricación ... 82
5.4 Construcción de moldes... 83
5.4.1 Construcción molde nariz frontal ... 83
5.4.2 Construcción molde pontones laterales ... 83
5.5 Construcción de las matrices ... 84
5.5.1 Construcción matriz frontal ... 84
5.5.2 Construcción matriz portones guardafangos ... 85
5.6 Construcción piezas finales ... 86
5.6.1 Construcción nariz frontal ... 86
5.6.2 Los pontones o guardafangos laterales ... 86
5.6.3 Construcción fondo plano ... 87
5.7 Ubicación de los soportes de la carrocería (anclajes) ... 87
5.8 Ensamblaje carrocería... 88
Capítulo VI. Importancia influencias y consecuencias ... 90
6.1 El diseño automotriz es un arte... 90
6.2 La nueva tecnología en los diseños ... 93
6.3 Importancia de los diseños y construcción moderna de automóviles ... 95
6.4 Influencias y consecuencias... 103
Aplicación didáctica ... 106
Síntesis ... 118
Apreciación crítica y sugerencias ... 119
Referencias ... 120
Apéndices ... 121
Lista de tablas
Tabla 1. Comparación perfil posterior ... 70
Tabla 2. Propiedades del aluminio ... 79
Tabla 3. Propiedades de la fibra de carbono 1 ... 80
Tabla 4. Propiedades de la fibra de carbono 2 ... 82
Lista de figuras
Figura 1. Chasis de madera... 15
Figura 2. Vehículo con motor de combustión externa... 16
Figura 3. Modelo de Karl Benz ... 17
Figura 4. Coche descapotable 1924 ... 18
Figura 5. Los vehículos automotrices del siglo XXI y el diseño actual ... 18
Figura 6. Bosquejo de diseño ... 19
Figura 7. Línea aerodinámica ... 19
Figura 8. Benz Tipo 1 ... 21
Figura 9. Mercedes Benz 35 PS... 22
Figura 10. Mercedes 35 PS ... 22
Figura 11. Mercedes Simplex 40PS ... 23
Figura 12. Blitzen Benz ... 24
Figura 13. Auto Ford 1930 ... 25
Figura 14. Fórmula I Mercedes SSK ... 26
Figura 15. Auto Autobahnkurier ... 27
Figura 16. Fórmula I Mercedes W25... 28
Figura 17. Automóvil MB130 W23 ... 29
Figura 18. Túnel de viento MB 540 K W24 Streamliner ... 30
Figura 19. Vehículo de la década del 60 ... 32
Figura 20. Automóvil Mercedes Benz W123 ... 33
Figura 21. Automóvil modelo DaimlerChrysler... 33
Figura 22. Automóvil Seat Ibiza de 1984 ... 34
Figura 23. Auto Seat Ibiza con Radio Casette ... 34
Figura 24. Automóvil Renault Twingo 1992... 35
Figura 25. Automóvil Seat Ibiza de 200 ... 36
Figura 26. Auto Renault Fig ... 37
Figura 27. Automóvil BMW serie 3 de 2019 ... 37
Figura 28. Evolución del Tesla Model S 2012-2016 ... 38
Figura 29. Gama Nissan. Auto Nissan Leaf 2018 ... 38
Figura 30. Auto Honda NeuV. Auto Honda NeuV ... 39
Figura 31. Automóvil Concept I Toyota ... 40
Figura 32. Modelo Renault EZ-Último ... 40
Figura 33. Diseño a lápiz y papel ... 42
Figura 34. Elaborando modelo de carrocería en arcilla ... 43
Figura 35. Modelo de auto en arcilla ... 43
Figura 36. Diseño interior. Los asientos ... 44
Figura 37. Diseño de maqueta de arcilla ... 45
Figura 38. Bosquejo del coche ... 45
Figura 39. Comportamiento aerodinámico ... 46
Figura 40. Maqueta de arcilla ... 49
Figura 41. Turbulencias. Estructuras del vehículo ... 51
Figura 42. Línea aerodinámica ... 52
Figura 43. La rigidez de la carrocería ... 55
Figura 44. Planchado de la carrocería ... 56
Figura 45. Clay corriente de aire ... 58
Figura 46. Estructura de la carrocería ... 61
Figura 47. Carrocería y Chasis ... 61
Figura 48. Vista frontal ... 62
Figura 49. Vista Lateral ... 63
Figura 50. Vista Trasera ... 63
Figura 51. Nariz frontal ... 64
Figura 52. Carrocería monocasco metálica ... 64
Figura 53. El fundamento del diseño de la carrocería ... 65
Figura 54. El diseño a colores ... 65
Figura 55. Proyección del diseño del vehículo ... 66
Figura 56. Zona delantera de la carrocería ... 67
Figura 57. Influencia zona posterior ... 68
Figura 58. Parte posterior sin caída ... 68
Figura 59. La línea aerodinámica posterior ... 69
Figura 60. A perfil escalonado ... 69
Figura 61. Fondo interior plano ... 71
Figura 62. Chasis de acero ... 73
Figura 63. Uso de aluminio en la carrocería ... 76
Figura 64. Parachoques no metálico ... 77
Figura 65. Parabrisas Laminado ... 78
Figura 66. Uso de moldes ... 83
Figura 67. Laterales Izquierdo y derecho ... 84
Figura 68. Matriz frontal del Chasis ... 85
Figura 69. Carrocería integrada ... 85
Figura 70. Guardafango montados en la matriz frontal ... 85
Figura 71. Nariz frontal de la carrocería... 86
Figura 72. Guardafangos laterales ... 87
Figura 73. Fondo plano y fondo dividido ... 87
Figura 74. Chasis y soporte ... 88
Figura 75. Modelo concluido... 88
Figura 76. Interior del automóvil moderno ... 89
Figura 77. Moderno diseño aerodinámicos ... 90
Figura 78. Chevrolet Impala 1958 ... 91
Figura 79. Diseño con estética ... 92
Figura 80. Nuevo diseño, menor tiempo ... 94
Figura 81. Diseño con lápiz y papel ... 94
Figura 82. Cadena de producción ... 96
Figura 83. Estampado robotizado ... 97
Figura 84. Partes estampadas... 97
Figura 85. Robots soldando carrocería ... 98
Figura 86. Robots colocando puertas ... 98
Figura 87. Vehículo en línea de pintado ... 99
Figura 88. Montaje del motor ... 100
Figura 89. Acabado del montaje interior ... 100
Figura 90. Montando el motor ... 101
Figura 91. Etapa final de ensamblaje... 102
Figura 92. Prueba de hermeticidad ... 102
Figura 93. Vehículos saliendo de la línea de producción ... 103
Figura 94. Línea aerodinámica ... 103
Figura 95. Fibra de PVC ... 104
Figura 96. Mascarilla delantera sintética ... 105
Introducción
El tema en referencia necesariamente nos conduce a hurgar en la historia del motor de combustión y del automóvil, cómo se va utilizando el motor como propulsor de un móvil, estamos hablando de más de un siglo atrás, cómo la máquina creada va tomando forma de la primitiva a la que hoy conocemos, primero un vehículo que se mueve en tres ruedas con apenas un espacio para su conductor, posteriormente de 4 ruedas y una carrocería que servía no solo para uno sino para varios ocupantes.
Los constructores de carrocería no seguían ningún patrón unificado, cada quien proponía, proyectaba, creaba y ejecutaba su modelo, lo que su imaginación diseñaba. Lo que comenzó en el viejo continente se transmitió a todo el globo terrestre, las
proposiciones eran múltiples y el sentido creativo que era artesanal particular, llega a convertirse en una producción en serie, como lo hizo en América, Henry Ford, que hizo modelos populares, como su famoso Ford “T”
El capítulo I de este tema se resume el proceso histórico del inicio de la
construcción de la carrocería, cómo se va adecuando a las necesidades del usuario y del transporte, ya no es un vehículo personal, sino un medio de transporte terrestre, la imaginación creaba el automóvil con sus formas que eran necesarias y saciaban el ego personal. En el capítulo II, se expone los fundamentos que llevan al diseño de la
carrocería, los pasos previos que deben plasmarse, el diseño utilizando las técnicas de la aerodinámica, que es un proceso importantísimo al diseñar. El capítulo III, ya obtenidos los lineamientos del diseño de la carrocería, se va a tratar los fundamentos teóricos que deben de tenerse para la construcción de la carrocería, en su parte frontal, en la resistencia de la carrocería. En el capítulo IV, se trata de la ejecución de todo lo planificado, para llevarlo a su ejecución, es entonces cuando hay que hacer un modelo de la carrocería para
corregir detalles que mejoren el acabado final del modelo de la carrocería del vehículo. En el capítulo IV, entramos a detallar como debe construirse el modelo de carrocería,
siguiendo el modelo de carrocería que se diseñó y se corrigió.
En el capítulo VI, tratamos la gran importancia que se tiene para el diseño y la construcción de una carrocería, considerando que cada vez se va utilizando más la
tecnología y los comportamientos aerodinámicos, así también como los vehículos influyen mucho en el quehacer del transporte. Finalmente, la aplicación didáctica, síntesis,
apreciación crítica y sugerencias, referencias y apéndices.
Capítulo I
Datos históricos del diseño del vehículo automotriz
1.1 El vehículo del siglo XX antes y después de 1900
Los coches eran increíbles donde la prioridad era resaltar la elegancia, la
fabricación automotriz ha cambiado a mejores modelos y diseños atrevidos. Los coches no siempre fueron de buen confort y con mayor potencia, su forma fue modificada tantas veces para brindar, no solo como medio de transporte, sino cambiar por un nuevo estilo de vida.
Figura 1. Chasis de madera. Fuente: Recuperado de https://www.
revistaturbo.com/fotos/diseno-la-evolucion-de-los-autos-99#/0
Si el propósito es comentar sobre el diseño automotriz, tenemos que trasladarnos hasta el año de 1769, época en la que el inventor de nacionalidad francesa Nicholas-Joseph Cugnot, mostró el primer vehículo propulsado con una máquina a vapor. En realidad, para nuestro tiempo se trataba de un tricimovil que combinaba hierro con madera, las ruedas eran de hierro y su estructura de madera, tenían adelante una caldera grande. Un diseño que ahora se ve muy rústico, pero en aquella época la innovación era algo extraordinario y mágico. Si consideramos su apariencia, no hay mucho diferencia, la creatividad de los diseñadores se valoraba mucho más en la utilidad, así lucían estas primeras máquinas. Fue entonces los países como Francia, Gran Bretaña y Estados Unidos comenzaron a reinventar nuevos modelos o arquetipos, es que los carruajes impulsadas por caballos se mantenían siendo uso como el medio más popular para el transporte.
Los primeros vehículos y los autos descapotables.
En 1771 el auto reconstruido de Joseph Cugnot, tras el accidente contra un muro de ladrillos reposa en el histórico Conservatorio Nacional de Artes y Oficios (CNAM) en Francia, de esta novedosa propuesta de esa época, cuyo diseño mucho se asemeja a la de un tractor, tenía el peso increíble de cerca de cuatro toneladas y media, constituida con largueros y transversales de madera y ruedas de hierro.
Figura 2. Vehículo con motor de combustión externa. Fuente: Recuperado de http://www.revistaturbo.com/fotos/diseno-la-evolucion-de-los-autos-99#/0
El vehículo con motor a gas en 1886, fue el primer diseño de este tipo, realizado por el gran empresario alemán Karl Benz, este modelo de coche se salió de todos los modelos del diseño de esa época, su apariencia era la de un triciclo colosal con ruedas de cuantiosos radios hechos de madera que no tenían una gran cabina en su estructura para el conductor, lo mismo que se utilizaba un chasis de característica muy peculiar con un sillín para el que conducía.
Fue así como el sector automotriz se inició y avanzó en el diseño automotriz.
Inglaterra inicio un tiempo de evolución interesante e importante en el diseño, entre 1820 y 1840, estos esfuerzos, sin embargo, rebotaron en la política de gobierno, se optó por apoyar el avance ferroviario, antes que la preocupación por el transporte privado.
Fue hasta el año de 1866 cuando se percibía un real avance en el diseño de vehículos. El alemán Gottlieb Daimler diseña y construye su primer auto impulsado por una maquina llamado motor de combustión interna a gasolina. Su acabado era fina, elegante, sofisticada y sensible, la cabina estaba muy bien cubierta, con un chasis compuesto de cuatro ruedas. La cubierta del motor muy delgado y prolongado, aquí por primera vez se incluyó el uso de vidrio en las ventanillas para cubrir a los ocupantes.
Figura 3. Modelo de Karl Benz. Fuente: Recuperado de https://www.revistaturbo.com/fotos/diseno-la-evolucion-de-los- autos-99#/0
Este modelo de automóvil fue el despegue de una nueva época para el transporte, con vehículos mucho más cómodos, confortables y de buena apariencia y elegancia. En este período, también le toco un papel interesante a su compatriota Karl Benz, por la creación de vehículos más ligeros donde el compartimiento de la cabina no era de mucho interés.
Los modelos vehiculares de 1900 e innovaciones
Entre los años de 1915 y 1930, se hizo muy notorio y conocido la fabricación de automóviles de lujo, realizados por encargo de personajes con poder económico. Años más adelante, estos automóviles fueron denominados como automóviles clásicos, los mismos hoy en día son reconocidas como joyas históricas de la industria automotriz.
Figura 4. Coche descapotable 1924. Fuente: Recuperado de https://www.revistaturbo.com/fotos/diseno-la-evolucion-de-los-autos- 99#/0
Figura 5. Los vehículos automotrices del siglo XXI y el diseño actual. Fuente: Recuperado de https://www.google .com/search?q=vehiculos+del+siglo+20&rlz
En la actualidad el diseño del automóvil se ha centrado en el factor de demanda, la estética va primero y con ella la tecnología de avanzada. Se hacen carrocerías más
resistentes, pero livianas, debido al uso de materiales, que permite tener líneas suaves que resaltan la apariencia exterior. La idea para el futuro es mejores diseños con detalles estilizados de primer orden que son de avanzada, estos no son robustos, son compactos, esta idea incide en el interior con mayor énfasis, también la ergonomía y comodidad.
Los vehículos eléctricos e híbridos, propician modelos livianos de chasis, como se observa en modelos como Smart, Mitsubishi Miev, el Renault Twizy, que muestran diseño de menor dimensión.
Conceptos en el diseño actual.
Figura 6. Bosquejo de diseño. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Dise%C3%B1o+de+la+carroceria+de+autom oviles&rlz
Figura 7. Línea aerodinámica. Fuente: Recuperado de https://www.diariomotor.com/que-es/mecanica/aerodinamica/
Se elaboran una cantidad de dibujos de tipo digital y manual que serán aprobados en su debido momento por los responsables.
Cuando se da la aprobación del diseño, se elaboran los diseños a escala que pueden ser de una fina arcilla o diseños digitales.
Se tienen que construir maquetas o cuerpos transparentes de tamaño real para verificar las características exteriores del vehículo.
En un comienzo se elaboraron y materializaron conceptos con un diseño perfecto
mucho más atractiva que exponen cómo lucirían los futuros modelos de fabricación en serie, lo que sería un momento de expectativa.
1.2 El Chasis y carrocerías de los vehículos de 1876 a 1930
Comparados los vehículos actuales con aquellos vehículos diseñados hace más de un siglo, encontramos una enorme diferencia, el diseño en estos primeros años era inexistentes, se acercaban más a los carruajes jalados por caballos, luego se iniciaron las modas y el estilo automotriz del momento para llegar al diseño propio, que rápidamente pasó un diseño exportador para otros países.
Primeros años (1886-1908).
Inventado el motor a combustión de gasolina a finales del siglo XIX, empezaron a ser montados en carrocerías muy similares o casi iguales a las que existían en esa época, a pesar que se habían construidos muchos vehículos, Karl Benz patenta un vehículo con motor a combustión interno mono cilíndrico. El 29 de enero de 1886, el vehículo dotado de el motor de 4 tiempos con 0.75 CV fue colocado en la parte posterior, tenía 2 ruedas
grandes posteriores y una más pequeña adelante dotadas de radios o rayos, como las de bicicleta.
Este vehículo tuvo una anécdota muy curiosa, su primer viaje fue realizado por la esposa de Karl, Bertha, tomó el vehículo y se fue de Mannheim a Pforzheim, sin que lo supiera Benz, la distancia era de 180 Km, fue acompañada de sus dos hijos. Ambos menores de edad, y ella mujer conductora, sin proponérselo demostró que ese invento era de mucha utilidad, a la vez que mostró la superioridad al motor de vapor y eléctrico.
Asimismo en el año 1886 Gottlieb Daimler fabricó un segundo vehículo con motor de 4 tiempos, pero esta vez el vehículo tenía 4 ruedas, se aprecia que eran carros sin caballos, aún no se aplicaba el diseño.
Figura 8. Benz Tipo 1. Recuperado de https://espirituracer.com/reportajes/evolución-del-diseño- del-automóvil-i/
Figura 9. Mercedes Benz 35 PS. Fuente: Recuperado de https://espirituracer.com/reportajes/evolucion-del-diseno-del-automovil-i/
En 1900 aparece el automóvil deportivo diseñado por Wilhelm Maybach, el Mercedes 35 PS, por encargo de Emil Jellinek y construido por Daimler, el vehículo fue hecho para la competición automovilística, entonces por primera vez que se fabricada una plataforma para colocar el motor de combustión, la plataforma era prolongado y ligera, con un motor de 4 tiempos más bajo y ubicado en la parte delantera, llevaba un motor lineal de 4 cilindros y 6 litros con una potencia de 35 CV.
Aparece en ese modelo el radiador en panel de abeja, patentada por Maybach, que identifica a la marca hasta estos años, con las variaciones que la tecnología exige. Se recuerda también que fue Jellinek, quien puso el nombre de Mercedes a este vehículo en honra a su hija, años después se le agrega el apellido. Tomando como referencia este vehículo se fabricó en el año 1901 el llamado Mercedes de 40 CV, al que se le atribuyó al ser vendido como automóvil de turismo moderno, Jellinek insistía que el vehículo aparte de ser bello, rápido, debía ser mejor que un auto jalado por caballos, en esa idea en 1902, Maybach diseñó otro coche en su intento que fuera ser mucho más facil de conducir y sencillo en su mantenimiento. El nombre de este modelo vehicular fue Mercedes Benz, que sigue la línea del 35/40 PS, con el radiador ocupando todo el frontal y el motor mucho más
Figura 10. Mercedes 35 PS. Fuente: Recuperado de https://espirituracer.com/reportajes/evolucion-del-diseno-del- automovil-i/
abajo, las ruedas son hechas con radios de madera, este automóvil participó en competencias de esa época.
Con estos nuevos autos empieza el gran cambio en lo referente a los autos, se reserva el espacio y la ubicación para el motor de 4 tiempos sin dejar un vacío que antes era el enganche de los caballos, el motor ahora forma parte del todo del vehículo, hay que mostrarlo y presumir de él; otro tema era lograr que el auto sea estable a con gran
velocidad y en curvas, el centro de gravedad debía estar bien bajo, más de lo normal, lo que le daba un aspecto deportivo. El estilo de diseño se podría englobar a los automóviles de la época, con ese estilo Eduardiano, el que se basa en el Victoriano simplificado, para los paneles una falsa montura interior pintura con tonos firmes las lámparas utilizadas confirmaban ese detalle. Los propietarios eran personas de muy buena posición económica, con gustos muy excéntricos, y aventureros, curiosos de la tecnología.
Inicio de la producción en serie (1908-1914).
En el año 1908 aparece Henry Ford, un empresario constructor americano, que cambió el sistema de producción de automóviles, pensó que se podía cambiar un equipo de producción por la producción por etapas en la que un equipo se especializaba en una de esas etapas, esto motivó el aumento de la productividad y redujera el costo de elaboración
Figura 11. Mercedes Simplex 40PS. Fuente: Recuperado de https://espirituracer.com/reportajes/evolucion-del-diseno-del- automovil-i/
de automóviles, el periodo de la producción pasó de 12,5 horas a 1.5 horas. En 1914 Ford logró producir más vehículos que otros fabricantes del mundo, los eran precios más bajos, esto motivó a ser adquiridos por más personas que antes no lo hacían, convirtiéndose en un uso práctico.
Mientras tanto Daimler y Benz, que aún no estaban unidos, seguían produciendo, usando el eslogan de “lo mejor de lo bueno” y el otro de “lo mejor o nada” que hasta el momento se mantiene.
Daimler en competencia fue incrementando su productividad en el año 1906 un obrero producía 0,7 vehículos al año, y en el año 1913 pasó a producir a 10 vehículos al año.
En esta competencia productiva, estaba Daimler a la cabeza, hasta que en el año 1909 Benz construye el auto Blitzen Benz llamado “el relámpago Benz”, logrando el récord con gran velocidad sobre tierra en el año 1911 con una velocidad de 228 km/h, según el empresario Benz fue el coche más rápido sobre cualquier otro vehículo, su mejor resultado se mantuvo hasta el año 1919 fue este uno de sus primeros automóviles en los que se estudió su efecto aerodinámica.
En esos años el diseño y estilo eran como los anteriores, se simplificó su
decoración, el vehículo se iba cerrando, se pasaba de techos abiertos a coches cerrados, que se aislaba de lo exterior, es conocido ver que se producen vehículos más avanzados, no
Figura 12. Blitzen Benz. Fuente: Recuperada de https://espirituracer.com/reportajes/evolucion-del-diseno- del-automovil-i/
solo de turismo, sino también deportivos y camiones. La diversidad identificó a la clase alta adquiriendo automóviles caros y la clase media adquirir vehículos menos costosos gracias a la producción en cadena que se había generado.
Primera Guerra Mundial (1914-1918).
En este periodo, la industria de producción de vehículos, tiene una transformación importante, porque toda la manufactura de la industria europea era para el bélico, lo cual postergó el avance del diseño y la fabricación de autos dedicados al turismo durante estos años de guerra.
Sin embargo, hubo un cambio importante, se incorporó a la mujer como trabajadora en la industria, por falta de la mano de obra del varón llamados al ejército.
La guerra costó 9 millones de vidas en solo 4 años y ocasionó la caída de los imperios alemán, ruso, otomano y austrohúngaro, a Alemania por el tratado de Versalles, se le prohibió fabricar material bélico, su industria tuvo que ser reconvertida, centrándose en fabricar turismos y vehículos pesados, además de pagar los gastos que produjo la guerra.
Período entre guerras (1918-1933).
La situación de la economía alemana fue desastrosa, más para las dos empresas de producción especializadas en el sector alto, que eran apoyadas años anteriores por la industria del ejército que provocó cierto hundimiento de la economía alemana.
Figura 13. Auto Ford 1930. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Auto+Ford+de+1930&rl
Fue en 1926, después de un fallido intento, se alearon las industrias DMG y Benz Cie, formando la empresa llamado Daimler Benz AG, la que ha llegado hasta la actualidad como Mercedes Benz, ahora la considerado como estrella de tres picos goza del nombre y de laureles de Benz.
Para estas dos empresas la preguerra fue muy dura, a pesar de ello lograron recuperarse y fabricaron nuevos modelos, es así que en el año 1927 empezaron la
competición con los automóviles llamados “elefantes blancos”, los cuales fueron la famosa serie S, estos llegaban a pesar hasta las dos toneladas de peso, con un motor en linea de 6 cilindros, color blanco, de donde sale su apelativo, ganaron la carrera y pasaron a las carreras famosas serie S.SS y SSK.
El diseño de las 2 últimas WO6, fue obra de Ferdinand Porsche, ingeniero nacido en la región de Bohemia, fuera de Alemania, actualmente República Checa.
Fue este su último trabajo para la estrella de 3 puntas, el que logró como un objetivo en el recuerdo de Mercedes Benz y también en el desarrollo de la competición automovilística mundial.
En el diseño de los vehículos, hubo numerosos cambios, se ve como los
automóviles se iban cerrando, no simplemente por protección a los pasajeros sino por el medio ambiente, que al parecer daba una sensación de mayor comodidad, porque se
Figura 14. Formula I Mercedes SSK. Fuente: Recuperado dehttps://www.google.com/search?q=Los+primeros+for mula
disfruta más de su interior. Por otro lado, los vehículos de competición destacan por su proporción, eran unos bólidos en forma de bala, fueron prolongados la parte delantera de aspecto muy compacto, no tenía mucha decoración.
Para entonces la aerodinámica era incipiente, con una teoría de que una forma suave, redondeada y progresiva la cual disminuía la resistencia al aire, a inicios del siglo surgió una acción artístico Art Nouveau, sus peculiaridades que lo caracterizaban eran los fundamentos florales y las líneas asimétricas, las mismas son distinguido como la línea del látigo, líneas que forman los guardafangos, este estilo se nota en el SSK, también en el modelo Bugatti tipo 41 Royale, lo mismo en vehículos alargados se notan mejor esas líneas, estos modelos de coche retornaron a significar la exclusividad
1.3 El Chasis y carrocerías de los vehículos de 1930 a 1960
Años nazis y Segunda Guerra Mundial (1933-1945).
La crisis monetaria en 1932, originada por el crash en EEUU en 1929, canceló del departamento de automovilístico de Mecedes Benz. En ese periodo la Association
Internacionale del Automobile Clubs Reconmus, Institución previa a la FIA, hizo propuesta de homologación a fin de iniciar una nueva competencia, se quiso agilizar el
Figura 15. Auto Autobahnkurier. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=el+Autobahnkurier&rlz
costo, la discrepancia fue la disminución del peso, sin las cuatro ruedas, ni refrigerantes no debían pesar más de 750 Kg., entonces esa restricción es extraña, sabiendo que la
generación anterior de autos llegaba a casi 2 Tn y una potencia de 250 CV, con motor de 6 litros.
Los motores debían aumentar su potencia en vista que los nuevos automóviles fueran más veloces que los antiguos, lo que en conclusión fabricaron. El coche W25 es producido por Daimler-Benz la cual fue presentado el 3 de junio en la ciudad de
Nürburgring, se debió presentarse una semana antes, la cual no se concretó por problemas técnicos. Asimismo uno de los automóviles sobrepasaba el peso indicado, como se había disminuido todo lo posible, la solución era eliminar la librea blanca típica. Al superar la competición con esos colores fueron denominados “flechas plateadas” la misma quedó como color típico de la casa. No era el único color plateado de Daimler-Benz, la misma originó la fama.
Cuando Hitler asume el poder se potenció la industria en general, puso mucha atención en la fábrica de un automóvil cómodo que pudiera adquirir la familia alemana interesada, luego aparece el vehículo Volkswagen, y por otro lado Mercedes Benz
construye en el año 1934 su modelo llamado Berlina, sin ayuda del gobierno, el automóvil
Figura 16. Formula I Mercedes W25. Fuente: Recuperado dehttps://www.google.com/search?q=Los+primeros+formu la+I&rlz
continuaba la filosofía de la línea de Josef Ganz, de volumen menor y todo atrás, también con sistema de suspensión independiente, bastidor tubular ligero, que era lo contrario a un
“elefante blanco”, con una longitud de 2.950 mm y 3400 mm, motor delantero, de ejes rígidos y chasis compuesto de 2 travesaños de acero.
El modelo Mercedes Benz 130 – W23, era el primer automóvil vendido del modelo
“escarabajo”.
Su mayor dificultad era el costo del auto, costaba 3600 marcos, desproporcionado a los 1000 que ofertaba Hitler para el automóvil a la población “Volkswagen”, en conclusión no tuvo acogida, el empresario Daimler Benz, indicaba que el precio de la oferta debió ser apoyado, la prueba es que los vehículos de tipo militar de Volkswagen como el tipo Kubelwagen, lo adquiría los militares por tan solo 3500 marcos, que era sencillo en comparación con el turismo.
La producción desde 1937, se fue inclinando mucho más a camiones y material bélico, la otra producción quedó relegada, a principio de la Segunda guerra Mundial en en año 1939, toda la factoría de autos turísticos se destinaba para el uso de Fuerzas Armadas.
La tecnología permitió la fabricación del primer motor de inyección de combustible a
Figura 17. Automovil MB130 W23. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=el+MB130+W23&rlz=1C1RLNS_
esPE834PE862&source
gasolina para la aviación, se incorporó nuevamente a las mujeres en trabajo de producción, aunque seguía siendo insuficiente en los momentos de guerra, como todas las industrias se utilizó trabajadores forzados, procedente de países del continente este, a presos de guerra o a los reclusos de los zonas de reunión, lo que reflejaba que la esclavitud reaparecía en el siglo XX.
En este periodo aparecen los únicos coches aerodinámicos, el fundador fue la firma Tatra y su primer automóvil de serie con aplicación aerodinámica fue el modelo 77 en el año 1937, en donde se vio que los tamaños eran cerrados con aristas redondeadas con forma aerodinámicas, dejando espacio significativo para, los ocupantes. La peculiaridad artística predominante fue el Art Deco que utiliza las figuras geométricas sencillos, cilindros, líneas rectas, triángulos, esferas, etc.
En el vehículo predominaron líneas horizontales, círculos, cilindros, que apoyaban a disminuir la resistencia del aire dando percepción de ligereza y movimiento veloz.
También se aplica en el momento las formas y estilo de aeronaves, este estilo se conoce como “aerodinámico”, este estilo usa aristas redondeadas y líneas horizontales.
Figura 18. Túnel de viento MB 540 K W24 Streamliner. Fuente: Recuperado de https:
//www.google.com/search?q=La+aerodinamica+y+los+tuneles+de+viento&rlz
De los modelos Mercedes Benz podríamos mencionar el modelo 540 K – W24 Streamliner, que se fabricó en sustento al modelo 540 K modificable, con chasis y carrocería de aluminio y aerodinámica.
En el año 2014, mes de mayo, se encontró que su coeficiente aerodinámico fue de 0.36, ante el 0.57 del modelo anterior, eso representaba un logro de esa época. El
automóvil había quedado en el olvido ante la Segunda Guerra Mundial y fue restaurado en el 2011, en eses periodos el jefe del departamento del área estilo, cuando no existía los departamentos del área de diseño, entonces Hermann Ahrens, quien fue supervisor o diseñador de grandes automóviles de tipo cupés como el que se menciona, su trabajo más famoso no fue apreciado, sin embargo, sus automóviles participaban en los desfiles del partido. Con el triunfo de los países aliados, fue separado de su cargo en el año 1945, el mismo fue reincorporado en 1945 en el área de diseño de coches y camiones.
En esos años, los vehículos eran bien escasos, dos de los empresarios que
revolucionaron el transporte vehicular en la post guerra fue el Volkswagen tipo 1, fueron pocas las unidades que se construyeron para turismo anterior a la guerra, al iniciarse el conflicto se convirtieron en unidades combatientes, el otro auto fue el modelo Citroen 2CV que aún era prototipos, durante la ocupación de Francia se destruyeron muchas unidades, las que quedaron se escondían de casa de campo en campo para precaver su uso por los militares nazis, los franceses estaban muy orgullosos de esos diseños, los mostraron en los desfiles del fin de la guerra, luego que se liberó a los aliados.
1.4 El Chasis y carrocerías de los vehículos de 1960 a 1999
Son los años donde se producen muchos cambios en las carrocerías de los vehículos, tanto en las líneas de diseño como en el uso de materiales.
En 1961, aparece el coupé, con una carrocería reforzada, así mismo llega al mercado el auto Mercedes Benz 300 SE provisto de cambios automático de 4 marchas y con servodirección y suspensión neumática.
En 1965 se pone en el mercado los 250S, 250SE y 300SE, que de hecho pertenecen a una nueva generación y categoría superior, que reemplazan a los turísticos de aleta trasera, luego en 1968 aparecen los 280S, 280SE y 280SL.
El sistema electrónico Bosch D-Jetronic del 250 CE es una innovación importante, que comienza a utilizarse en vehículos de producción, desde 1960 a 1964, en vehículos de competencia se obtiene muchos triunfos con este sistema, tal es así que, en 1963, logra un importante triunfo en el rally maratón de Lieja-Sofia.Lieja.
De 1970 a 1977 se posesiona en el mercado automotriz, el modelo de la serie W123de Mercedes Benz, este modelo viene equipado con ventanillas eléctricas, aire acondicionado climatizado, con control de velocidad, faros delanteros ajustables, transmisión automática.
Figura 19. Vehículo de la década del 60. Fuente: Recuperado de http:
//www.google.com/search?q=Los+autos+de+1960&rlz
Chrysler en 1998 se fusiona con la Daimler Benz hasta el 2006, se crea entonces la Daimler Chrysler. Es entonces que aparecen los primeros modelos del todoterreno.
El diseño de los vehículos daba la impresión de que eran hechos de los dibujos de niños de escuela, corría el año de 1980 con proposiciones básicas. Trazos rectos, líneas más redondeadas y atractivas como los del 70, dejaron entonces una carrocería más cuadrada, provocada por el aumento de la productividad, lo que dio un paso serio de producción artesanal a una expectante producción industrial, las maquinarias parecen entonces con limitaciones, se tuvo que cambiar las ideas por un pragmatismo funcional, por el estilo creativo que se tenía.
En esos dos vehículos modelos elegidos para ver los cambios en la estética serían el Seat Ibiza, es un vehículo conocido, de origen en España y BMW de secuencia (serie) 3, un vehículo Berlina media único, a pesar de las diferencias de la dimensión,
Figura 20. Automóvil Mercedes Benz W123. Fuente: Recuperado de https://motorpais.com/actualidad/el-coche-atomico-el-motor-de-agua
Figura 21. Automóvil Modelo DaimlerChrysler. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Los+autos+de+1980&rlz=1C1RLNS
planteamiento y costo, ambos automóviles, tienen los estándares existentes, que se visibilizan con mayor claridad en ambas carrocerías.
Es muy llamativo por las ruedas que lleva y por su tamaño de menor diámetro, comparados con las ruedas recientes, los parabrisas eran de una superficie plana, que daba mucha visibilidad, en el modelo BMW los parachoques sea delantera y posterior no están integrados a la carrocería todavía, podían tener 2 espejos retrovisores laterales y otros solo uno del lado del conductor, porque el reglamento no lo exigía.
La estructura interna de la carrocería, tenían los pilares o las columnas que unen techo y cuerpo principal, eran de una mejor presentación que las de ahora, los vehículos de los 80 tenían un mejor y superior habitáculo con mejor dimensión; pero se dice que eran de poca protección o inferior frente a los accidentes.
Figura 22. Automóvil Seat Ibiza de 1984. Fuente: Recuperado de https:
//www.google.com/search?q=Seat+Ibiza+del+80&rlz=1C1RLNS
Figura 23. Auto Seat Ibiza con Radio Casette. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Seat+Ibiza+del+80&rlz=1C1RLNS
Los ángulos redondeados y mejor aerodinámica, caracterizaban a los vehículos de 1990, fueron cambios sutiles, pero notorios, las aristas daban paso a ángulos redondeados, presentaban silueta más estilizada, la imagen del automóvil ganó atractivo y la
aerodinámica era mucho más eficiente, porque podían cortar mejor el aire, lo que reducía el consumo de gasolina y disminuían los efectos sonoros.
1.5 El chasis y carrocerías de los vehículos del 2000 al 2020
El nuevo siglo, también nos trajo nuevos modelos que revolucionaron la industria automotriz, llegaron automóviles con unas carrocerías impresionantes, con claras líneas aerodinámicas, era notorio el mayor volumen, presencia y seguridad, se aumentó el
tamaño, confirmando que se estaban proponiendo diseños de gran tamaño, a fin de integrar armaduras resistentes, con una mayor habitabilidad similar sus antecesores de 1984 como el Ibiza, que medía 3.6 m. de longitud, el de 1993 que tenía 3.8 m y este vehículo del 2002 que llegaba a 3.95 m. se dice que este modelo se mostró en el año 1998, y se mantuvo en fabricación hasta el año 2005.
La aparición del internet en esta década, con la electrónica de punta, la televisión de pantalla plana, etc., por similitud los vehículos automotrices dieron también un salto tecnológico, con carrocerías de mayor tamaño, que significaba más volumen dando una
Figura 24. Automovil Renault Twingo 1992. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Renault+Twingo+199
presencia que otorgaba una visibilidad de mayor protección ante posibles accidentes de tránsito.
Los avances informáticos permitían realizar el dibujo de los vehículos en la computadora, y enviar las medidas a las ordenadores de fabricación, facilitando crear autopartes, piezas y espacios más complejos, por ello notar cómo en el capot del Ibiza se notaban piezas creativas, faros y retrovisores de funcionamiento y mando electrónico. Por el mecanismo de dirección se proyectaban ruedas más grandes y de mayor estabilidad, resaltaban también las antenas flexibles que reemplazan a las antenas telescópicas.
También en el año 2000 la moderna corriente estética lo muestra el Nissan Miera del 2002, que asemejaban a los batracios, que ya habían tenido rastros en el Reanult Twingo de 1992., en esos cambios se muestra también el prototipo del Mercedes Bionic Concept del año 2005, inspirado en el pez globo que daba líneas aerodinámicas, que lamentablemente no llegó a entrar en producción.
La fusión Chrysler Mercedes Benz fracasa en 2007, entonces se separan, pero en ese mismo año Mercedes presenta el hibrido F700, después en el 2010 Daimler firma un tratado con Renault, en la que ambos compartirían tecnologías y futuros desarrollos, así en el 2012 aparecen los autos Renault clase A y B y el modelo Kangoo.
Figura 25. Automóvil Seat Ibiza de 200. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Seat+Ibiza+del+80&rlz=1C1RL NS
En el 2010 llega con mayor fuerza la revolución electrónica y digital, que de hecho modificó el diseño y el equipamiento de los automóviles, como los equipos móviles y el desarrollo del Internet, eso ha hecho que los automóviles sean dotados con sistemas modernos. Los nuevos instrumentos digitales y las pantallas táctiles, son las innovaciones más claras en el parte interior del vehículo, en el exterior se aprecia el mejoramiento de los compartimentos y las formas de panel de la carrocería. También los faros hechos de diodos led, han permitido hacer gráficos de luces, que se convierten en elementos decorativos, que pueden distinguir e identificar la iluminación de cada modelo y la marca.
Figura 26. Auto Renault. Fuente: Recuperado de https://motor.elpais.
com/actualidad/el-coche-atomico-el-motor-de-agua
Ilustración 1
Figura 27. Automóvil BMW serie 3 de 2019. Fuente: Recuperado de https://www.google.co m/search?q=BMW+serie+3+de+2019&rlz
Los espejos de los autos modernos han crecido en tamaño por disposición legal, los frontales son de mayor altura como medida de seguridad, dejando mayor espacio, entre capot y motor.
Algo similar pasa con las últimas generaciones de Ibiza 2017 y la serie 3 del 2019, que muestran un retorno a las dificultades de las superficies, la batería, radares y sensores, en los actuales sistemas de seguridad, como preámbulo para la llegada de los pilotos automáticos completos, esto se visualiza en el visor de los dos vehículos, ubicados debajo la placa de matrícula.
Figura 28. Evolución del Tesla Model S 2012-2016. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Model+S+de+Tesla+2012+2016&rlz=1C1 RLNS
Figura 29. Gama Nissan. Auto Nissan Leaf 2018. Fuente: Recuperadod ehttps://www.google.com/search?q=Nissan+Leaf+2018&rlz=1C1RLNS
En el salón de Franh, 2017 la empresa Volkswagen publicó su coche llamado Audi Arcon, con una cabina vacío, sin timón y pedales, pero los autos del mañana están en los mercados de la tecnología y ya no están en las cabinas del coche, aún en el año 2017 en una feria de ciencia y tecnología CES las Vegas, se vio un notable avance en lo que apunta cada modelo y marca en los futuros coches autónomos, 100% eléctricos y sin necesidad de contar con un conductor y con opciones car-sharing, como el modelo Neu V de la marca Honda, que fue la sensación de la feria.
Siguiendo esta ramificación del coche urbano Toyota también presente en el CES 2017, presentó su auto sin conductor para hacer servicio de taxi, es una muestra de servicios del futuro de car-sharing como modelo Uber, el Concept-i es de movimiento autónomo eléctrico de, un automóvil que pudo estar circulando por el país de Tokio en los eventos de Juegos Olímpicos postergados.
Figura 30. Prototipo Honda NeuV. Auto Honda NeuV. Fuente: Recuperado de https://
www.motorpasion.com/industria/la-debida-evolucion-proceso-de-transformacion-del- diseno
Futuro: ruptura completa de parámetros tradicionales.
A partir del 2021 se anuncia la llegada de los vehículos robotizados propuestos para el 2022, con controles auto guiadas que recorrerán las ciudades. Introducirán una transformación más que significativa del diseño. Vienen la eliminación de los cambios de velocidades, mandos, timón, y pedales, que hará amplio espacio, como también tendrán mayor tamaño para transportar más personas que los coches actuales de uso público, además del gran confort donde se podrá descansar durante el viaje, el modelo Renault EZ, es el modelo que presenta un amplio sala interior y lujoso equipado de las mejores
comodidades para el usuario, como los que se tiene en la sala de la casa.
.
Figura 31. Automóvil Concept I Toyota. Fuente: Recuperado de https://
www.motorpasion.com/industria/la-debida-evolucion-proceso
Figura 32. Modelo Renault EZ-Último. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Renault+EZ&rlz=1C1RLNS_esPE834P E86
Capítulo II
Fundamentos para el diseño de la carrocería
2.1 El Proceso del diseño explicado en 8 pasos 2.1.1 Briefing (instrucciones generales).
Al iniciar el diseño de un vehículo, primero hay que redactar o ejecutar las líneas maestras que van a direccionar el nuevo modelo. Diríamos que esto será la hoja de ruta de todo el proceso, podríamos decir que será el ADN del coche, porque de aquí el proceso se ajustará estrictamente a estas indicaciones.
2.1.2 Esbozos.
Es el momento creativo del diseñador, donde va haciendo el dibujo del coche que se está creando, con la idea de que “es lo que nos gustaría hacer”, el diseñador de Seat Jaume Sala, responsable del diseño interior, indica que al final prácticamente se acaba haciendo casi una foto del nuevo vehículo, se sabe que este proceso puede llevar hasta 4 años para elaborar más de 1000 esbozos.
2.1.3 Generación del CAD.
Ya con los esbozos realizados, virtualmente se deben de recrear los dibujos, para dar volumen creativo del futuro vehículo, este documento no solo es de utilidad para el diseño del nuevo coche, sino para en lo sucesivo hacerle el seguimiento técnico
correspondiente.
2.1.4 Modelo de "clay".
En esta etapa del diseño se hace un modelo de arcilla de tamaño natural o real, que puede llegar a pesar hasta 4 toneladas, que es casi el doble de lo que pesaría el coche convencional. El modelo sirve para observar físicamente el diseño exterior, lo que permite corregir probables errores y se va mejorando su forma, incluso es donde se insertan algunos cambios, en esta etapa del diseño hay un trabajo artesanal del moldeador que va dando acabado a mano de las características finales del coche.
Figura 33. Diseño a lápiz y papel. Fuente: Recuperado de https://vehiculos.elpais.com.co/noticias/el- diseno-de-automoviles-todo-un-arte-id733
2.1.5 "Frozen model" (modelo congelado).
En esta etapa del diseño llegamos a tener el diseño exterior definitivo, aprobado por los responsables de la compañía, porque posee una verosimilitud algo real, y a pesar de considerarse aún con una apariencia de clay o modelo congelado, para llegar a esta etapa pueden haberse utilizado hasta más de 5000 Kg de arcilla.
2.1.6 Creación de colores.
Es el departamento de Color & Trim el responsable de los colores del coche, así lo explica Jordi Font, experto en el área, manifiesta que se recoge ideas “del mundo de la moda, la arquitectura o el diseño de producto”, asimismo de hacer muchísimas
Figura 34. Elaborando modelo de carrocería en arcilla. Fuente:
Recuperado de https://vehiculos.elpais.com.co/noticias/el-diseno-de- automoviles-todo-un-arte-id733
Figura 35. Modelo de auto en arcilla. Fuente: Recuperado de https://vehiculos.elpais.com.co/noticias/el-diseno-de-automoviles-todo-un-arte-id733
formulaciones, como también invertir más de 1000 litros de pintura, finalmente solo quedan 12 tonos, que formarán la gama de colores para el nuevo coche.
2.1.7 Asientos.
Es un momento interesante elegir los asientos del coche, así lo explica el experto Jaume Sala, porque hay que reunir criterios de “confort y estéticos”, interviene también el departamento de colores, en una máquina de coser se preparan los patrones, combinando colores y materiales que puedan dar mayor prestancia y elegancia, lo que también lo explica el experto Jordi Font.
2.1.8 Diseño interior.
El diseño interior ha de regirse principalmente por la funcionalidad, esta decisión va orientado a las necesidades del conductor, así lo dice el experto Jaume Sala, que enfatiza que la pantalla o tablero de instrumentos ha primado, porque primero se decide su
ubicación, así como también luego hay que decidir dónde ubicar el teléfono, la botella de agua, la gaveta, la cigarrera, pero considerando que debe ser útil y eficaz.
Figura 36. Diseño interior Los asientos. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Dise%C3%B1o+de+los+asientos
Figura 38. Bosquejo del coche. Fuente: Recuperado de http://www.thanosdrivas.ca/project/fsae-concept-drawing/FSAE Concept Drawing/2014
2.2 Concepción del diseño
2.2.1 Concepción para el diseño exterior e interior.
La creación de la carrocería, debe de tener una concepción fundamental en su funcionalidad y estética, considerando el aspecto externo e interno, hacerlo con acierto garantiza el éxito visual, así posteriormente en participación en pista.
En esta parte del proceso se realiza los primeros bosquejos, los trazos a mano y el uso de instrumentos de dibujo, la labor termina con la obtención del mejor diseño
propuesto, que garantiza la factibilidad y sencillez para la fabricación.
Figura 37. Diseño de Maqueta de arcilla. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=Maqueta+de+arcilla
Figura 39. Comportamiento aerodinámico. Fuente: Recuperado de www.totalsimulation.co.uk,
El diseño de la carrocería lleva las especificaciones de dimensión del vehículo, enfatizando el interior, esto hace que se divida el automóvil en tres partes, la misma que se diferencian una de la otra: la parte del motor, parte del conductor o cabina y la parte de la cajuela. Luego se modela la dimensión necesaria para el habitáculo ergonómico del conductor, como también se ha referido a la dimensión del chasis del vehículo.
La propuesta de diseño exterior hace considerando los criterios siguientes:
Dimensión total del vehículo.
Dimensión del habitáculo.
Dimensión de la cajuela o cofre.
Coeficiente aerodinámico.
Las medidas de exteriores e interiores del coche que se diseña, debe considerar los detalles siguientes:
Las formas aerodinámicas.
Concepción del habitáculo y salón interior.
La altura del coche con respecto al suelo.
Tamaño y ubicación del tanque de combustible.
El espacio libre entre chasis y ruedas.
Los espacios para la transmisión, suspensión, motor, radiador, etc.
2.2.2 Condiciones para fase de diseño interior y exterior.
Condiciones de visibilidad.
Existe un reglamento especificado internacionalmente, para el diseño, y la situación de los mismos soportes de fijación en la carrocería, que se refieren al campo de visión que debe de tener el piloto por encima del capot, lo que le permite, tener visibilidad hacia adelante.
Funciones mecánicas.
Debe entenderse que las diferentes partes mecánicas, necesitan mantenimiento, para su desmontaje, entonces el diseño debe permitir que el acceso a ellas sea fácil, entonces ello permite acceder hacia los diferentes elementos mecánicos y los de control del vehículo.
Factibilidad de fabricación y facilidad de reparación.
Debe estudiarse si existe en el mercado los materiales para la fabricación de la carrocería, que la adquisición de ellos no sea difícil, como también prever que los halle en cantidad suficiente para el futuro, se entiende qué se necesita para su reparación, como también esos costos no se eleven, sabiendo que una carrocería va a sufrir daños por golpes, arañazos o rotura.
Condiciones de seguridad.
Al construir la carrocería, hay partes interiores de la carrocería que serán el soporte de los fuertes impactos a los que están expuestos los tres componentes, el de la parte frontal y los dos de los laterales, que garantizan la seguridad del conductor y sus ocupantes en caso de una colisión, que no dejen que se produzcan daño en sus estados físicos de las personas.
2.3 Fases del diseño de la carrocería
2.3.1 Características del diseño en general.
Considerando que, sí se puede ejecutar la construcción de una carrocería teniendo referencia las fases de diseño, como la simulación digital, entonces se supera la
distribución de los espacios que necesita el diseño, que deben de considerar las siguientes características:
Que tenga un resultado estético impactante.
Que, del diseño a la fabricación, sea una etapa lo más fácil posible.
La funcionabilidad debe de quedar garantizada.
El número de piezas mecánicas debe ser sencillo y simple para su desmontaje.
Las piezas que constituyen el modelo puedan ser utilizadas a futuro en otros.
Considerar un equilibrio entre calidad y precio.
2.3.2 Fase de creación de maquetas.
La manera de percibir visualmente las proporciones del vehículo, es haciendo un volumen del trazo del diseño, para ello entonces se recurre a elaborar una maqueta de cartón a tamaño natural a diferencia de lo que una compañía automotriz, que lo hace de arcilla.
En esta fase debe definirse las formas y curvas, la proporción de líneas del trazo, las maquetas ayudan a plasmar mejor las ideas finales en el diseño, porque se está
visualizando cada detalle, también para ver el efecto aerodinámico de la carrocería la cual es fundamental en el diseño.
2.3.3 Fase de construcción del prototipo.
Es aquí donde se necesita emplear la mejor precisión, toda vez que el traslado del plano se ha de hacer a las principales matrices para realizar el patrón real, y es necesario e indispensable hacerlo con mucha precisión, ciñéndose a las medidas previamente
contenidas en el software.
2.3.4 Aerodinámica.
El estudio del efecto aerodinámica para el prototipo y la construcción de la carrocería es de vital importancia, es la zona del mecánica de fluidos responsable de la acción de movimiento del aire y otros fluidos de aire, por cuanto es el aire quien ejerce actividad contraria al movimiento de los cuerpos sólidos.
Es el aire el que condiciona el rendimiento y el consumo aparte de otros problemas como:
Independizar la autonomía de consumo.
Comportamiento dinámico de la elevación a altas velocidades.
Propone el habitáculo al tamaño del conductor.
Figura 40. Maqueta de arcilla. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search
Tarea de reducir el valor de resistencia aerodinámica, eliminando los efectos negativos.
2.3.5 El entorno del diseño aerodinámico.
Cuando se pretende hacer un diseño de carrocería, necesariamente se debe
considerar la habitualidad, ergonomía, efecto aerodinámico, y seguridad, y cada uno de los mismos tienen un particular trato en la concepción de un modelo.
El diseño supone una búsqueda de nuevos materiales en aparición para la
construcción de carrocerías, lo que lleva a conseguir conjuntos armoniosos en el diseño de un concepto moderno de carrocería.
Bajo esa premisa se debe de tener una serie de condiciones como:
Resistencia del material.
La corriente de aire como refrigerante del motor.
Zona para el componente de escape.
La ergonomía en referencia del diseño y disposición.
Uso de neumáticos de la altura y ancho adecuado.
Los costos de producción.
La estética.
2.3.6 Condiciones de diseño.
La actualidad nos dice que el diseño de una carrocería debe semejarse a la forma de una gota de agua que sea idéntica a la simetría y el flujo perfecto del aire en su entorno, para que se obtenga menor resistencia, siempre considerando que la habitabilidad interior conjugue con la forma y el espacio ideal.
Otra consideración muy importante es las proporciones del coche, como la longitud y el ancho, para conseguir una resistencia mínima al desplazarse, que limite cualquier turbulencia que se forme en la parte trasera, que se dice es más importante en cuanto a aerodinámica, comparado con la parte delantera.
Esta idea significa que la superficie de la carrocería es óptima si es que se puede mantener una fina corriente de aire en la superficie de la carrocería, desechando la acumulación de turbulencias durante el desplazamiento, este detalle se debe proveer durante el diseño.
2.4 Coeficientes aerodinámicos
2.4.1 Coeficiente de penetración aerodinámica.
Se denomina el coeficiente de penetración aerodinámica “Cx” significa que la “x”
es el valor de la línea direccional en un eje de coordenadas; referente al coeficiente
vertical o de elevación la cual se le llama “Cz” por su acción causa. También existe la otra forma de comprobar al coeficiente de penetración es “Cd”, la “d” esta palabra está en inglés “drag”; según esta terminología, y su coeficiente de elevación es representado por
“Cl”, está de inglés “lift”.
Figura 41. Turbulencias, estructuras del vehículo. Fuente: Gómez, s.f.
El coeficiente aerodinámico es el efecto de la resistencia que expone ante un cuerpo en movimiento el flujo de aire por su forma, con en este caso la carrocería. Se considera como coeficiente adimensional, a la resistencia que ofrece una plancha cuadrada de acero que es de 1 metro por lado. También al coeficiente de la plancha se le asigna el valor único 1, y a los otros cuerpos se les asigna otro valor numérico en referencia a ese.
Hasta un determinado punto, el coeficiente de penetración “Cx” es muy
independiente de la variación del tamaño de la masa y de la velocidad del fluido gaseoso.
Entonces a base de cierto punto podría haber variaciones en el coeficiente de penetración
“Cx” por estas razones se trabaja con diferentes modelos de carrocería en serie para investigar la aerodinámica de una masa, este rango no debe ser menor al valor 1 al 5.
En gran mayoría de automóviles de fabricación en serie el Cx está entre los valores 0.25 y 0.40, en algunos vehículos de ensayo o modelos pueden llegar hasta los valores 0.20, El coeficiente “Cx” es una información importante para hacer el cálculo de la resistencia aerodinámica. Complementa la información la zona de aplicación, que, en los autos de producción en serie, es semejante a la superficie de la parte frontal, se elige esta porque se visualiza por la parte posterior del diseño de mayor área es donde se provoca la
Figura 42. Línea aerodinámica. Fuente: Recuperado de https://dspace.ups.edu.ec/bitstre am
división del flujo de aire aerodinámico de la carrocería, esta división es la causa inicial de la resistencia aerodinámico.
Al multiplicar el Cx, considerado como número dimensional, por la superficie frontal en m2 , quedando un valor de resistencia aerodinámica SCx, también dado en m2.
Capítulo III
Fundamento teórico para la construcción de la carrocería
3.1 Definiciones para la construcción de la carrocería 3.1.1 Módulo frontal.
Como su nombre lo dice es la parte delantera de la carrocería, siendo esta entonces la parte más expuesta en caso de tener una colisión o choque frontal delantera, esta zona convierte la energía generada por el choque en energía de disgregación, minimizando la transmisión de energía negativa hacia el chasis y si fuera el caso posteriormente
transmitirlo hacia la cabina del conductor. La deformación en esta zona se hace de forma lenta y progresiva reduciendo al mínimo los daños.
3.1.2 Módulo central.
El módulo central es enmarcado por los guardafangos que integran las partes de la carrocería, en el caso impacto lateral, serían en primer lugar en afectarse por la fuerza del impacto, como también en transformar la energía de disgregación, que luego se traspasa al chasis y finalmente a la cabina del conductor.
3.2 Solicitaciones constructivas
3.2.1 Vibraciones.
Todas las carrocerías tienen vibraciones propias de las carrocerías, que afectan de algún modo la comodidad de sus ocupantes y mucho si se agrega el impacto de resonancia, para el efecto de reducir esto se aísla la carrocería de la estructura de chasis, utilizando aisladores hechos de goma y tacos cónicos de caucho, para amortiguar y reducir las sensaciones negativas en la cabina del conductor.
3.2.2 La rigidez.
Una carrocería no debe presentar una estructura demasiado blanda, porque es peligrosa para cualquier conductor, porque se entiende que la cabina no se conserva intacta durante un impacto, así como por el contrario tampoco puede ser extremadamente rígida, que también sería peligrosa, la cabina y el salón mantienen su forma, el conductor resistirá las fuerzas instantáneas del impacto que no puede detenerse ni hacer pausas, lo que
demanda mecanismos de protección especiales, entonces el habitáculo tiene que hacerse considerando los extremos a que se refiere la rigidez.
3.2.3 Durabilidad.
Figura 43. La rigidez de la carrocería. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=dise%C3%B1o+de+carrocer
Una carrocería se realiza pensando en mantener inalterables sus formas y
características constructivas en un tiempo prudente y de mantenimiento continuo, esto en definitiva dependiendo mucho las técnicas que se menciona.
Una carrocería robusta y con una estabilidad especial en los puntos de apoyo y los refuerzos, entre chasis y carrocería, los que pueden presentar grietas en cualquier
momento, por los esfuerzos de peso, de flexión y torsión.
3.2.4 Facilidad de reparación.
Toda la parte externa o exterior de la carrocería, es la que está más expuesta a sufrir daños que pueden leves, ligeros y fuertes, estos deben ser posibles de reparar o en otros casos de sustituirse cómodamente, sin afectar ninguna mayor modificación significativa en la dureza de toda la carrocería, es por eso que se debe considerar que estas partes tengan un acceso libre hacia el interior de la carrocería y a los apoyos de fijación.
3.2.5 Conducta frente al impacto.
Una colisión accidental provoca el efecto de deformación en la carrocería, debe ser predeterminada, es decir transformar la energía más alta del impacto en fuerza de trabajo y energía de desintegración.
Figura 44. Planchado de la carrocería. Fuente: Recuperado de https://www.google.com/search?q=planchado+de+la+carroceria