Caracterizacion-mecanica-del-carrizo-arundo-donax-y-analisis-estructural-de-un-chasis-suspension-elaborado-del-mismo-material-para-un-vehculo-a-escala

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UNIVERSIDAD	
  NACIONAL	
  AUTÓNOMA	
  DE	
  
MÉXICO	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
FACULTAD	
  DE	
  ESTUDIOS	
  SUPERIORES	
  	
  
	
  
	
  
CAMPUS	
  ARAGÓN	
  
	
  
	
  
“CARACTERIZACIÓN	
  MECÁNICA	
  DEL	
  CARRIZO	
  
(ARUNDO	
  DONAX)	
  Y	
  ANÁLISIS	
  ESTRUCTURAL	
  
DE	
  UN	
  CHASIS-­‐SUSPENSIÓN	
  ELABORADO	
  DEL	
  
MISMO	
  MATERIAL	
  PARA	
  UN	
  VEHÍCULO	
  A	
  
ESCALA”	
  
	
  
	
  
T	
   E	
   S	
   I	
   S	
  
	
  
	
  
Que	
  para	
  obtener	
  el	
  Título	
  de:	
  
	
  
Ingeniero	
  Mecánico	
  Electricista	
  
	
  
	
  
P	
  	
  	
  	
  r	
  	
  	
  	
  e	
  	
  	
  	
  s	
  	
  	
  	
  e	
  	
  	
  	
  n	
  	
  	
  	
  t	
  	
  	
  	
  a	
  	
  	
  	
  :	
  
	
  
Silva	
  Reyes	
  Rogerio	
  Alberto	
  
	
  
	
  
	
  
Asesor	
  de	
  Tesis:	
  José	
  Antonio	
  Souza	
  Jiménez	
  
	
  
	
  
MÉXICO	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   2015	
  
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para 
fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
	
  
	
  
Dedicatoria 
Quiero dedicarles este trabajo a mis padres, Ángela Reyes 
Martínez y Rogerio Alberto Silva Roca, porque sin su apoyo y 
esfuerzo, no hubiera sido posible alcanzar esta meta. 
Se que gran parte de lo que soy, es debido a que siempre están para 
apoyarme y porque supieron formarme con buenos sentimientos, 
hábitos y valores, me han dejado buscar mis sueños y siempre me 
han mostrado comprensión. 
Jamás les podre pagar todo lo que hacen por nosotros, 
anteponiendo muchos deseos y necesidades para sacarnos siempre 
adelante a Brando y a mi, por preocuparse por nosotros y darnos 
la mejor vida y educación, que hoy puedo apreciar y darles gracias 
por todo. 
Siempre estaré para ustedes, los amo con todo mi corazón. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	
  
	
  
Agradecimientos 
A mis padres porque siempre me apoyaron, dándome las fuerzas, y ánimos que 
necesite en todo momento y por ayudar a enfocarme siempre en mis objetivos. 
A mi asesor José Antonio Souza Jiménez por toda la paciencia y la atención en 
la realización de este trabajo, por su apoyo y amistad que me permitieron 
aprender mucho más que lo estudiado en el proyecto. A su manera, ha sido 
capaz de ganarse mi lealtad y admiración, así como sentirme en deuda con él 
por todo lo recibido durante el periodo de tiempo que ha durado la realización de 
esta Tesis. 
Al Dr. Francisco Manuel Sánchez Arévalo por su asesoría y apoyo en la 
realización de pruebas experimentales, en el laboratorio de Mecánica y 
Micromecánica de Sólidos, del que es responsable en el Instituto de 
Investigaciones de Materiales. 
Al Dr. Jacinto Cortés Pérez por su asesoría y apoyo en la realización de pruebas 
experimentales, en el laboratorio de Mecánica Aplicada, del que es responsable 
en el Centro Tecnológico Aragón. 
A todos mis sinodales en general por sus valiosas aportaciones al revisar este 
trabajo. 
A la Universidad Nacional Autónoma de México y en particular a la Facultad 
de Estudios Superiores Aragón, por darme una excelente educación, brindarme 
siempre apoyo y facilidades para el uso de sus instalaciones en la realización de 
este trabajo. 
Al equipo del laboratorio de Mecánica Aplicada del Centro Tecnológico Aragón 
de la FES Aragón, por el apoyo y asesoría que me brindaron durante las pruebas 
experimentales. 
A Francisco de Matías Aguilar, por ser mi compañero y amigo a lo largo de la 
carrera, y sin esperar nada a cambio siempre me compartiste tus conocimientos, 
alegrías y tristezas. 
A mis compañeros Agustín Iván Hernández Reséndiz y Willy Rafael Donis 
Rocandio, por dejarme presentar en este trabajo el prototipo que diseñaron y 
también por el apoyo que me brindaron en la realización de las pruebas 
experimentales. 
Al grupo mecatrónico Wayaks del cual soy parte, con los cuales compartí 
momentos especiales en las competencias en las que participamos, y por su apoyo 
brindado durante la elaboración de este trabajo. 
	
  
	
  
ÍNDICE	
  
	
  
	
   	
   Glosario	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   1	
  
	
   	
   Introducción	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   2	
  
	
   	
   Objetivo	
  general	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   4	
  
	
   	
   Justificación	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   4	
  
	
   	
   Metodología	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   5	
  
	
  
1.	
  	
   ANTECEDENTES	
  
	
  
1.1	
   	
   Desarrollo	
  sustentable	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   6	
  
1.2	
   	
   Carrizo	
  (Arundo	
  donax)	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   7	
  
1.3	
   	
   Historia	
  del	
  chasis	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   8	
  
1.3.1	
   	
   El	
  monocasco	
  o	
  carrocería	
  autoportante	
  	
   	
   	
   	
   8	
  
1.3.2	
   	
   Chasis	
  independiente	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   9	
  
1.3.3	
   	
   Evolución	
  de	
  materiales	
  automotrices	
  	
  	
   	
   	
   	
   10	
  
1.3.4	
   	
   Carrocería	
  de	
  una	
  sola	
  pieza	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   13	
  
1.4	
   	
   Análisis	
  estructural	
  de	
  modelos	
  a	
  escala	
  	
   	
   	
   	
   15	
  
1.4.1	
   	
   Criterios	
  básicos	
  de	
  semejanza	
  	
   	
   	
   	
   	
   15	
  
1.4.2	
   	
   Análisis	
  estructural	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   15	
  
1.4.3	
   	
   Modelo	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   15	
  
1.4.4	
   	
   Formas	
  de	
  modelos	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   16	
  
1.4.5	
   	
   Modelos	
  a	
  escala	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   16	
  
1.5	
   	
   Tipos	
  de	
  chasis	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   17	
  
1.5.1	
   	
   Chasis	
  tipo	
  escalera	
  (o	
  en	
  H)	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   19	
  
1.6	
   	
   Tipos	
  de	
  suspensiones	
  para	
  autos	
  	
   	
   	
   	
   	
   20	
  
1.6.1	
   	
   Suspensión	
  Independiente	
  (Suspensión	
  McPherson)	
  	
   	
   	
   20	
  
1.6.2	
   	
   Suspensión	
  semirrígida	
  (Eje	
  de	
  dion)	
  	
   	
   	
   	
   	
   21	
  
1.6.3	
   	
   Suspensión	
  Rígida	
  (Suspensión	
  de	
  ballestas)	
  	
   	
   	
   	
   22	
  
1.7	
   	
   Antecedentes	
  del	
  prototipo	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   23	
  
1.8	
   	
   Configuración	
  chasis-­‐suspensión	
  	
   	
   	
   	
   	
   25	
  
1.9	
   	
   Descripción	
  chasis-­‐suspensión	
  	
   	
   	
   	
   	
   26	
  
	
  
2.	
  	
   COMPORTAMIENTO	
  MECÁNICO	
  	
  
	
  
2.1	
   	
   Generalidades	
  	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   27	
  
2.2	
   	
   Conceptos	
  generales	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   27	
  
2.3	
   	
   Modelado	
  matemático	
  de	
  problemas	
  de	
  mecánica	
  de	
  solidos	
  	
   	
   28	
  
2.3.1	
  	
   	
   Ley	
  de	
  Hook	
  generalizada	
  (Material	
  ortotrópico)	
  	
   	
   	
   32	
  
2.3.1.1	
   	
   Materiales	
  Isotrópicos	
  	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   32	
  
2.3.1.2	
   	
   Materiales	
  Ortotrópicos	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   33	
  
2.3.2	
   	
   Esfuerzo-­‐deformación	
  en	
  materiales	
  	
   	
   	
   	
   	
   35	
  
2.4	
   	
   Deformación	
  elástica	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   36	
  
2.4.1	
   	
   Comportamiento	
  bajo	
  cargas	
  uniaxiales	
  	
   	
   	
   	
   36	
  
	
  
	
  
2.4.2	
   	
   Histéresis	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   38	
  
2.4.3	
   	
   Propiedades	
  elásticas	
  de	
  los	
  materiales	
  	
   	
   	
   	
   38	
  
2.5	
   	
   Propiedadesmecánicas	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   39	
  
2.5.1	
   	
   Fluencia	
  y	
  límite	
  elástico	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   39	
  
2.5.2	
   	
   Materiales	
  compuestos	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   39	
  
2.5.2.1	
   	
   Materiales	
  compuestos	
  reforzados	
  con	
  fibras	
  	
   	
   	
   	
   40	
  
2.6	
   	
   Regla	
  de	
  las	
  mezclas	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   41	
  
2.7	
   	
   Simulación	
  en	
  CAD	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   42	
  
2.7.1	
   	
   Método	
  de	
  elementos	
  finitos	
  (MEF)	
  	
   	
   	
   	
   	
   42	
  
2.8	
   	
   Instrumentación	
  electrónica	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   43	
  
2.8.1	
   	
   Extensometria	
  (Galga	
  extensométrica)	
  	
   	
   	
   	
   44	
  
2.9	
   	
   Anisotropía	
  Mecánica	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   45	
  
2.10	
   	
   Prueba	
  de	
  Flexión	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   46	
  
2.10.1	
   	
   Mediciones	
  con	
  galgas	
  extensométricas	
  	
   	
   	
   	
   48	
  
2.10.2	
   	
   Sección	
  transversal	
  de	
  la	
  muestra	
  	
   	
   	
   	
   	
   50	
  
	
  
3.	
  	
   ANÁLISIS	
  ESTRUCTURAL	
  DE	
  CHASIS	
  AUTOMOTRIZ	
  A	
  
	
   ESCALA	
  
	
  
3.1	
   	
   Chasis	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   52	
  
3.2	
   	
   Suspensión	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   52	
  
3.3	
   	
   Proceso	
  de	
  construcción	
  de	
  la	
  estructura	
  chasis-­‐suspensión	
  	
   	
   52	
  
3.4	
   	
   Análisis	
  Estructural	
  de	
  la	
  estructura	
  chasis-­‐suspensión	
  	
   	
   53	
  
3.5	
   	
   Análisis	
  Experimental	
  de	
  la	
  estructura	
  chasis-­‐suspensión	
  	
   	
   57	
  
	
  
4.	
  	
   RESULTADOS	
  
	
  
	
   	
   Introducción	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   59	
  
4.1	
   	
   Resultado	
  simulación	
  CAD	
  probetas	
  de	
  carrizo	
  	
   	
   	
   60	
  
4.2	
   	
   Diagrama	
  esfuerzo-­‐deformación	
  	
   	
   	
   	
   	
   63	
  
4.3	
   	
   Resultado	
  de	
  FEM	
  de	
  la	
  estructura	
  chasis-­‐suspensión	
  	
  	
   	
   66	
  
4.4	
  	
   	
   Deformaciones	
  en	
  puntos	
  críticos	
  de	
  la	
  estructura	
  	
   	
   	
   68	
  
4.5	
   	
   Regla	
  de	
  las	
  mezclas	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   69	
  
4.6	
   	
   Pruebas	
  de	
  campo	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   69	
  
	
   	
   	
  
	
  
5.	
   CONCLUSIONES	
  
	
  	
  
	
   	
   Conclusiones	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   71	
  
	
  
	
   	
   Referencias	
  Bibliográficas	
  	
   	
   	
   	
   	
   	
   72	
  
	
  
1	
  
	
  
GLOSARIO	
  
	
  
	
  
Envainar.-­‐	
  enfundar,	
  envolver	
  una	
  cosa	
  en	
  otra.	
  
	
  
Rizomas.-­‐	
   es	
   un	
   tallo	
   subterráneo	
   con	
   varias	
   yemas	
   que	
   crecen	
   de	
   forma	
   horizontal	
  
emitiendo	
  raíces	
  y	
  brotes	
  herbáceos	
  de	
  sus	
  nudos.	
  
	
  
Yema.-­‐	
  es	
  un	
  órgano	
  complejo	
  de	
  las	
  plantas	
  que	
  se	
  forma	
  habitualmente	
  en	
  la	
  axila	
  de	
  las	
  
hojas	
   formado	
   por	
   un	
   meristemo	
   apical,	
   (células	
   con	
   capacidad	
   de	
   división),	
   a	
   modo	
   de	
  
botón	
  escamoso	
  (catáfilos)	
  que	
  darán	
  lugar	
  a	
  hojas	
  (foliíferas)	
  y	
  flores	
  (floríferas).	
  
	
  
Meristema	
   apical.-­‐	
   del	
   tallo,	
   situado	
   en	
   el	
   apico	
   de	
   las	
   plantas,	
   es	
   un	
   tipo	
   de	
  meristema,	
  
ubicado	
   en	
   la	
   zona	
   de	
   división	
   y	
   expansión	
   celular	
   dando	
   origen	
   a	
   todos	
   los	
   tallos	
   o	
   ejes	
  
secundarios,	
  hojas	
  y	
  flores.	
  
	
  
Catáfilo.-­‐	
   cada	
  una	
  de	
   las	
   hojas	
  modificadas	
   y	
   reducidas	
  que	
   generalmente	
  protegen	
   a	
   las	
  
yemas	
  de	
   la	
   planta	
   que	
   se	
   hallan	
   en	
   reposo,	
   particularmente	
   en	
   órganos	
   subterráneos	
   de	
  
reserva	
  como	
  bulbos	
  y	
  rizomas.	
  
	
  
Bulbo.-­‐	
   órganos	
   subterráneos	
   de	
   almacenamiento	
   de	
   nutrientes.	
   Las	
   plantas	
   que	
   poseen	
  
este	
  tipo	
  de	
  estructuras	
  se	
  denominan	
  colectivamente	
  plantas	
  bulbosas.	
  
	
  
Cormo.-­‐	
  tallo	
  engrosado	
  subterráneo,	
  de	
  base	
  hinchada	
  y	
  crecimiento	
  vertical	
  que	
  contiene	
  
nudos	
  y	
  abultamientos	
  de	
  los	
  que	
  salen	
  yemas.	
  Está	
  recubierto	
  por	
  capas	
  de	
  hojas	
  secas,	
  a	
  
modo	
   de	
   túnicas	
   superpuestas.	
   Al	
   igual	
   que	
   los	
   bulbos	
   y	
   los	
   rizomas,	
   estos	
   órganos	
   son	
  
acumuladores	
  de	
  sustancias	
  nutritivas.	
  
	
  
Tubérculo.-­‐	
  tallo	
  subterráneo	
  del	
  subsuelo	
  modificado	
  y	
  engrosado	
  donde	
  se	
  acumulan	
  los	
  
nutrientes	
  de	
  reserva	
  para	
  la	
  planta.	
  
	
  
Plantas	
  bulbosas.-­‐	
   son	
  plantas	
  herbáceas	
  y	
  perennes	
  que	
  presentan	
  órganos	
   subterráneos	
  
de	
  reserva	
  de	
  nutrientes,	
  tales	
  como	
  bulbos,	
  cormos,	
  rizomas,	
  tubérculos	
  y	
  raíces	
  tuberosas.	
  
	
  
Planta	
  perenne.-­‐	
  es	
  una	
  planta	
  que	
  vive	
  durante	
  más	
  de	
  dos	
  años.	
  Se	
  les	
  dice	
  también	
  vivaz.	
  
	
  
Raíz	
   tuberosa	
   o	
   tubérculo	
   radical.-­‐	
   es	
   un	
   tipo	
   de	
   órgano	
   subterráneo	
   de	
   acumulación	
   de	
  
nutrientes.	
  Es	
  una	
  raíz	
  engrosada	
  adaptada	
  para	
  la	
  función	
  de	
  almacenamiento	
  de	
  reservas.	
  
	
  
Talle.-­‐	
   forma	
  que	
  se	
  da	
  a	
  algún	
  objeto,	
   cortándolo	
  y	
  proporcionándolo	
  al	
   cuerpo	
  al	
  que	
  se	
  
quiera	
  adaptar.	
  
	
  
Basal.-­‐	
  en	
  la	
  parte	
  de	
  debajo	
  de	
  un	
  órgano.	
  
	
  
Distal.-­‐	
  alejado	
  del	
  punto	
  que	
  se	
  toma	
  como	
  base	
  u	
  origen.	
  
	
  
	
   2	
  
Inflorescencias.-­‐	
  aquellos	
  sistemas	
  de	
  ramas	
  de	
  los	
  espermatófitos	
  que	
  están	
  destinados	
  a	
  la	
  
formación	
  de	
  flores	
  y	
  se	
  suelen	
  encontrar	
  más	
  o	
  menos	
  claramente	
  delimitados	
  respecto	
  al	
  
área	
  vegetativa.	
  
	
  
Espermatófitos	
  .-­‐	
  división	
  del	
  reino	
  vegetal	
  constituida	
  por	
  las	
  plantas	
  con	
  semillas.	
  
	
  
Plumero.-­‐	
  mejor	
  conocida	
  como	
  yerba	
  o	
  hierba	
  de	
   las	
  Pampas,	
  es	
  una	
  especie	
  botánica	
  de	
  
pastos	
  rizomatosos	
  muy	
  altos,	
  endémica	
  en	
  el	
  Sur	
  de	
  Sudamérica,	
  en	
  la	
  región	
  pampeana	
  y	
  
en	
  la	
  Patagonia.	
  
	
  
Freático.-­‐	
  altura	
  que	
  alcanza	
  la	
  capa	
  acuífera	
  subterránea	
  más	
  superficial.	
  
	
  
Lindes.-­‐	
  límite	
  de	
  un	
  territorio	
  o	
  finca	
  contiguo	
  a	
  otro	
  y	
  que	
  lo	
  separa	
  de	
  este:	
  
	
  
Apical.-­‐	
   el	
   extremo	
   superior	
   de	
   la	
   hoja,	
   del	
   fruto,	
   etc.	
   Es	
   lo	
   que	
   se	
   sitúa	
   hacia	
   el	
   extremo	
  
opuesto	
  a	
  la	
  base	
  o	
  parte	
  basal	
  del	
  órgano	
  en	
  cuestión.	
  
	
  
Panojas.-­‐	
  racimo	
  ramificado	
  de	
  flores,	
  en	
  el	
  que	
  las	
  ramas	
  son	
  a	
  su	
  vez	
  racimos.	
  
	
  
Macolla.-­‐	
   conjunto	
   de	
   brotes	
   originados	
   en	
   la	
   base	
   de	
   un	
   mismo	
   pie	
   de	
   algunas	
   plantas	
  
herbáceas	
  perennes.	
  
	
  
Aurículas.-­‐	
   lóbulo	
   foliáceo	
  normalmente	
  de	
  pequeño	
   tamaño	
  situado	
  en	
   la	
  base	
  del	
   limbo,	
  
junto	
  al	
  peciolo,	
  que	
  por	
  su	
  forma,	
  recuerda	
  a	
  una	
  orejita.	
  	
  
	
  
Peciolo.-­‐	
  rabillo	
  que	
  une	
  la	
  lámina	
  de	
  una	
  hoja	
  a	
  su	
  base	
  foliar	
  o	
  al	
  tallo.	
  	
  
	
  
Limbo	
  foliar.-­‐	
  lámina	
  que	
  comúnmente	
  forma	
  parte	
  de	
  la	
  anatomía	
  de	
  una	
  hoja.3	
  
INTRODUCCIÓN	
  
	
  
	
  
Frente	
   a	
   la	
   saturación	
   vehicular	
   de	
   las	
   grandes	
   urbes	
   y	
   los	
   problemas	
   derivados	
   de	
   ella	
  
como	
   la	
   excesiva	
   contaminación,	
   la	
   ocupación	
  del	
   espacio	
  público	
   y	
   el	
   creciente	
   consumo	
  
energético,	
  se	
  han	
  generado	
  nuevas	
  tendencias	
  de	
  diseño	
  de	
  vehículos.	
  	
  
	
  
Hoy	
   en	
   día,	
   dentro	
   de	
   la	
   industria	
   automotriz	
   se	
   investiga	
   sobre	
   nuevos	
  materiales	
   para	
  
buscar	
   la	
   reducción	
   de	
   peso	
   del	
   vehículo,	
   esto	
   sin	
   llegar	
   a	
   comprometer	
   otros	
   atributos	
  
como	
  la	
  seguridad,	
  rendimiento,	
  reciclabilidad	
  y	
  costo.	
  El	
  avance	
  en	
  los	
  materiales	
  juega	
  un	
  
papel	
   importante,	
   ya	
   que	
   la	
   disminución	
   de	
   peso	
   significativa	
   es	
   posible	
   a	
   través	
   de	
   la	
  
sustitución	
  de	
  materiales	
  de	
  alta	
  densidad.	
  Uno	
  de	
   los	
   inconvenientes	
  de	
  estos	
  materiales	
  
son	
  las	
  altas	
  demandas	
  energéticas	
  para	
  su	
  procesamiento	
  y	
  conformado,	
  lo	
  que	
  se	
  traduce	
  
en	
  contaminación.	
  
	
  
El	
   desarrollo	
   sustentable	
   es	
   esencial	
   para	
   la	
   conservación	
   de	
   recursos	
   naturales	
   y	
  
ecosistemas,	
   con	
   el	
   fin	
   de	
   preservarlos	
   para	
   futuras	
   generaciones,	
   es	
   por	
   esa	
   razón	
   que	
  
como	
   solución	
   se	
   opto	
   por	
   el	
   uso	
   de	
   carrizo,	
   un	
   material	
   de	
   origen	
   natural	
   renovable	
   y	
  
sostenible	
   que	
   gracias	
   a	
   su	
   composición	
   y	
   tamaño,	
   se	
   requiere	
   de	
   poca	
   energía	
   para	
   su	
  
conformado.	
  	
  
	
  
El	
   modelismo	
   a	
   escala	
   forma	
   parte	
   del	
   desarrollo	
   de	
   vehículos,	
   máquinas,	
   herramientas,	
  
edificios,	
  etc.,	
  ya	
  que	
  permite	
  plasmar	
  la	
  idea	
  que	
  se	
  concibe	
  como	
  inicio	
  y	
  permite	
  realizar	
  
pruebas	
  de	
  diversos	
  tipos,	
  entre	
  ellas	
  mecánicas,	
  que	
  muestran	
  las	
  capacidades	
  que	
  puede	
  
llegar	
  a	
  tener	
  el	
  modelo	
  de	
  una	
  escala	
  real.	
  
	
  
El	
  uso	
  de	
  modelos	
  a	
  escala	
  facilita	
  el	
  estudio	
  del	
  material	
  y	
  la	
  estructura,	
  ya	
  que	
  debido	
  a	
  su	
  
tamaño,	
   se	
   facilita	
   su	
   manipulación,	
   economicidad	
   y	
   da	
   una	
   buena	
   proyección	
   del	
  
comportamiento	
  del	
  vehículo	
  a	
  escala	
  real.	
  
	
  
Los	
  análisis	
  que	
  se	
  realizan	
  actualmente	
  determinaran	
  la	
  viabilidad	
  para	
  construir	
  el	
  chasis	
  
y	
   la	
   suspensión	
   completamente	
   de	
   carrizo	
   o	
   de	
   solo	
   algunos	
   de	
   los	
   elementos	
   que	
   los	
  
conforman.	
  El	
  chasis	
  y	
  la	
  suspensión	
  propuestos	
  están	
  integrados,	
  es	
  por	
  esto	
  que	
  se	
  emplea	
  
el	
  termino	
  chasis-­‐suspensión.	
  Este	
  estudio	
  preliminar	
  dará	
  paso	
  a	
  la	
  fabricación	
  de	
  modelos	
  
de	
  mayor	
  tamaño.	
  
	
  
La	
   propuesta	
   de	
   la	
   estructura	
   chasis-­‐suspensión	
   a	
   escala,	
   da	
   entrada	
   al	
   estudio	
   de	
  
prototipos	
   de	
  mayor	
   tamaño,	
   ya	
   que	
   gracias	
   a	
   estos	
   análisis	
   se	
   conocerá	
  mas	
   a	
   fondo	
   el	
  
material	
  y	
  sus	
  características	
  mecánicas,	
  lo	
  que	
  será	
  de	
  utilidad	
  para	
  ser	
  implementados	
  en	
  
vehículos	
  de	
  tamaño	
  real.	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
   4	
  
	
   	
   Objetivo	
  general	
  
	
  
• Diseñar	
  un	
  chasis	
  ligero,	
  económico	
  y	
  sustentable	
  para	
  mejorar	
  la	
  eficiencia	
  de	
  una	
  
plataforma	
  móvil	
  y	
  de	
  un	
  automóvil	
  de	
  RC.	
  
	
  
• Proponer	
   al	
   carrizo	
   como	
  elemento	
   estructural	
   y	
  de	
   suspensión	
  para	
   vehículos	
   ya	
  
que	
  es	
  ligero,	
  resistente,	
  flexible	
  y	
  económico,	
  así	
  como	
  biodegradable.	
  
	
  
	
  
	
   	
   Justificación	
  
	
   	
  
El	
   desarrollo	
   sustentable	
   hoy	
   en	
   día	
   es	
   esencial	
   para	
   la	
   conservación	
   de	
   los	
   recursos	
  
naturales	
  y	
  de	
  los	
  ecosistemas	
  para	
  preservar	
  la	
  vida	
  de	
  futuras	
  generaciones.	
  
	
  
El	
  carrizo	
  es	
  un	
  recurso	
  renovable	
  y	
  sostenible	
  que	
  puede	
  sustituir	
  a	
  materiales	
  utilizados	
  
en	
  estructuras	
  automotrices.	
  Es	
  resistente,	
  flexible,	
  económico	
  y	
  ligero,	
  es	
  por	
  ello	
  que	
  está	
  
presente	
   en	
   diversas	
   aplicaciones	
   como	
   artesanías,	
   castillos	
   para	
   fuegos	
   artificiales,	
  
muebles,	
  instrumentos	
  musicales	
  de	
  viento,	
  elementos	
  estructurales	
  de	
  casas,	
  etc.,	
  por	
  todo	
  
esto	
  se	
  percibe	
  como	
  adecuado	
  para	
  su	
  uso	
  en	
  chasis	
  automotrices.	
  
	
  
Los	
   análisis	
   que	
   se	
   realicen	
   determinarán	
   la	
   viabilidad	
   para	
   desarrollar	
   todo	
   el	
   chasis	
   de	
  
carrizo	
  o	
  de	
  sólo	
  algunos	
  de	
  los	
  elementos	
  que	
  lo	
  conforman.	
  Los	
  análisis	
  serán	
  realizados	
  
en	
  vehículos	
  a	
  escala	
  por	
  su	
  conveniencia	
  en	
  cuanto	
  a	
  economía	
  y	
  facilidad	
  de	
  manipulación.	
  
El	
  modelismo	
   forma	
   parte	
   del	
   desarrollo	
   de	
   vehículos,	
  máquinas,	
   herramientas,	
   edificios,	
  
etc.,	
  ya	
  que	
  permite	
  plasmar	
  la	
  idea	
  que	
  se	
  concibe	
  como	
  inicio	
  y	
  permite	
  realizar	
  pruebas	
  	
  
de	
  diversos	
   tipos,	
  entre	
  ellas	
  mecánicas,	
  que	
  muestran	
   las	
  capacidades	
  que	
  puede	
   llegar	
  a	
  
tener	
  el	
  modelo	
  en	
  una	
  escala	
  real.	
  
	
  
El	
  carrizo	
  es	
  una	
  planta	
  gramínea	
  que	
  es	
  bastante	
  común	
  en	
  toda	
  la	
  República	
  Mexicana.	
  Es	
  
un	
  material	
  muy	
  accesible,	
  que	
  presenta	
  ventajas	
  al	
  no	
  necesitar	
  ser	
  cultivado,	
  pues	
  se	
  da	
  
abundantemente	
  en	
  cualquier	
  tipo	
  de	
  clima	
  o	
  de	
  altitud.	
  	
  
	
  
Cabe	
   resaltar	
   que	
   actualmente	
   es	
   considerado	
   como	
   una	
   planta	
   invasora	
   de	
   ecosistemas	
  
tiparios	
  ya	
  que	
  amenaza	
  la	
  integridad	
  de	
  diversos	
  ecosistemas	
  acuáticos	
  frágiles.	
  Algunos	
  de	
  
los	
   problemas	
   causados	
   por	
   la	
   especie	
   en	
   el	
   ámbito	
   socioeconómico	
   son:	
   la	
   invasión	
   y	
   el	
  
azolve	
  de	
   los	
  canales	
  de	
  riego,	
  que	
  hacen	
  necesarias	
   las	
   labores	
  de	
   limpieza	
   frecuentes,	
   la	
  
contaminación	
  biológica	
  y	
  las	
  subsecuentes	
  acciones	
  encaminadas	
  para	
  su	
  manejo	
  y	
  control.	
  
Los	
   daños	
   a	
   la	
   infraestructura	
   social,	
   por	
   ejemplo	
   los	
   puentes,	
   caminos,	
   etcétera.	
   El	
  
aprovechamiento	
  del	
  carrizo	
  permite	
  contribuir	
  a	
  mejorar	
  los	
  ecosistemas	
  que	
  daña.	
  	
  
	
  
La	
  manipulación	
  del	
  carrizo,	
  desde	
  el	
  lugar	
  donde	
  crece	
  hasta	
  el	
  lugar	
  de	
  su	
  conformado,	
  
necesita	
  muy	
  poca	
  energía;	
  la	
  diferencia	
  de	
  la	
  cantidad	
  de	
  energía	
  y	
  gastos	
  que	
  se	
  necesita	
  
en	
  su	
  proceso	
  es	
  muy	
  grande	
  con	
  respecto	
  a	
  materiales	
  como	
  el	
  acero,	
  aluminio	
  y	
  fibra	
  de	
  
carbono,	
  que	
  son	
  comunes	
  en	
  aplicaciones	
  automotrices.	
  Requerir	
  mucha	
  energía	
  genera	
  
altos	
  niveles	
  de	
  contaminación	
  por	
  las	
  emisionesde	
  𝐶𝑂!.	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
   5	
  
	
   	
   Metodología	
  
	
  
El	
  presente	
  estudio	
  se	
  enmarcó	
  en	
   la	
   caracterización	
  mecánica	
  del	
   carrizo	
  y	
  en	
  el	
  análisis	
  
estructural	
  del	
  chasis	
  suspensión	
  .	
  
	
  
Caracterización	
  Mecánica.	
  
	
  
Para	
   esta	
   parte	
   de	
   la	
   investigación	
   se	
   hace	
   uso	
   de	
   la	
   extensometria	
   eléctrica.	
   Se	
  
instrumentaron	
   probetas	
   de	
   carrizo	
   dispuestas	
   en	
   voladizo	
   con	
   el	
   fin	
   de	
   someterlas	
   a	
  
flexión.	
  Para	
  poder	
  aplicar	
  esta	
  técnica	
  en	
  el	
  material,	
  éste	
  primero	
  se	
  procesó	
  para	
  lograr	
  
una	
  superficie	
  apta	
  para	
  el	
  pegado	
  de	
  las	
  galgas.	
  
	
  
Análisis	
  estructural.	
  
	
  
Se	
  hace	
  usó	
  de	
  SolidWorks	
  2014,	
  un	
  programa	
  de	
  CAD,	
  para	
  poder	
  dibujar	
  la	
  estructura	
  del	
  
chasis,	
   y	
   así	
   mismo	
   simular	
   cargas	
   en	
   diferentes	
   posiciones	
   de	
   empotramiento	
   de	
   la	
  
estructura,	
  esto	
  con	
  el	
  fin	
  de	
  poder	
  localizar	
  zonas	
  susceptibles	
  de	
  fallas.	
  	
  
	
  
Análisis	
  Experimental.	
  
	
  
El	
  chasis-­‐suspensión	
  fue	
  instrumentado	
  con	
  strain	
  gages	
  en	
  los	
  puntos	
  críticos	
  indicados	
  en	
  
el	
  análisis	
  de	
  CAD.	
  
	
  
Bibliográfica.	
  
	
  
Se	
  sustentó	
  la	
  base	
  teórica	
  de	
  la	
  investigación,	
  mediante	
  consultas	
  a:	
  fuentes	
  bibliográficas,	
  
textos,	
   revistas,	
   apuntes,	
   documentos	
   varios,	
   así	
   como	
   también	
   fuentes	
   informáticas	
   e	
  
Internet.	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
   6	
  
CAPÍTULO	
  1	
  
	
  
ANTECEDENTES	
   	
  
	
  
	
  
1.1	
  	
  	
   	
   Desarrollo	
  sustentable	
  
	
  
En	
  1970	
   los	
   científicos	
   comenzaron	
  a	
  darse	
   cuenta	
  de	
  que	
   sus	
   acciones	
   repercutían	
   en	
   la	
  
naturaleza,	
   y	
   empezaron	
   a	
   señalar	
   evidentes	
   pérdidas	
   de	
   biodiversidad	
   y	
   comenzaron	
   a	
  
elaborar	
   teorías	
   acerca	
   de	
   la	
   vulnerabilidad	
   de	
   los	
   recursos	
   naturales,	
   hasta	
   que	
   se	
   pudo	
  
formalizar	
   en	
   el	
   Informe	
   Brundtland	
   en	
   1983,	
   donde	
   se	
   logra	
   una	
   definición	
   para	
   poder	
  
englobar	
  esta	
  problemática	
  a	
   la	
   cual	
   se	
   le	
  nombra	
   “Desarrollo	
  Sustentable”,	
   y	
   se	
   le	
  define	
  
como	
  lo	
  siguiente:	
  
	
  
“Satisfacer	
  las	
  necesidades	
  de	
  las	
  generaciones	
  presentes	
  sin	
  comprometer	
  las	
  posibilidades	
  de	
  
las	
  del	
  futuro	
  para	
  atender	
  sus	
  propias	
  necesidades”	
  [1].	
  
	
  
Es	
  así	
  como	
  surge	
  el	
  término	
  sustentable,	
  que	
  hoy	
  en	
  día	
  conocemos	
  como,	
  el	
  proceso	
  por	
  el	
  
cual	
   se	
   preservan,	
   conservan	
   y	
   protegen	
   los	
   Recursos	
   Naturales	
   para	
   el	
   beneficio	
   de	
   las	
  
generaciones	
  presentes	
  y	
  futuras	
  sin	
  tomar	
  en	
  cuenta	
  las	
  necesidades	
  sociales,	
  políticas	
  ni	
  
culturales	
  del	
  ser	
  humano.	
  
	
  
El	
   desarrollo	
   sustentable	
   está	
   presente	
   en	
   este	
   trabajo,	
   ya	
   que	
   se	
   emplea	
   un	
  material	
   de	
  
origen	
   natural,	
   el	
   cual	
   tiene	
   características	
   mecánicas	
   muy	
   peculiares,	
   mismas	
   que	
   se	
  
aplican	
   en	
   el	
   diseño	
   de	
   una	
   estructura	
   automotriz.	
   Todo	
   esto	
   sin	
   generar	
   un	
   impacto	
  
negativo	
  sobre	
  la	
  naturaleza,	
  pues	
  se	
  trata	
  de	
  una	
  planta	
  silvestre	
  que	
  se	
  propaga	
  de	
  manera	
  
natural.	
  
	
  
La	
   materia	
   prima	
   es	
   una	
   planta	
   llamada	
   “carrizo”	
   (arundo	
   donax),	
   que	
   se	
   aplica	
   en	
   la	
  
construcción	
   de	
   una	
   configuración	
   de	
   chasis	
   automotriz	
   a	
   escala	
   para	
   carros	
   de	
   control	
  
remoto	
   o	
   RC.	
   Las	
   características	
   de	
   esta	
   configuración	
   se	
   presentan	
   en	
   dos	
   partes	
  
principales;	
  
	
  
a) El	
  “chasis”,	
  que	
  contiene	
  todas	
  las	
  partes	
  electrónicas,	
  la	
  pila,	
  el	
  eje	
  trasero	
  y	
  la	
  caja	
  
de	
  cambios	
  del	
  RC,	
  por	
  lo	
  cual	
  debe	
  de	
  ser	
  rígida	
  para	
  poder	
  mantener	
  ancladas	
  de	
  
manera	
  segura	
  todas	
  estas	
  piezas	
  y	
  de	
  la	
  misma	
  manera	
  soportar	
  sus	
  pesos.	
  	
  
	
  
b) La	
   suspensión	
  de	
  ballestas,	
  debido	
  a	
  que	
  el	
  material	
   está	
   colocado	
  de	
  una	
  manera	
  
que	
   es	
   capaz	
   de	
   absorber	
   irregularidades	
   del	
   terreno,	
   ya	
   que	
   es	
   flexible,	
   lo	
   cual	
  
brinda	
   a	
   los	
   vehículos	
   RC	
   la	
   estabilidad	
   y	
   dirección	
   necesarias	
   para	
   poder	
   surcar	
  
superficies	
  accidentadas.	
  
	
  
El	
   término	
  chasis-­‐suspensión	
  se	
  maneja	
  en	
  el	
  presente	
   trabajo	
  debido	
  a	
  que	
   la	
  estructura	
  
construida	
  integra	
  ambos	
  elementos.	
  
	
  
	
  
	
  
	
   7	
  
1.2	
  	
  	
   	
   Carrizo	
  (Arundo	
  donax)	
  
	
  
Es	
  una	
  planta	
  semejante	
  al	
  bambú,	
  la	
  cual	
  se	
  diferencia	
  porque	
  de	
  cada	
  nudo	
  sale	
  una	
  única	
  
hoja	
  que	
  envaina	
  el	
  tallo.	
  
	
  
La	
   especie	
   se	
   caracteriza	
   por	
   gruesos	
   y	
   abundantes	
   rizomas	
   de	
   los	
   cuales	
   brotan	
   talles	
  
simples	
   y	
   erguidos,	
   divididos	
   en	
   entrenudos	
   huecos	
   y	
   nudos	
   ensanchados,	
   de	
   donde	
   se	
  
originan	
   las	
   hojas,	
   con	
   la	
   parte	
   basal	
   abrazando	
   totalmente	
   al	
   tallo,	
   y	
   la	
   distal	
   libre.	
   Los	
  
tallos	
  presentan	
  un	
  grosor	
  que	
  puede	
  variar	
  de	
  1	
  a	
  3.5	
  cm	
  y	
  una	
  altura	
  de	
  entre	
  2	
  y	
  6	
  m.	
  Las	
  
inflorescencias	
   en	
   forma	
   de	
   plumero	
   son	
   estériles	
   y	
   se	
   desarrollan	
   en	
   el	
   extremo	
   de	
   los	
  
tallos.	
  Las	
  cañas	
  florecen	
  al	
  segundo	
  año,	
  hacia	
  finales	
  de	
  verano	
  y	
  durante	
  el	
  otoño,	
  pero	
  se	
  
multiplican	
  a	
  través	
  de	
  los	
  rizomas.	
  Se	
  desarrollan	
  en	
  lugares	
  con	
  nivel	
  freático	
  cercano	
  a	
  la	
  
superficie	
  del	
  suelo,	
  a	
  lo	
  largo	
  de	
  los	
  ríos	
  y	
  en	
  las	
  lindes	
  de	
  los	
  regadíos.	
  En	
  la	
  figura	
  1.1	
  se	
  
muestran	
  los	
  detalles	
  mas	
  característicos	
  de	
  la	
  planta.	
  
	
  
Parece	
  ser	
  originaria	
  de	
  Asia	
  y	
  ha	
  colonizado	
  el	
  área	
  mediterránea	
  y	
  norte	
  de	
  África	
  desde	
  
antiguo,	
  a	
  lo	
  largo	
  de	
  ríos	
  y	
  acequias.	
  También	
  extendida	
  por	
  todo	
  el	
  continente	
  Americano.	
  
Está	
  incluida	
  en	
  la	
  lista	
  de	
  las	
  100	
  especies	
  exóticas	
  invasoras	
  más	
  dañinas	
  del	
  mundo	
  de	
  la	
  
Unión	
  Internacional	
  para	
  la	
  Conservación	
  de	
  la	
  Naturaleza.	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.1.-­‐	
  a:	
  Detalle	
  del	
  rizoma	
  o	
  raíz;	
  b:	
  Aspecto	
  general	
  de	
  la	
  parte	
  apical	
  de	
  la	
  planta	
  (nótense	
  las	
  panojas	
  
terminales);	
  c:	
  Detalle	
  del	
  tallo	
  donde	
  se	
  observan	
  las	
  bases	
  de	
  la	
  hojas	
  de	
  color	
  castaño	
  claro,	
  persistentes	
  en	
  el	
  
tallo	
  y	
  responsables	
  de	
  dotar	
  a	
  las	
  plantas	
  adultas	
  de	
  su	
  coloración	
  característica;	
  d:	
  Macollaextravaginal,	
  típica	
  
en	
  esta	
  especie;	
  e:	
  Detalle	
  de	
  las	
  aurículas.	
  
	
  
	
  
Se	
  sabe	
  que	
  en	
  la	
  actualidad	
  este	
  material	
  se	
  usa	
  de	
  manera	
  artesanal,	
  para	
  la	
  fabricación	
  de	
  
flautas,	
  canastas,	
   faroles,	
  marmotas,	
  calendas,	
  castillos	
  para	
   fuegos	
  artificiales,	
   juguetes	
  de	
  
niños,	
   cercas,	
   etc.	
   [2].	
   Algunas	
   de	
   las	
   aplicaciones	
   mencionadas	
   con	
   anterioridad	
   se	
  
muestran	
  en	
  la	
  figura	
  1.2.	
  
	
   8	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.2.-­‐	
  Aplicaciones	
  a:	
  La	
  flauta	
  de	
  carrizo	
  es	
  un	
  instrumento	
  de	
  viento	
  tradicional	
  del	
  estado	
  de	
  Tabasco;	
  b:	
  
Portarretratos,	
  portapañuelos,	
  flautas	
  de	
  carrizo.	
  Artesanías	
  típicas	
  del	
  municipio	
  de	
  Nacajuca,	
  Tabasco,	
  México;	
  
c:	
  Mono	
  de	
  calenda,	
  es	
  un	
  títere	
  gigante,	
  con	
  armazón	
  de	
  Carrizo,	
  utilizado	
  en	
  las	
  fiestas	
  o	
  calendas	
  del	
  estado	
  de	
  
Oaxaca;	
  d:	
  Uno	
  de	
  los	
  usos	
  más	
  comunes	
  del	
  carrizo,	
  cestos	
  usados	
  para	
  transportar	
  o	
  simple	
  decoración;	
  e:	
  Las	
  
Calendas,	
  son	
  fiestas	
  populares	
  (donde	
  se	
  usa	
  el	
  carrizo	
  para	
  fabricar	
  estructuras	
  de	
  diversas	
  formas)	
  que	
  
anuncian	
  las	
  celebraciones	
  de	
  los	
  santos	
  patronos	
  de	
  los	
  templos	
  de	
  Oaxaca,	
  México.	
  
	
  
	
  
1.3	
  	
   	
   Historia	
  del	
  chasis	
   	
  
	
  
1.3.1	
  	
   El	
  monocasco	
  o	
  carrocería	
  autoportante.	
  
	
  
La	
   carrocería	
   autoportante	
   es	
   una	
   estructura	
   en	
   la	
   cual	
   la	
   chapa	
   externa	
   del	
   vehículo	
  
soporta	
  algo	
  (semi-­‐monocasco)	
  o	
  toda	
  la	
  carga	
  estructural	
  del	
  vehículo.	
  
	
  
El	
  primer	
  vehículo	
  en	
  incorporar	
  esta	
  técnica	
  constructiva	
  fue	
  el	
  Lancia	
  Lambda,	
  de	
  1923.	
  
Los	
  primeros	
   vehículos	
  de	
   gran	
   serie	
   en	
   tener	
   carrocería	
   autoportante	
   fueron	
  el	
   Chrysler	
  
Airflow	
  y	
  el	
  Citroën	
  Traction	
  Avant.	
  
	
  
El	
   Volkswagen	
   Escarabajo	
   de	
   1938	
   tenía	
   una	
   carrocería	
   semi-­‐monocasco,	
   ya	
   que	
   tenía	
  
chasis	
   independiente,	
  pero	
  éste	
  necesitaba	
   también	
  de	
   la	
  carrocería	
  para	
  soportar	
  el	
  peso	
  
del	
  vehículo.	
  
	
  
La	
  Segunda	
  Guerra	
  Mundial	
  supuso	
  un	
  alto	
  en	
  el	
  desarrollo	
  automovilístico.	
  Tras	
  la	
  guerra,	
  
la	
  carrocería	
  autoportante	
  se	
  fue	
  difundiendo.	
  
	
  
El	
   Morris	
   Minor	
   de	
   1948	
   fue	
   un	
   vehículo	
   de	
   posguerra	
   que	
   adoptó	
   tempranamente	
   la	
  
técnica.	
  
	
  
	
   9	
  
El	
   Ford	
   Consul	
   introdujo	
   una	
   variante	
   de	
   carrocería	
   autoportante	
   llamada	
   unit	
   body	
   o	
  
unibody,	
   en	
   la	
   cual	
   los	
   distintos	
  paneles	
   de	
   la	
   carrocería	
   se	
   atornillaban	
   a	
   una	
   estructura	
  
monocasco.	
  
	
  
Otros	
  vehículos	
  (por	
  ejemplo,	
  el	
  Chevrolet	
  Camaro	
  de	
  1967)	
  utilizaron	
  una	
  técnica	
  mixta,	
  en	
  
la	
  cual	
  un	
  semi-­‐monocasco	
  se	
  combinaba	
  con	
  un	
  chasis	
  parcial	
  (subchasis)	
  que	
  soportaba	
  el	
  
motor,	
  el	
  puente	
  delantero	
  y	
  la	
  transmisión.	
  Esta	
  técnica	
  trataba	
  de	
  combinar	
  la	
  rigidez	
  y	
  la	
  
resistencia	
   de	
   la	
   carrocería	
   autoportante	
   con	
   la	
   facilidad	
   de	
   fabricación	
   del	
   vehículo	
   con	
  
chasis	
   independiente,	
   actualmente	
   este	
   sistema	
   se	
   encuentra	
   en	
   algunas	
   SUV´s	
   de	
   las	
  
marcas	
  Japonesas	
  Toyota,	
  Mitsubishi	
  y	
  Suzuki	
  para	
  obtener	
  mayor	
  rigidez	
  torsional	
  y	
  tener	
  
a	
  la	
  vez	
  la	
  ventaja	
  del	
  monocasco	
  en	
  SUV´s	
  que	
  requieran	
  mayor	
  resistencia	
  a	
  malos	
  tratos.	
  
Los	
  inconvenientes	
  eran	
  desajustes	
  entre	
  el	
  chasis	
  parcial	
  y	
  la	
  carrocería,	
  solucionado	
  ahora	
  
con	
  puntos	
  de	
  soldadura	
  de	
  nueva	
  generación	
  y	
  adhesivos	
  especiales	
  [3].	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.3.-­‐	
  Monocasco	
  de	
  Subaru	
  BRZ-­‐tS.	
  
	
  
Actualmente,	
   casi	
   todos	
   los	
   automóviles	
   se	
   construyen	
   con	
   la	
   técnica	
   de	
   monocasco	
   (la	
  
figura	
  1.3	
  se	
  puede	
  tomar	
  como	
  ejemplo	
  de	
  esta	
  técnica	
  de	
  construcción),	
  realizándose	
  las	
  
uniones	
   entre	
   las	
   distintas	
   piezas	
   mediante	
   soldadura	
   de	
   puntos.	
   En	
   los	
   vehículos	
  
modernos,	
  hasta	
  los	
  cristales	
  forman	
  parte	
  de	
  la	
  estructura	
  del	
  vehículo,	
  colaborando	
  en	
  la	
  
fortaleza	
  y	
  rigidez	
  de	
  la	
  misma	
  estructura.	
  	
  
	
  
	
  
1.3.2	
  	
  	
   	
   Chasis	
  independiente	
  
	
  
La	
  técnica	
  de	
  construcción	
  de	
  chasis	
  independiente	
  utiliza	
  un	
  chasis	
  rígido	
  que	
  soporta	
  todo	
  
el	
  peso,	
  las	
  fuerzas	
  del	
  motor	
  y	
  de	
  la	
  transmisión.	
  La	
  carrocería,	
  en	
  esta	
  técnica,	
  cumple	
  muy	
  
poca	
  o	
  ninguna	
  función	
  estructural.	
  
	
  
Esta	
   técnica	
   de	
   construcción	
   era	
   la	
   única	
   utilizada	
   hasta	
   1923,	
   año	
   en	
   el	
   que	
   se	
   lanzó	
   el	
  
primer	
   automóvil	
   con	
   estructura	
   monocasco,	
   el	
   Lancia	
   Lambda.	
   Las	
   carrocerías	
  
autoportantes,	
  a	
  lo	
  largo	
  del	
  siglo	
  XX,	
  fueron	
  sustituyendo	
  al	
  chasis	
  independiente.	
  	
  
	
  
Actualmente	
   sólo	
   se	
   construyen	
   con	
   chasis	
   independiente	
   varios	
   vehículos	
   todoterreno,	
  
deportivo	
  utilitarios,	
   y	
   la	
  mayoría	
  de	
   las	
   camionetas	
   grandes	
   y	
   algunas	
  de	
   las	
   camionetas	
  
ligeras,	
  así	
  como	
  varios	
  automóviles	
  americanos.	
  
	
  
Los	
   primeros	
   chasis	
   independientes	
   eran	
   de	
   madera,	
   como	
   se	
   muestra	
   en	
   la	
   figura	
   1.4,	
  
heredando	
  las	
  técnicas	
  de	
  construcción	
  de	
  los	
  coches	
  de	
  caballos.	
  En	
  los	
  años	
  1930	
  fueron	
  
sustituidos	
  de	
  forma	
  generalizada	
  por	
  chasis	
  de	
  acero.	
  
	
   10	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.4.-­‐	
  Chasis	
  de	
  madera	
  del	
  Ford	
  A,	
  fabricado	
  en	
  1930.	
  
	
  
Existen	
   chasis	
   independientes	
   con	
   bastidores	
   de	
   largueros	
   en	
   forma	
   de	
   escalera;	
   dos	
  
travesaños	
   paralelos	
   longitudinales	
   cruzados	
   por	
   travesaños	
   transversales,	
   con	
   travesaño	
  
en	
  forma	
  de	
  X	
  y	
  de	
  tubo	
  central.	
  
	
  
El	
   chasis	
   independiente	
   sigue	
   siendo	
   el	
   preferido	
   para	
   vehículos	
   industriales,	
   que	
   han	
   de	
  
transportar	
  o	
  arrastrar	
  cargas	
  pesadas.	
  De	
  entre	
  los	
  pocos	
  automóviles	
  de	
  gran	
  serie	
  que	
  se	
  
siguen	
   fabricando	
   con	
   chasis	
   independiente	
   destacan	
   el	
   Ford	
   Crown	
   Victoria,	
   el	
   Mercury	
  
Grand	
  Marquis	
  y	
  el	
  Lincoln	
  Town	
  Car.	
  Las	
  ventajas	
  son	
  la	
  facilidad	
  de	
  reparación	
  en	
  caso	
  de	
  
colisión	
   (lo	
  que	
   le	
  hace	
   ser	
  preferido	
   como	
  vehículo	
  policial)	
   y	
  de	
   alargar	
  para	
  hacer	
  una	
  
limusina	
  [3].	
  
	
  
	
  
1.3.3	
  	
  	
   	
   Evolución	
  de	
  materiales	
  automotrices	
  
	
  
Los	
  dos	
  eventos	
  más	
  revolucionarios	
  en	
  el	
  desarrollo	
  de	
   las	
  carrocerías	
  para	
  automóviles,	
  
fueronla	
   transición	
  de	
   la	
  madera	
  al	
  metal	
  y	
  el	
  desarrollo	
  de	
   la	
   laca	
  de	
  secamiento	
  rápido,	
  
acontecimientos	
  que	
  tuvieron	
  lugar	
  durante	
  un	
  intervalo	
  de	
  25	
  años.	
  
	
  
En	
   1984	
   la	
   Volvo	
   dio	
   a	
   conocer	
   el	
   uso	
   de	
   un	
   compuesto	
   epóxico	
   para	
   pegar	
   entre	
   si	
   los	
  
elementos	
   de	
   la	
   carrocería,	
   reduciendo	
   de	
   4000	
   a	
   500	
   el	
   número	
   de	
   las	
   soldaduras	
  
convencionales.	
  Pero	
   la	
  Volvo	
  no	
  fue	
   la	
  primera	
  en	
  usar	
  adhesivo	
  para	
  este	
  propósito.	
  Los	
  
ingenieros	
  especializados	
  en	
  carrocerías	
  empleaban	
  caseína	
  para	
  unir	
  entre	
  si	
  los	
  miembros	
  
de	
  las	
  primeras	
  carrocerías	
  de	
  madera	
  usadas	
  en	
  el	
  Cadillac,	
  el	
  Columbia,	
  el	
  Locomobile	
  y	
  el	
  
Perrless,	
  entre	
  otros	
  modelos	
  ,	
  de	
  1898	
  y	
  1904.	
  
	
  
En	
   1897,	
   un	
   auto	
   llamado	
   Hugot	
   salió	
   a	
   la	
   calle	
   con	
   una	
   carrocería	
   de	
   mimbre.	
   No	
  
transcurrió	
  mucho	
  tiempo	
  antes	
  de	
  que	
  este	
  auto	
  desapareciera	
  del	
  mercado.	
  
	
  
Los	
   paneles	
   de	
   carrocerías	
   de	
   madera	
   de	
   aquellos	
   primeros	
   autos	
   limitaban	
   a	
   los	
  
diseñadores	
  de	
  carrocerías.	
  En	
  el	
  año	
  de	
  1900,	
  comenzaron	
  a	
  ser	
  reemplazados	
  los	
  paneles	
  
de	
  madera	
  de	
  las	
  carrocerías	
  por	
  paneles	
  de	
  aluminio	
  y	
  acero.	
  En	
  aquellos	
  tiempos	
  la	
  lámina	
  
de	
   aluminio	
   era	
  mucho	
  más	
   costosa	
   que	
   la	
   de	
   acero,	
   y	
   los	
   soportes	
   vaciados	
   de	
   aluminio	
  
resultaban	
  más	
  caros	
  todavía.	
  	
  
	
   11	
  
Fue	
  debido	
  a	
  esto	
  que	
  surgió	
   la	
  primera	
  casta	
  de	
  automóviles	
  cuyas	
  carrocerías	
  de	
   lámina	
  
de	
   acero	
   se	
   fabricaban	
  masivamente,	
   mientras	
   que	
   se	
   crearon	
   autos	
   con	
   carrocerías	
   con	
  
paneles	
   de	
   aluminio	
   sólo	
   para	
   un	
   pequeño	
   número	
   de	
   clientes	
   que	
   podían	
   pagar	
   su	
   alto	
  
costo.	
  
	
  
Cuando	
  aparecieron	
  láminas	
  de	
  acero	
  y	
  de	
  aluminio	
  en	
  el	
  año	
  de	
  1900,	
  comenzó	
  a	
  cambiar	
  
la	
   apariencia	
   de	
   los	
   automóviles.	
   Asimismo,	
   se	
   perfeccionaron	
   nuevas	
   técnicas	
   de	
  
metalistería:	
  la	
  forja	
  con	
  martinete	
  entre	
  1900	
  y	
  1910;	
  el	
  estiramiento	
  hidráulico	
  alrededor	
  
de	
  1920;	
  y	
  el	
  estiramiento	
  y	
  estampado	
  alrededor	
  de	
  1935	
  como	
  se	
  muestra	
  en	
  la	
  figura	
  1.5,	
  
donde	
   la	
   carga	
   era	
   sostenida	
   por	
   laminas	
   en	
   forma	
   de	
   caja.	
   Al	
   surgir	
   cada	
   técnica,	
   los	
  
paneles	
  de	
  metal	
  comenzaron	
  a	
  adoptar	
  nuevas	
  formas:	
  El	
  primer	
  auto	
  norteamericano	
  en	
  
tener	
  una	
  carrocería	
  de	
  acero	
  fue	
  el	
  Eastman	
  Steamer,	
  en	
  1901,	
  y	
  el	
  primero	
  en	
  tener	
  una	
  
carrocería	
   de	
   aluminio	
   fue	
   el	
   Marmon	
   en	
   1902.	
   Ambos	
   modelos	
   se	
   construyeron	
   con	
  
bastidores	
  hechos	
  totalmente	
  de	
  madera,	
  a	
  los	
  cuales	
  se	
  fijaban	
  los	
  paneles	
  de	
  metal.	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.5.-­‐	
  Citröen	
  del	
  año	
  1934	
  con	
  carrocería	
  de	
  una	
  sola	
  pieza.	
  La	
  carga	
  era	
  sostenida	
  por	
  secciones	
  de	
  
lámina	
  metálica	
  en	
  forma	
  de	
  caja.	
  
	
  
La	
   carrocería	
   típica	
   de	
   principios	
   de	
   1900	
   tenía	
   paneles	
   prensados	
   de	
   acero,	
   fijados	
   al	
  
bastidor	
   de	
   madera,	
   las	
   laminas	
   reforzaban	
   puntos	
   críticos	
   en	
   la	
   estructura,	
   como	
   se	
  
presenta	
  en	
  la	
  figura	
  1.6.	
  La	
  firma	
  Weymann	
  de	
  París	
  cubría	
  sus	
  bastidores	
  con	
  cuero	
  y	
  lona	
  
acojinada.	
  Estas	
  carrocerías	
  Weymann	
  eran	
  livianas	
  y	
  llamativas.	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.6.-­‐	
  Carrocería	
  de	
  madera	
  con	
  incrustaciones	
  metálicas.	
  
	
  
La	
  combinación	
  de	
  bastidor	
  de	
  madera	
  y	
  paneles	
  de	
  metal	
  duró	
  alrededor	
  de	
  10	
  años.	
  Luego	
  
aparecieron	
   bastidores	
   de	
   madera	
   reforzados	
   con	
   acero,	
   los	
   cuales	
   le	
   proporcionaban	
  
mayor	
  rigidez	
  a	
  la	
  carrocería	
  del	
  automóvil.	
  Este	
  bastidor,	
  llamado	
  madera	
  armada,	
  se	
  usó	
  
por	
  primera	
  vez	
  para	
  retener	
  los	
  paneles	
  de	
  acero	
  de	
  la	
  carrocería	
  del	
  modelo	
  Hupmobile	
  de	
  
	
   12	
  
1911.	
  La	
  carrocería	
  Hupp,	
  creada	
  por	
  Edward	
  Budd,	
  rápidamente	
  se	
  convirtió	
  en	
  el	
  diseño	
  
tradicional	
  de	
  aquellos	
  tiempos:	
  el	
  sedán	
  al	
  descubierto.	
  
A	
  partir	
  del	
  año	
  de	
  1900,	
  aparecieron	
   los	
  sedanes	
  cerrados,	
  pero	
  no	
  se	
  vendían	
  mucho	
  ya	
  
que	
   costaban	
   alrededor	
   de	
   un	
   50	
   por	
   ciento	
   más	
   que	
   los	
   vehículos	
   al	
   descubierto.	
   Para	
  
proteger	
  a	
   los	
  pasajeros	
  en	
  estos	
  vehículos	
  al	
  descubierto,	
  varias	
  compañías	
  de	
  accesorios	
  
de	
   automóviles	
   ganaron	
   grandes	
   cantidades	
   de	
   dinero	
   fabricando	
   y	
   vendiendo	
   capotas	
  
plegables	
  y	
  de	
  tipo	
  de	
  toldo.	
  
	
  
En	
  el	
  año	
  1903,	
   fue	
   lanzado	
  al	
  mercado	
  un	
  auto	
   llamado	
  Bates,	
  el	
  cual	
  ofrecía	
  una	
  mejora	
  
notable	
  en	
  lo	
  referente	
  a	
  la	
  forma	
  en	
  que	
  se	
  fijaba	
  la	
  carrocería	
  a	
  los	
  rieles	
  del	
  bastidor.	
  Los	
  
ingenieros	
  equiparon	
  la	
  viga	
  transversal	
  trasera	
  del	
  bastidor	
  con	
  unas	
  bisagras,	
  a	
  fin	
  de	
  que	
  
la	
  carrocería	
  pudiera	
   fijarse	
  con	
  dos	
  pernos	
  de	
  seguridad	
  deslizantes,	
  bastaba	
  con	
  extraer	
  
los	
  dos	
  pernos,	
  para	
  que	
  fuese	
  posible	
  desplazar	
  fácilmente	
  hacia	
  atrás	
  la	
  carrocería,	
  con	
  el	
  
objeto	
   de	
   que	
   los	
   mecánicos	
   tuvieran	
   un	
   mejor	
   acceso	
   a	
   los	
   componentes	
   inferiores	
   del	
  
vehículo.	
  
	
  
El	
   sedán	
   cerrado	
   se	
   volvió	
   más	
   económico	
   y	
   más	
   atractivo	
   poco	
   después	
   de	
   la	
   Primera	
  
Guerra	
  mundial,	
  gracias	
  a	
  Budd,	
  quien	
  ideó	
  formas	
  de	
  reducir	
  los	
  costos	
  de	
  producción.	
  En	
  
1919,	
   la	
   Dodge	
   presentó	
   el	
   primer	
   auto	
   cerrado	
   con	
   un	
   bastidor	
   de	
   acero	
   y	
   paneles	
   de	
  
carrocerías	
  también	
  hechos	
  del	
  mismo	
  metal.	
  
	
  
Las	
  carrocerías	
  de	
  acero	
  Budd	
  para	
  el	
  Dodge	
  de	
  1919	
  fue	
  un	
  gran	
  avance.	
  Para	
  demostrarle	
  
al	
   público	
   su	
   resistencia,	
   las	
   primeras	
   fotos	
   publicitarias	
   mostraban	
   al	
   Dodge	
   colocado	
  
sobre	
  su	
  techo,	
  para	
  demostrar	
  que	
  éste	
  no	
  se	
  aplastaba	
  bajo	
  el	
  peso	
  del	
  vehículo.	
  
	
  
En	
  los	
  autos	
  Auburn	
  de	
  1922	
  y	
  Cord	
  de	
  1929,	
  aparecieron	
  bastidores	
  de	
  acero	
  con	
  refuerzos	
  
en	
  forma	
  de	
  X	
  (figura	
  1.7),	
  los	
  cuales	
  no	
  tardaron	
  en	
  popularizarse.	
  El	
  componente	
  en	
  forma	
  
de	
  X	
  le	
  daba	
  resistencia	
  adicional,	
  reducía	
  vibraciones	
  y	
  las	
  flexiones	
  del	
  chasis	
  (aumentó	
  la	
  
rigidez	
  torsional),	
  mejorando	
  así	
  su	
  manejo.Figura	
  1.7.-­‐	
  Bastidor	
  de	
  acero	
  con	
  refuerzos	
  en	
  forma	
  de	
  X.	
  
	
  
En	
  1924,	
   tuvo	
   lugar	
  el	
  desarrollo	
  de	
   lacas	
  de	
   secamiento	
   rápido	
  que	
  podían	
  aplicarse	
  por	
  
rociadura.	
   Éste	
   fue	
   el	
   desarrollo	
   que	
   más	
   contribuyó	
   a	
   la	
   iniciación	
   de	
   la	
   producción	
   de	
  
automóviles	
   en	
   gran	
   escala.	
   Hasta	
   entonces,	
   se	
   les	
   daba	
   acabado	
   a	
   las	
   carrocerías	
   de	
   los	
  
automóviles	
   con	
   pintura	
   y	
   barniz,	
   los	
   cuales	
   tardaban	
   semanas	
   enteras	
   en	
   secarse.	
   Las	
  
líneas	
  de	
  producción	
  se	
  movían	
  con	
  gran	
  lentitud.	
  	
  
	
  
	
   13	
  
La	
  laca	
  redujo	
  el	
  tiempo	
  de	
  secamiento,	
  primero	
  a	
  días	
  y	
  luego	
  a	
  horas.	
  Fue	
  desarrollada	
  por	
  
la	
   firma	
  Duco	
  y	
   se	
  usó	
  por	
  primera	
  vez	
  en	
  el	
  modelo	
  Oakland	
  de	
  1924.	
  La	
  Oakland	
   fue	
   la	
  
división	
  original	
  de	
  la	
  General	
  Motors	
  que	
  luego	
  habría	
  de	
  convertirse	
  en	
  la	
  Pontiac.	
  	
  
	
  
	
  
1.3.4	
  	
  	
   	
   Carrocería	
  de	
  una	
  sola	
  pieza	
  
	
  
En	
  octubre	
  de	
  1915,	
  un	
  ingeniero	
  especializado	
  en	
  carrocerías	
  de	
  automóviles	
  de	
  Detroit,	
  H.	
  
Jay	
   Hayes,	
   brindó	
   una	
   charla	
   ante	
   la	
   conferencia	
   anual	
   de	
   la	
   Sociedad	
   de	
   Ingenieros	
   de	
  
Automovilismo	
   de	
   los	
   Estados	
   Unidos.	
   Hayes	
   representaba	
   a	
   la	
   Ruler	
   Auto	
   Co.	
   y	
   estaba	
  
precisamente	
  describiendo	
  el	
  desarrollo	
  de	
  la	
  carrocería	
  de	
  los	
  automóviles.	
  
	
  
Hayes	
  habló	
  sobre	
  las	
  ventajas	
  de	
  la	
  carrocería	
  de	
  una	
  sola	
  pieza.	
  Explicó	
  que,	
  para	
  superar	
  
las	
  dos	
  desventajas	
  principales	
  de	
  la	
  combinación	
  de	
  la	
  carrocería	
  y	
  el	
  bastidor	
  en	
  una	
  sola	
  
pieza	
   (que	
   eran	
   el	
   exceso	
   de	
   costos	
   y	
   las	
   vibraciones	
   de	
   la	
   carrocería),	
   era	
   necesario	
  
producir	
  autos	
  algo	
  más	
  pequeños	
  y	
  livianos.	
  
	
  
Hayes	
   luego	
   anunció	
   que	
   pronto	
   su	
   compañía	
   pondría	
   en	
   venta	
   nada	
   menos	
   que	
   3,000	
  
vehículos	
   con	
   carrocerías	
   de	
   una	
   sola	
   pieza.	
   Se	
   trataba	
   de	
   un	
   automóvil	
   llamado	
   Ruler	
  
Frameless	
  (figura	
  1.8).	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.8.-­‐	
  Fotografía	
  de	
  la	
  carrocería	
  del	
  Ruler	
  Frameless.	
  
	
  
Los	
  vehículos	
  aparecieron	
  en	
  el	
  mercado	
  sin	
  un	
  bastidor.	
  En	
  vez	
  de	
  éste,	
   se	
   les	
  dio	
   forma	
  
tubular	
  a	
  los	
  miembros	
  de	
  la	
  carrocería	
  con	
  el	
  objeto	
  de	
  proporcionarle	
  al	
  metal	
  la	
  rigidez	
  
necesaria	
   para	
   prescindir	
   de	
   un	
   bastidor.	
   El	
   motor	
   y	
   los	
   componentes	
   de	
   la	
   suspensión	
  
estaban	
  colocados	
  sobre	
  una	
  plataforma.	
  
	
  
El	
   24	
   de	
   octubre	
   de	
   1922,	
   John	
   Joseph	
   McGuire	
   consigue	
   una	
   patente.	
   El	
   vehículo	
   de	
  
McGuire,	
   basado	
   en	
   la	
   carrocería	
   asegurada	
   con	
   pernos	
   del	
   auto	
   Bates	
   de	
   1903,	
   era	
   un	
  
modelo	
  que	
  podía	
  adquirir	
  diferentes	
  configuraciones.	
  En	
  cuestión	
  de	
  minutos,	
  la	
  carrocería	
  
instalada	
  en	
  el	
   chasis	
  podía	
  desarmarse	
  para	
  ser	
  quitada	
  y	
  substituida	
  por	
  una	
  carrocería	
  
diferente:	
   limosina,	
   sedán	
   cerrado	
   de	
   cuatro	
   puertas,	
   sedán	
   de	
   turismo	
   al	
   descubierto	
   de	
  
cuatro	
  puertas,	
  cupé	
  de	
  dos	
  puertas	
  o	
  un	
  "roadster"	
  de	
  dos	
  puertas	
  figura	
  1.9.	
  
 
	
  
	
  
Figura	
  1.9.-­‐	
  Configuraciones	
  de	
  carrocerías	
  de	
  Mcguire.	
  
	
   14	
  
	
  
El	
   primer	
   modelo	
   de	
   producción	
   en	
   serie	
   con	
   carrocería	
   totalmente	
   de	
   acero	
   fue	
   el	
  
Chevrolet	
  de	
  1934.	
  
	
  
Se	
  le	
  puede	
  atribuir	
  a	
  la	
  Chrysler	
  la	
  creación	
  del	
  primer	
  convertible	
  moderno	
  de	
  techo	
  duro,	
  
cuando	
  esta	
   firma	
  presentó	
  su	
  modelo	
  de	
  1946.	
  Pero	
  el	
  primer	
  convertible	
  de	
   techo	
  duro	
  
retráctil	
  fue	
  construido	
  por	
  B,B.	
  Ellerbeck,	
  en	
  el	
  año	
  de	
  1931.	
  El	
  Kaiser	
  Darrin	
  y	
  el	
  Chevrolet	
  
Corvette	
   comparten	
   el	
   honor	
   de	
   ser	
   los	
   primeros	
   autos	
   de	
   producción	
   en	
   serie	
   con	
  
carrocería	
   de	
   fibra	
   de	
   vidrio	
   (esto	
   ocurrió	
   en	
   el	
   año	
   1953);	
   pero	
   la	
   Ford	
   construyó	
   un	
  
prototipo	
  de	
  fibra	
  de	
  vidrio	
  mucho	
  antes,	
  en	
  el	
  año	
  de	
  1938.	
  
	
  
La	
  Lotus	
  presentó	
   su	
   chasis	
  de	
   tipo	
  de	
   "espina	
  dorsal"	
   en	
  el	
  modelo	
  Elan	
  de	
  1962	
   (figura	
  
1.10).	
   Una	
   caja	
   central	
   de	
   acero	
   soportaba	
   el	
  motor,	
   el	
   eje	
   de	
  mando	
   y	
   la	
   suspensión.	
   La	
  
carrocería	
  de	
  fibra	
  de	
  vidrio	
  se	
  adhería	
  a	
  este	
  bastidor	
  de	
  acero.	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.10.-­‐	
  Lotus	
  presentó	
  a	
  principios	
  de	
  la	
  década	
  de	
  1960	
  un	
  chasis	
  dotado	
  de	
  una	
  sola	
  viga	
  de	
  acero,	
  la	
  que	
  
actuaba	
  como	
  una	
  "espina	
  dorsal".	
  
	
  
La	
   Lotus	
   anunció	
   recientemente	
   sus	
   planes	
   para	
   producir	
   una	
   carrocería	
   formada	
   por	
  
módulos	
  como	
  los	
  de	
  un	
  panal	
  de	
  abejas,	
   la	
  que	
  estará	
  fabricada	
  en	
  una	
  sola	
  pieza,	
  y	
  en	
  la	
  
que	
   se	
   emplearán	
   los	
   materiales	
   más	
   livianos	
   y	
   resistentes	
   que	
   existen	
   en	
   la	
   actualidad,	
  
como	
  son	
   las	
   resinas	
   reforzadas	
  por	
   fibras	
  de	
   carbón	
  y	
  kevlar.	
   Según	
   los	
   ingenieros	
  de	
   la	
  
Lotus,	
  este	
  tipo	
  de	
  carrocería	
  eliminaría	
  por	
  completo	
  los	
  ruidos	
  y	
  las	
  vibraciones	
  [4].	
  
	
  
Hoy	
   en	
   día	
   uno	
   de	
   los	
   temas	
   que	
   generan	
   cambios	
   más	
   constantes,	
   es	
   la	
   necesidad	
   de	
  
reducir	
   consumo	
   de	
   combustible	
   para	
   preservar	
   recursos	
   de	
   hidrocarburos	
   y	
   costo,	
   esto	
  
mediante	
   el	
   uso	
   de	
   materiales	
   de	
   poca	
   densidad,	
   sin	
   comprometer	
   la	
   seguridad,	
  
rendimiento,	
  reciclabilidad	
  y	
  costo.	
  
	
  
El	
   desarrollo	
   de	
   materiales	
   juega	
   un	
   papel	
   muy	
   importante	
   en	
   este	
   contexto,	
   ya	
   que	
   la	
  
disminución	
  de	
  peso	
  significativa	
  es	
  posible	
  a	
  través	
  de	
  la	
  sustitución	
  de	
  materiales	
  de	
  alta	
  
densidad.	
  Actualmente	
  ya	
   se	
  están	
  aplicando	
  materiales	
   como	
  espumas	
  metálicas	
  de	
  base	
  
aluminio,	
   fibras	
   naturales,	
   aceros	
   como	
   el	
   ULSAB	
   AVC	
   y	
   aleaciones	
   de	
   magnesio	
   en	
   los	
  
automóviles	
   [5].	
   Así	
   mismo,	
   se	
   han	
   desarrollado	
   en	
   los	
   últimos	
   15	
   años,	
   tecnologías	
   de	
  
polímero-­‐metal	
  para	
  su	
  uso	
  en	
  componentes	
  automotrices	
  ligeros[6].	
  Las	
  fibras	
  naturales	
  se	
  
han	
  utilizado	
  desde	
  hace	
  más	
  de	
  3000	
  años	
  para	
  reforzar	
  materiales,	
  fibra	
  de	
  madera,	
  paja,	
  
yute,	
  lino,	
  cáñamo,	
  cáscara	
  de	
  arroz,	
  trigo,	
  cebada,	
  avena,	
  centenoy	
  bambú,	
  son	
  sólo	
  algunos	
  
ejemplos.	
   Tienen	
   la	
   gran	
   ventaja	
   de	
   que	
   son	
   recursos	
   renovables	
   así	
   como	
   apelación	
   de	
  
marketing	
  [7].	
  	
  
	
  
	
   15	
  
Se	
   están	
   realizando	
   estudios	
   de	
   la	
  movilidad	
   personal	
   en	
   el	
   entorno	
   urbano,	
   teniendo	
   en	
  
cuenta	
  los	
  métodos	
  de	
  producción	
  y	
  el	
  impacto	
  ambiental	
  de	
  consumo	
  de	
  materias	
  primas.	
  	
  
	
  
Existe	
   inercia	
   para	
   la	
   captación	
   de	
   vehículos	
   alternativos,	
   especialmente	
   bicicletas	
   y	
  
vehículos	
   impulsados	
  por	
  humano	
  (VPH).	
  El	
  concepto	
  de	
   'Ajiro'	
  se	
  ha	
   logrado	
  mediante	
   la	
  
aplicación	
  de	
  la	
  metodología	
  de	
  "action	
  research",	
  por	
  lo	
  que,	
  la	
  experimentación	
  activa,	
  ha	
  
crecido	
  y	
  la	
  observación	
  del	
  bambú	
  ha	
  influido	
  en	
  la	
  forma	
  del	
  vehículo	
  [8].	
  El	
  P.U.U.N.K,	
  es	
  
otro	
  ejemplo,	
  es	
  un	
  velomóvil	
  asistido	
  por	
  pedales	
  de	
  bajo	
  costo	
  [9].	
  
	
  
	
  
1.4	
  	
  	
   	
   Análisis	
  estructural	
  de	
  modelos	
  a	
  escala	
  
	
  
El	
   análisis	
   estructural	
   permite	
   mediante	
   el	
   uso	
   de	
   las	
   ecuaciones	
   de	
   resistencia	
   de	
  
materiales,	
  encontrar	
  esfuerzos	
  internos,	
  deformaciones	
  y	
  tensiones	
  que	
  actúan	
  sobre	
  una	
  
estructura	
  resistente,	
  como	
  edificaciones	
  o	
  esqueletos	
  resistentes	
  de	
  maquinaria.	
  
	
  
	
  
1.4.1	
   	
  	
  	
   Criterios	
  básicos	
  de	
  semejanza	
  
	
  
La	
  teoría	
  de	
  la	
  semejanza	
  es	
  una	
  herramienta	
  de	
  análisis	
  que	
  orienta	
  una	
  decisión	
  de	
  cómo	
  
construir	
   o	
   ensayar	
   un	
   modelo	
   físico,	
   esta	
   teoría	
   pone	
   en	
   relación	
   el	
   modelo	
   con	
   el	
  
equivalente	
  natural,	
  prototipo	
  y	
  analiza	
  en	
  que	
  sentido	
  son	
  semejantes.	
  
	
  
En	
  primer	
  lugar,	
  se	
  requiere	
  que	
  el	
  modelo	
  sea	
  geométricamente	
  similar	
  al	
  prototipo.	
  Ésta	
  
es	
   la	
   noción	
   más	
   elemental	
   y	
   es	
   también	
   la	
   que	
   exigiríamos	
   a	
   un	
   maqueta	
   de	
   cualquier	
  
objeto	
  para	
  que	
  ésta	
  fuese	
  realista.	
  
	
  
Por	
  tanto,	
  decimos	
  que	
  existe	
  semejanza	
  geométrica	
  si	
   las	
  relaciones	
  entre	
  las	
  magnitudes	
  
geométricas	
   se	
   mantiene	
   constantes	
   entre	
   modelo	
   y	
   prototipo.	
   Estas	
   magnitudes	
   son	
   la	
  
longitud	
  (𝐿),	
  el	
  área	
  (𝐿!)	
  y	
  el	
  volumen	
  (𝐿!)	
  [10].	
  
	
  
	
  
1.4.2	
   	
  	
  	
   Análisis	
  estructural	
  
	
  
Entendemos	
   por	
   análisis	
   estructural	
   al	
   proceso	
   de	
   determinar	
   las	
   acciones,	
   reacciones,	
  
deformaciones	
  y	
  esfuerzos	
  que	
  se	
  producen	
  en	
  todas	
  las	
  secciones	
  de	
  un	
  sistema	
  estructural	
  
por	
  medio	
  de	
  modelos.	
  
	
  
	
  
1.4.3	
   	
  	
  	
   Modelo	
  
	
  
Los	
  modelos	
  son	
  formas	
  de	
  representar	
   la	
  realidad.	
  La	
  complejidad	
  de	
  una	
  construcción	
  y	
  
las	
  acciones	
  que	
  la	
  solicitan,	
  nos	
  permiten	
  abordar	
  el	
  estudio	
  de	
  su	
  comportamiento	
  como	
  
un	
   todo,	
   tal	
   como	
   la	
   observamos	
   terminada.	
   Para	
   el	
   análisis	
   eliminamos	
   las	
   partes	
  
accesorias	
   y	
   representamos	
   las	
   esenciales	
   (ya	
   que	
   su	
   presencia	
   genera	
   fenómenos	
   de	
  
interacción	
  que	
  pueden	
  modificar	
  sustancialmente	
  el	
  comportamiento	
  de	
  la	
  realidad	
  frente	
  
al	
  modelo	
  finalizado)	
  [11].	
  
	
  
	
  
	
   16	
  
1.4.4	
   	
  	
  	
   Formas	
  de	
  modelos	
  
	
  
a)	
   Geométrico-­‐matemático-­‐mecánico:	
   Representamos	
   la	
   geometría	
   de	
   la	
   estructura;	
   las	
  
vinculaciones	
  como	
  nodos	
  o	
  apoyos;	
  las	
  propiedades	
  y	
  comportamiento	
  del	
  material;	
  forma	
  
de	
  aplicación	
  de	
  las	
  cargas;	
  flexibilidad	
  y	
  rigidez	
  del	
  sistema.	
  Abordaje	
  matemático	
  para	
  la	
  
determinación	
  de	
  acciones,	
  esfuerzos	
  y	
  deformaciones.	
  
	
  
Mediante	
   esta	
   representación,	
   se	
   genera	
   el	
   modelo	
   en	
   el	
   cual	
   se	
   basará	
   el	
   programa	
   de	
  
cálculo	
   para	
   con	
   sus	
   algoritmos	
   correspondientes	
   obtener	
   una	
   solución	
   matemática	
   del	
  
problema	
  planteado.	
  
	
  
Los	
  modelos	
  matemáticos	
   deberán	
   incluir	
   las	
   cargas,	
   geometría	
   y	
   comportamiento	
   de	
   los	
  
materiales	
   de	
   la	
   estructura.	
   El	
   modelo	
   se	
   deberá	
   elegir	
   en	
   base	
   a	
   los	
   estados	
   límites	
  
investigados,	
  la	
  solicitación	
  a	
  cuantificar	
  y	
  la	
  precisión	
  requerida.	
  	
  
	
  
b)	
   Analógico	
   a	
   escala:	
   Maquetas	
   reproduciendo	
   formas	
   y	
   secciones	
   con	
   materiales	
  
diferentes.	
  
	
  
c)	
  Real	
  a	
  escala:	
  Reproduce	
  las	
  condiciones	
  reales	
  tanto	
  en	
  forma	
  como	
  en	
  materiales.	
  
	
  
	
  
1.4.5	
   	
  	
  	
   Modelos	
  a	
  escala	
  
	
  
Los	
  modelos	
  a	
  escala	
  permiten	
  simular	
  un	
  determinado	
  sistema	
  mediante	
  otro	
  en	
  el	
  que	
  las	
  
longitudes	
   son	
  más	
   reducidas	
   o	
  mayores	
   que	
   los	
   escenarios	
   naturales,	
   de	
  manera	
   que	
   el	
  
resto	
  de	
  las	
  magnitudes	
  que	
  puedan	
  ser	
  afectadas	
  por	
  la	
  escala	
  se	
  tratan	
  de	
  forma	
  adecuada.	
  
	
  
Un	
  ejemplo	
  de	
  modelo	
  a	
  escala	
  ampliada	
  son	
  las	
  reproducciones	
  del	
  núcleo	
  molecular	
  o	
  las	
  
representaciones	
  de	
  los	
  cromosomas.	
  Un	
  ejemplo	
  a	
  escala	
  reducida	
  son	
  las	
  reproducciones	
  
de	
  presas	
  y	
  otras	
  estructuras	
  hidráulicas	
  realizadas	
  para	
  analizar	
  su	
  comportamiento.	
  
	
  
No	
   se	
   debe	
   confundir	
   una	
  maqueta	
   con	
   un	
  modelo	
   a	
   escala.	
   Una	
  maqueta	
   representa	
   un	
  
objeto	
  en	
  el	
  que	
  se	
  han	
  ampliado	
  o	
  reducido	
  determinadas	
  dimensiones	
   lineales	
  en	
   forma	
  
proporcional	
   a	
   un	
   determinado	
   objetivo.	
   En	
   la	
   maqueta	
   existen	
   magnitudes	
   que	
   pueden	
  
estar	
   influenciadas	
   por	
   la	
   escala	
   y	
   no	
   sufren	
   alteración	
   en	
   el	
   proceso.	
   En	
   los	
   modelos	
   a	
  
escala	
  no	
  hay	
  que	
  realizar	
  transformaciones	
  exclusivamente	
  en	
  las	
  longitudes	
  sino	
  también	
  
sobre	
   el	
   resto	
   de	
   las	
   magnitudes	
   del	
   sistema	
   de	
   forma	
   que,	
   el	
   comportamiento	
   entre	
   el	
  
modelo	
  y	
  el	
  original	
  sean	
  idénticos,	
  con	
  independencia	
  de	
  la	
  escala.	
  	
  
	
  
A	
  pesar	
  de	
  las	
  ventajas	
  que	
  presentan	
  estos	
  modelos,	
  en	
  materia	
  de	
  precisión	
  los	
  resultados	
  
tienen	
  una	
   limitada	
  aplicación,	
  que	
  viene	
  condicionada	
  por	
   la	
  complejidad	
  que	
  conlleva	
  el	
  
mantenimiento	
   de	
   las	
   condiciones	
   que	
   regulan	
   el	
   comportamiento	
   del	
  medio	
   simulado	
   al	
  
variar	
   la	
  escala	
  de	
   la	
  modelización.	
  Esto	
   implica	
  que	
  en	
   la	
  realización	
  de	
  modelos	
  a	
  escala	
  
sea	
   necesario	
   utilizar	
   materiales	
   con	
   características	
   distintas	
   en	
   función	
   de	
   la	
   escala	
  
utilizada.	
   Por	
   ejemplo,	
   en	
   la	
  modelización	
   de	
   un	
   sistema	
   hidráulico	
   puede	
   ocurrir	
   quese	
  
requiera	
   utilizar	
   en	
   el	
   modelo	
   a	
   escala	
   otro	
   fluido	
   con	
   una	
   densidad	
   y	
   una	
   viscosidad	
  
diferentes	
  para	
  tener	
  en	
  cuenta	
  estos	
  factores	
  [12].	
  
	
  
	
  
	
   17	
  
1.5	
  	
   	
   	
  Tipos	
  de	
  chasis	
  	
  
	
  
El	
  chasis	
  de	
  un	
  auto	
  está	
  construido	
  para	
  soportar	
  el	
  cuerpo	
  del	
  vehículo.	
  Dentro	
  del	
  chasis	
  
se	
  incluye	
  el	
  bastidor,	
  las	
  ruedas	
  y	
  los	
  componentes	
  de	
  trabajo	
  del	
  vehículo.	
  El	
  chasis	
  actúa	
  
muy	
   parecido	
   a	
   los	
   huesos	
   en	
   el	
   cuerpo	
   humano,	
   siendo	
   una	
   estructura	
   rígida	
   que	
  
proporciona	
  una	
  protección	
  durante	
  un	
  accidente.	
  
	
  
Los	
  sistemas	
  de	
  chasis	
  han	
  cambiado	
  con	
   los	
  años	
  para	
  aligerar	
  su	
  peso,	
  para	
  mantener	
  o	
  
aumentar	
   la	
   resistencia	
  de	
   la	
   estructura.	
   Los	
  diferentes	
   tipos	
  de	
   autos	
  necesitan	
   enormes	
  
cantidades	
   de	
   estabilidad,	
   y	
   los	
   chasis	
   están	
   construidos	
   para	
   ajustarse	
   a	
   la	
   finalidad	
   del	
  
vehículo.	
  Hay	
  varios	
  tipos	
  chasis	
  que	
  han	
  sido	
  construidos	
  con	
  algunos	
  atributos	
  únicos.	
  
	
  
Chasis	
   de	
   escalera:	
  el	
   chasis	
   de	
   escalera	
   es	
   el	
  más	
   antiguo	
   y	
  más	
   común.	
   Este	
   tipo	
   se	
   ha	
  
convertido	
   en	
   el	
   estándar	
   para	
   la	
  mayoría	
   de	
   los	
   tipos	
   de	
   automóviles.	
   Su	
   diseño	
   es	
  muy	
  
básico	
  y	
  tiene	
  algunas	
  otras	
  ventajas,	
  como	
  por	
  ejemplo:	
  que	
  puede	
  ser	
  producido	
  en	
  masa	
  
ya	
  que	
  es	
  bastante	
  barato	
  de	
  fabricar.	
  La	
  mayoría	
  de	
  los	
  autos	
  clásicos,	
  SUV	
  y	
  vehículos	
  más	
  
grandes	
  que	
  se	
  asemejan	
  a	
  un	
  auto	
  de	
  la	
  ciudad,	
  se	
  hacen	
  con	
  este	
  tipo	
  de	
  chasis	
  de	
  escalera,	
  
como	
  el	
  empleado	
  en	
   la	
   figura	
  1.11,	
  que	
  muestra	
  una	
  adaptación	
  hecha	
  en	
  una	
  camioneta	
  
Ford,	
   brindándole	
   mas	
   capacidad	
   de	
   carga.	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.11.-­‐	
  Chasis	
  tipo	
  escalera	
  adaptado	
  a	
  una	
  Ford	
  450.	
  
	
  
	
  
Chasis	
  monocasco:	
  los	
  chasis	
  monocasco	
  son	
  los	
  que	
  los	
  fabricantes	
  de	
  automóviles	
  utilizan	
  
hoy	
  en	
  día	
  para	
   la	
  mayoría	
  de	
  sus	
  vehículos	
  (figura	
  1.12).	
  Ésta	
  es	
  una	
  estructura	
  bastante	
  
rígida	
  que	
  es	
   fácil	
  de	
  producir	
  en	
  masa	
  y	
  proporciona	
  una	
  gran	
  estabilidad	
  en	
  caso	
  de	
  un	
  
accidente.	
   La	
  mayor	
   desventaja	
   de	
   un	
   chasis	
   monocasco	
   es	
   su	
   peso.	
   A	
   pesar	
   de	
   que	
   son	
  
fáciles	
  de	
  fabricar,	
  no	
  es	
  rentable	
  para	
  su	
  fabricación	
  en	
  pequeñas	
  cantidades.	
  
	
   18	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.12.-­‐	
  Chasis	
  tipo	
  monocasco	
  de	
  auto	
  tipo	
  sedan.	
  
	
  
	
  
Chasis	
  monocasco	
  ULSAB:	
  el	
  monocasco	
  ULSAB	
  (figura	
  1.13)	
  es	
  una	
  versión	
  más	
  ligera	
  del	
  
chasis	
  monocasco	
  convencional.	
  La	
  principal	
  diferencia	
  radica	
  en	
   los	
  materiales	
  utilizados	
  
para	
   su	
   fabricación.	
   Un	
   sándwich	
   de	
   acero	
   se	
   utiliza	
   para	
   disminuir	
   el	
   peso	
   global	
   de	
   la	
  
carcasa.	
  Este	
  tipo	
  de	
  acero	
  se	
  realiza	
   intercalando	
  polipropileno	
  (termoplástico)	
  entre	
  dos	
  
piezas	
  de	
  acero	
  de	
  peso	
  ligero.	
  Esto	
  reduce	
  la	
  rigidez	
  del	
  chasis	
  y	
  aligera	
  su	
  peso.	
  A	
  pesar	
  de	
  
que	
  este	
  material	
  y	
  el	
  proceso	
  utilizado	
  para	
  hacer	
  el	
  chasis	
  reduce	
  su	
  peso,	
  todavía	
  no	
  es	
  lo	
  
suficientemente	
   ligero	
   como	
   para	
   ser	
   usado	
   en	
   autos	
   deportivos.	
   BMW	
   es	
   el	
   único	
  
fabricante	
  que	
  utiliza	
  el	
  marco	
  USLAB	
  monocasco	
  en	
  todos	
  sus	
  vehículos.	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.13.-­‐	
  Chasis	
  tipo	
  USLAB	
  de	
  BMW	
  M4.	
  
	
  
	
  
Chasis	
  espacial	
  tubular:	
  la	
  estructura	
  espacial	
  tubular	
  (figura	
  1.14)	
  es	
  muy	
  cara	
  de	
  fabricar,	
  
pero	
   tiene	
   la	
   ventaja	
   de	
   ser	
   mucho	
   más	
   estable	
   que	
   otros	
   tipos	
   de	
   chasis.	
   Debido	
   a	
   la	
  
complejidad	
   de	
   su	
   diseño	
   y	
   fabricación,	
   no	
   es	
   rentable	
   para	
   la	
   producción	
   en	
   masa.	
   Los	
  
chasis	
   espaciales	
   tubulares	
   son	
   construidos	
   y	
   diseñados	
   principalmente	
   para	
   autos	
   de	
  
carrera.	
  Los	
  autos	
  deportivos	
  de	
  alta	
  gama	
  utilizan	
  este	
  tipo	
  de	
  marco,	
  el	
  cual	
  se	
  puede	
  ver	
  
en	
  marcas	
  como	
  Lamborghini,	
  Ferrari	
  y	
  Jaguar.	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.14.-­‐	
  Chasis	
  tipo	
  espacial	
  tubular	
  de	
  Lamborghini	
  Aventador.	
  
	
   19	
  
El	
   chasis	
   columna	
   vertebral:	
   este	
   tipo	
   de	
   estructura	
   fue	
   inventada	
   por	
   Colin	
   Chapman.	
   Él	
  
utilizó	
  una	
  celosía	
  en	
  forma	
  de	
  "columna	
  vertebral"	
  para	
  conectar	
  el	
  eje	
  delantero	
  al	
  trasero	
  
(Figura	
  1.15).	
  	
  
	
  
La	
  columna	
  vertebral	
  proporciona	
  la	
  estructura	
  para	
  todos	
  los	
  componentes	
  de	
  trabajo	
  del	
  
vehículo.	
   Este	
   chasis	
   se	
   utiliza	
   sobre	
   todo	
   en	
   los	
   roadsters.	
   Como	
   desventaja,	
   son	
   muy	
  
pesados	
   para	
   ser	
   usados	
   en	
   autos	
   deportivos	
   y	
   demasiado	
   caros	
   para	
   ser	
   producidos	
   en	
  
masa	
  [13].	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.15.-­‐	
  Chasis	
  tipo	
  columna	
  vertebral,	
  usado	
  como	
  plataforma	
  modular	
  para	
  vehículos	
  eléctricos.	
  
	
  
	
  
1.5.1	
  	
   	
   Chasis	
  tipo	
  escalera	
  (o	
  en	
  H)	
  
	
  
Consiste	
  en	
  dos	
  largueros	
  laterales	
  de	
  chapa	
  laminada	
  con	
  perfil	
  cajeado	
  o	
  en	
  C,	
  paralelos	
  o	
  
no,	
  unidos	
  mediante	
  una	
  serie	
  de	
  travesaños.	
  La	
  figura	
  1.16	
  nos	
  presenta	
  los	
  componentes	
  
principales	
   de	
   este	
   tipo	
   de	
   chasis.	
   En	
   su	
   día	
   fue	
   uno	
   de	
   los	
  más	
   utilizados,	
   aunque	
   en	
   la	
  
actualidad	
  solo	
  se	
  usa	
  en	
  camiones	
  y	
  furgones	
  ligeros,	
  debido	
  a	
  su	
  gran	
  solidez.	
  	
  
	
  
Las	
   ventajas	
   que	
   presenta	
   este	
   tipo	
   de	
   chasis	
   son:	
   alta	
   durabilidad,	
   fácil	
   acceso	
   a	
   los	
  
componentes	
  mecánicos,	
  no	
  sufre	
  daños	
  graves	
  en	
  accidentes	
  y	
  bastante	
  sencillo	
  de	
  diseñar	
  
y	
  realizar	
  [14].	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.16.-­‐	
  Descripción	
  de	
  partes	
  del	
  chasis	
  tipo	
  escalera.	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
   20	
  
1.6	
  	
   	
   Tipos	
  de	
  suspensiones	
  para	
  autos	
  
	
  
La	
   suspensión	
   en	
   un	
   automóvil	
   es	
   un	
   conjunto	
   de	
   elementos,	
   los	
   cuales	
   actúan	
   entre	
   el	
  
chasis	
  y	
  las	
  ruedas	
  y	
  son	
  capaces	
  de	
  absorber	
  irregularidades	
  del	
  terreno.	
  Al	
  absorber	
  estas	
  
irregularidades,	
  la	
  suspensión	
  le	
  brinda	
  al	
  vehículo	
  control	
  y	
  comodidad.	
  	
  
	
  
Si	
   nos	
   basamos	
   en	
   un	
   criterio	
   de	
   funcionalidad,	
   existen	
   básicamente	
   tres	
   tipos	
   de	
  
suspensión,	
  que	
  son	
  los	
  siguientes:	
  
	
  
• Suspensiones	
   rígidas:en	
   las	
   que	
   la	
   suspensión	
   de	
   una	
   rueda	
   va	
   unida	
   a	
   la	
   otra	
  
mediante	
  un	
  eje	
  rígido,	
  se	
  transmiten	
  las	
  vibraciones	
  de	
  una	
  rueda	
  a	
  la	
  otra.	
  
	
  
• Suspensiones	
   semirrígidas:	
   similares	
   a	
   las	
   suspensiones	
   rígidas	
   pero	
   con	
   menor	
  
peso	
  no	
  suspendido.	
  
	
  
• Suspensiones	
  independientes:	
  en	
  esta	
  disposición	
  las	
  ruedas	
  tienen	
  una	
  suspensión	
  
independiente	
  para	
  cada	
  una	
  de	
  ellas.	
  Por	
  lo	
  tanto,	
  no	
  se	
  transmiten	
  las	
  oscilaciones	
  
de	
  unas	
  ruedas	
  a	
  otras	
  [15].	
  
	
  
	
  
1.6.1	
   	
  	
   Suspensión	
  Independiente	
  (Suspensión	
  McPherson)	
  
	
  
Suspensión	
  en	
  la	
  que	
  el	
  amortiguador	
  une	
  el	
  buje	
  de	
  la	
  rueda	
  (o	
  un	
  elemento	
  solidario	
  a	
  él)	
  
con	
   la	
   parte	
   superior	
   del	
   bastidor,	
   de	
   forma	
   que	
   el	
   amortiguador	
   cumple	
   funciones	
  
estructurales	
  y	
  de	
  guiado,	
  además	
  de	
  la	
  de	
  amortiguación.	
  
	
  
En	
  la	
  parte	
  inferior	
  del	
  buje,	
  la	
  suspensión	
  McPherson	
  (figura	
  1.17)	
  puede	
  utilizar	
  diferentes	
  
elementos	
  como	
  unión	
  entre	
  rueda	
  y	
  bastidor.	
  La	
  versión	
  original	
  tenía	
  un	
  brazo	
  transversal	
  
y	
   la	
   barra	
   estabilizadora	
   con	
   función	
   de	
   tirante	
   longitudinal.	
   En	
   versiones	
   posteriores	
   se	
  
reemplaza	
  la	
  estabilizadora	
  por	
  otro	
  brazo,	
  o	
  ambos	
  brazos	
  por	
  un	
  triángulo.	
  En	
  ruedas	
  que	
  
no	
   son	
  motrices,	
   hay	
   versiones	
   de	
   suspensión	
  McPherson	
   con	
   dos	
   brazos	
   transversales	
   y	
  
uno	
  oblicuo	
  o	
  longitudinal.	
  	
  
	
  
En	
  casi	
  todas	
  las	
  suspensiones	
  McPherson	
  el	
  amortiguador	
  gira	
  solidario	
  al	
  buje,	
  por	
  lo	
  que	
  
su	
  anclaje	
  superior	
  con	
  el	
  bastidor	
  está	
  montado	
  sobre	
  un	
  cojinete	
  que	
  permite	
  ese	
  giro.	
  En	
  
las	
   suspensiones	
   (McPherson	
   con	
   mangueta	
   desacoplada)	
   hay	
   un	
   elemento	
   intermedio	
  
entre	
  el	
  buje	
  y	
  el	
  amortiguador,	
  que	
  libera	
  a	
  este	
  último	
  de	
  ese	
  giro.	
  	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.17.-­‐	
  Esquema	
  de	
  suspensión	
  tipo	
  McPherson.	
  
	
   21	
  
Las	
  principales	
  ventajas	
  de	
  una	
  suspensión	
  McPherson	
  son	
  su	
  economía	
  de	
  fabricación	
  y	
  el	
  
espacio	
   libre	
   que	
   deja	
   sobre	
   el	
   eje,	
   que	
   la	
   hace	
   muy	
   adecuada	
   para	
   montar	
   motores	
  
transversales.	
  
	
  
Una	
  de	
   sus	
  desventajas	
   es	
   que,	
   cuando	
   se	
   comprime	
   la	
   suspensión,	
   el	
   ángulo	
  de	
   caída	
  no	
  
evoluciona	
   de	
   la	
   forma	
   que	
   sería	
   deseable,	
   lo	
   que	
   hace	
   que	
   no	
   se	
   pueda	
   compensar	
   la	
  
ganancia	
  de	
  caída	
  positiva	
  inducida	
  por	
  el	
  balanceo	
  de	
  la	
  carrocería.	
  Además,	
  puesto	
  que	
  el	
  
amortiguador	
  es	
  un	
  elemento	
  estructural,	
  está	
  sometido	
  a	
  esfuerzos	
  de	
  flexión,	
  por	
  lo	
  que	
  la	
  
fricción	
  que	
   se	
  genera	
  en	
  el	
   amortiguador,	
   entre	
  el	
   émbolo	
  y	
  el	
   cilindro,	
   es	
  mayor	
  que	
  en	
  
otras	
   suspensiones.	
   Eso	
   provoca	
   mayor	
   transferencia	
   de	
   vibraciones	
   de	
   la	
   rueda	
   a	
   la	
  
carrocería,	
  lo	
  que	
  conlleva	
  menor	
  confort	
  [16].	
  
	
  
	
  
1.6.2	
   	
  	
   Suspensión	
  semirrígida	
  (Eje	
  de	
  dion)	
  
	
  
Tipo	
   de	
   suspensión	
   por	
   eje	
   rígido	
   para	
   vehículos	
   de	
   tracción	
   trasera,	
   en	
   el	
   que	
   el	
   eje	
   de	
  
unión	
  de	
  las	
  ruedas	
  no	
  soporta	
  el	
  diferencial.	
  El	
  eje	
  De	
  Dion	
  (figura	
  1.18)	
  está	
  unido	
  a	
  cada	
  
rueda	
  trasera	
  y	
  describe	
  una	
  curva	
  para	
  salvar	
  el	
  diferencial.	
  El	
  diferencial,	
  por	
  tanto,	
  está	
  
unido	
  al	
  bastidor	
  y	
  es	
  parte	
  de	
  la	
  masa	
  suspendida.	
  En	
  un	
  eje	
  rígido	
  normal,	
  por	
  el	
  contrario,	
  
el	
  diferencial	
  está	
  en	
  el	
  eje	
  y	
  forma	
  parte	
  de	
  la	
  masa	
  no	
  suspendida.	
  
	
  
Los	
   elementos	
   de	
   unión	
   entre	
   el	
   eje	
   De	
   Dion	
   y	
   el	
   bastidor	
   suelen	
   ser	
   dos	
   largos	
   brazos	
  
oblicuos,	
  que	
  soportan	
  los	
  esfuerzos	
  longitudinales,	
  de	
  aceleración	
  y	
  de	
  frenada,	
  y	
  algún	
  tipo	
  
de	
  sujeción	
  transversal	
  (una	
  barra	
  Panhard	
  o	
  un	
  paralelogramo	
  De	
  Watt).	
  
	
  
El	
  eje	
  De	
  Dion	
  tiene	
  la	
  principal	
  ventaja	
  del	
  eje	
  rígido:	
  mantiene	
  siempre	
  las	
  ruedas	
  en	
  una	
  
posición	
  fija	
  con	
  relación	
  al	
  plano	
  del	
  suelo,	
  aunque	
  la	
  carrocería	
  se	
  balancee	
  mucho.	
  Tiene	
  
en	
   menor	
   medida	
   uno	
   de	
   los	
   inconvenientes	
   de	
   un	
   eje	
   rígido,	
   que	
   es	
   una	
   masa	
   no	
  
suspendida	
  muy	
  elevada.	
  
	
  
Actualmente	
  hay	
  pocos	
   coches	
   con	
   eje	
   trasero	
  De	
  Dion,	
   porque	
   es	
  una	
   solución	
   costosa	
   y	
  
porque	
  es	
  más	
  pesado	
  que	
  la	
  mayoría	
  de	
  las	
  suspensiones	
  independientes	
  [17].	
  
	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.18.-­‐	
  Esquema	
  de	
  suspensión	
  trasera	
  De	
  Dion.	
  
	
  
	
  
	
   22	
  
1.6.3	
   	
  	
   Suspensión	
  rígida	
  (Suspensión	
  de	
  ballestas)	
  
	
  
La	
   suspensión	
   de	
   ballesta	
   es	
   un	
   sistema	
   de	
   amortiguación	
   empleado	
   en	
   vehículos.	
   En	
   la	
  
actualidad	
   es	
   empleado	
   eminentemente	
   por	
   vehículos	
   pesados.	
   Se	
   podría	
   resumir	
   su	
  
función	
   como	
   la	
   de	
   un	
   muelle	
   plano	
   que	
   permite	
   una	
   gran	
   variedad	
   de	
   formas	
   de	
  
instalación.	
  
	
  
La	
  ballesta	
  es	
  un	
  conjunto	
  elástico	
  realizado	
  con	
  láminas	
  de	
  acero	
  de	
  la	
  misma	
  composición	
  
empleada	
   para	
   los	
  muelles	
   helicoidales	
   en	
   otros	
   sistemas	
   de	
   suspensión,	
   es	
   decir,	
   aleado	
  
con	
   silicio	
   y	
   manganeso.	
   La	
   figura	
   1.19	
   nos	
   muestra	
   un	
   esquema	
   de	
   las	
   partes	
   que	
  
conforman	
  este	
  tipo	
  de	
  suspensión.	
  
	
  
Esta	
  composición	
  más	
  su	
  especial	
  forjado	
  y	
  temple	
  permiten	
  a	
  estas	
  láminas	
  doblarse	
  bajo	
  
la	
  acción	
  de	
  una	
  fuerza,	
  retornando	
  a	
  su	
  posición	
  inicial	
  tras	
  el	
  cese	
  de	
  la	
  misma.	
  
	
  
Las	
   láminas	
  de	
  acero	
  que	
  componen	
   la	
  ballesta	
   reciben	
  el	
  nombre	
  de	
  hojas,	
   y	
   su	
   longitud	
  
siempre	
  es	
  diferente	
   respecto	
  a	
   las	
   contiguas,	
  de	
  mayor	
  a	
  menor.	
   Las	
  hojas	
   se	
  mantienen	
  
unidas	
  mediante	
  un	
  orificio	
  central	
  común	
  a	
  todas	
  ellas,	
  atravesado	
  por	
  un	
  tornillo	
  llamado	
  
tornillo	
  capuchino.	
  El	
  conjunto	
  de	
  la	
  ballesta	
  se	
  une	
  al	
  bastidor	
  del	
  vehículo	
  mediante	
  la	
  hoja	
  
más	
  larga,	
  usualmente	
  ubicada	
  en	
  la	
  posición	
  más	
  alta.	
  Esta	
  hoja	
  recibe	
  el	
  nombre	
  de	
  hoja	
  
maestra,	
   y	
   sus	
   extremos	
   están	
   curvados	
   tomando	
   una	
   forma	
   cilíndrica	
   para	
   permitir	
   su	
  
encaje	
  en	
  el	
  bastidor.	
  Estos	
  extremos	
  curvados	
  se	
  denominan	
  ojos.	
  
	
  
Para	
  mantener	
  la	
  alineación	
  de	
  las	
  hojas,