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PROYECTO FIN DE CARRERA INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESPECIALIDAD MECÁNICA LA PROTECCIÓN TRASERA FRENTE AL EMPOTRAMIENTO JUNIO 2011 AUTOR DEL PROYECTO ALFONSO BORDEGÉ CORELLA DIRECTOR DEL PROYECTO DAVID GONZÁLEZ IBÁÑEZ Agradecimientos En primer lugar, me gustaría dar las gracias a mi Director de proyecto David González, por aceptar mi propuesta inicial y ayudarme a llevarla a cabo hasta el final. También quiero destacar la gran aportación de Fares El Halabi, que siempre tuvo tiempo para mí, y me enseño el uso y posibilidades del software utilizado. Así mismo agradezco a la empresa GMR, y a todas las personas que la constituyen, la posibilidad que me brindó para poder realizar el proyecto y permitirme emplear toda la documentación que necesité. Especialmente a Juanjo por su continuo interés y enseñanzas que resultaron claves en la puesta en marcha del proyecto. Por último, quiero dejar reflejada la aportación de mi familia, por la paciencia que han tenido y el ánimo que me han dado durante este periodo. RESUMEN La protección trasera frente al empotramiento - 5 - RESUMEN Un dispositivo de protección trasera contra el empotramiento se coloca en la parte posterior de un vehículo pesado para evitar que en caso de una colisión en la que otro vehículo más ligero le alcance, éste no llegue a empotrase bajo ella. De esta función surge el nombre de “dispositivo antiempotramiento”. Antes de poder colocarse en un vehículo, estos dispositivos deben ser homologados. La homologación es una autorización administrativa que certifica que el dispositivo cumple con la ley. El cumplimiento de la legislación condiciona su diseño, ya que debe realizarse con el objetivo de resistir un ensayo de aplicación de cargas. El presente proyecto incluye el diseño, análisis y homologación de un dispositivo de estas características. La primera parte del proyecto corresponde al diseño del dispositivo. Comienza con el estudio del tipo de bastidor que usan los vehículos que van a equipar el paragolpes. Este estudio tiene gran importancia ya que resulta fundamental conocer el tipo de elemento al que tiene que unirse, circunstancia que será clave en su diseño. A continuación se trata uno a uno todos los componentes del dispositivo por separado, exponiendo los criterios seguidos en su diseño en base a la legislación. Finalmente se expone un resumen de todas las uniones entre los elementos anteriores. Éstas tienen gran relevancia ya que de ellas depende la solidez final del conjunto. La siguiente parte contiene los análisis de homologación realizados virtualmente por el método de los elementos finitos. Éstos sirven para conocer la tensión que deben soportar los elementos durante la aplicación de las cargas de ensayo que marca la legislación. Permiten, tras analizar sus resultados, seleccionar los materiales adecuados para cada componente y, en caso necesario, modificar el diseño de alguno de ellos para reforzarlo. Tras estos análisis previos se llega a conseguir el diseño definitivo que soporta las cargas de forma satisfactoria. Es el momento de seleccionar los materiales. Éstos se eligen comparando las tensiones de cada elemento con las de rotura de los materiales disponibles, teniendo en cuenta el coeficiente de seguridad con el que se desea fabricar el conjunto. Tras estos pasos ya se dispone de toda la información necesaria para completar el expediente de homologación. El dispositivo de protección trasera se homologa como unidad técnica independiente. Por un lado, el expediente de homologación contiene la documentación que debe aportar el fabricante: Ficha de características, planos del dispositivo y esquemas de montaje. Por otro, el informe de ensayo, donde se demuestra mediante el análisis por el método de los elementos finitos que dicho dispositivo soporta satisfactoriamente las cargas de ensayo sin llegar al límite de rotura de los materiales. Gracias a este ensayo, también se determina la posición exacta de colocación del dispositivo mediante los datos de desplazamiento máximo en los puntos de aplicación de las cargas. Llegados a este punto, el dispositivo podría construirse y colocarse en un vehículo pesado legalmente. Pero resulta interesante comprobar su comportamiento en una aplicación real. Es por ésto que se incluye un último apartado en el que en base a datos estadísticos se realiza la completa reconstrucción de un accidente común de colisión por alcance turismo – camión. En este accidente el conductor del turismo no puede detener su vehículo a tiempo y colisiona con la parte trasera del camión. En ese momento entra en juego el dispositivo antiempotramiento diseñado que lleva colocado el camión y que debe evitar que el turismo se introduzca bajo su parte trasera. La fuerza que ejerce el turismo sobre el dispositivo en la colisión, suponiendo una compatibilidad geométrica perfecta entre ellos, genera unas tensiones superiores a las de rotura de los materiales. De esta forma el dispositivo no llega a cumplir su función a pesar de haber superado sin problemas los requisitos de homologación. RESUMEN La protección trasera frente al empotramiento - 6 - ÍNDICE DE CONTENIDOS La protección trasera frente al empotramiento - 7 - ÍNDICE DE CONTENIDOS 1 INTRODUCCIÓN...............................................................................- 11 - 1.1 MOTIVACIÓN .................................................................................. - 11 - 1.2 METODOLOGÍA DE TRABAJO.................................................................. - 11 - 2 DISEÑO DEL DISPOSITIVO..............................................................- 13 - 2.1 BASTIDOR DEL VEHÍCULO .................................................................... - 13 - 2.2 ELEMENTOS DEL DISPOSITIVO............................................................... - 14 - 2.2.1 Soporte.............................................................................- 15 - 2.2.2 Vástago y soporte del vástago..............................................- 16 - 2.2.3 Travesaño .........................................................................- 19 - 2.2.4 Tapas ...............................................................................- 20 - 2.2.5 Refuerzo ...........................................................................- 20 - 2.3 UNIONES ENTRE COMPONENTES............................................................. - 22 - 3 ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO...........................................................- 23 - 3.1 ENSAYO 1...................................................................................... - 25 - 3.2 ENSAYO 2...................................................................................... - 27 - 3.3 ENSAYO 3...................................................................................... - 29 - 3.4 MATERIALES................................................................................... - 31 - 3.4.1 Soporte.............................................................................- 33 - 3.4.2 Refuerzo del soporte...........................................................- 33 - 3.4.3 Soporte del vástago............................................................- 33 - 3.4.4 Vástago.............................................................................- 33 - 3.4.5 Refuerzo (travesaño) ..........................................................- 33 - 3.4.6 Travesaño .........................................................................- 33 - 3.4.7 Tapa.................................................................................- 33 - 3.4.8 Refuerzo (vástago) ............................................................- 34 - 4 EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO......................- 35 - 5 RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE......................- 49 - 5.1 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE COLISIÓN DEL TURISMO.................................. - 49 - 5.2 CÁLCULO DE LA FUERZA SOBRE EL DISPOSITIVO .......................................... - 56 - 5.3 ANÁLISIS DE LA COLISIÓN POR EEFF ...................................................... - 58 - 5.4 CONCLUSIONES ............................................................................... - 59 - 6 CONCLUSIONES...............................................................................- 61 - 6.1 DESARROLLO FUTURO ........................................................................ - 61 - 6.2 VALORACIÓN PERSONAL...................................................................... - 61 - 7 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................- 63 - ÍNDICE DE CONTENIDOS La protección trasera frente al empotramiento - 8 - 8 ANEXOS...........................................................................................- 65 - 8.1 ANEXO 1: DIRECTIVA 70/221/CEE....................................................... - 65 - 8.2 ANEXO 2: REGLAMENTO Nº 58 CEPE/ONU REVISIÓN 2 ............................... - 68 - 8.3 ANEXO 3: TABLAS DE SELECCIÓN DE LOS ACEROS UTILIZADOS......................... - 70 - 8.4 ANEXO 4: MASAS Y DIMENSIONES.......................................................... - 71 - 8.5 ANEXO 5: CÁLCULOS DE DISEÑO ........................................................... - 72 - 8.5.1 Unión atornillada. Bastidor - soporte......................................- 72 - 8.5.2 Bulón o pasador. Vástago – soporte del vástago......................- 76 - 8.5.3 Fuerza necesaria para modificar la posición del dispositivo........- 77 - 8.6 ANEXO 6: VALIDACIÓN DEL MÉTODO DE ENSAYO SEGÚN DIRECTIVA 2007/46/CEE - 80 - 8.6.1 Directiva 2007/46/CEE ........................................................- 80 - 8.6.2 Modelo de ensayo virtual .....................................................- 81 - 8.6.3 Fundamento de la simulación y el cálculo por ordenador...........- 81 - 8.6.4 Validación del modelo..........................................................- 83 - 8.7 ANEXO 7: PROCESO DE HOMOLOGACIÓN .................................................. - 86 - 8.7.1 Homologación ....................................................................- 86 - 8.7.2 Certificación de vehículos.....................................................- 86 - 8.7.3 Directiva 2007/46/CE..........................................................- 86 - 8.7.4 Homologación de vehículos en la UE......................................- 87 - 8.7.5 Fases en la homologación ....................................................- 87 - 8.7.6 Requisitos Técnicos.............................................................- 88 - 8.7.7 Tipos de Homologación........................................................- 88 - 8.8 ANEXO 8: MODELO FICHA DE CARACTERÍSTICAS.......................................... - 89 - 8.9 ANEXO 9: MODELO CERTIFICADO DE HOMOLOGACIÓN ................................... - 90 - 8.10 ANEXO 10: CATEGORÍAS DE VEHÍCULOS ................................................ - 91 - 8.11 ANEXO 11: COMPATIBILIDAD ENTRE VEHÍCULOS....................................... - 92 - 8.11.1 Influencia de la masa sobre la compatibilidad .........................- 92 - 8.11.2 Influencia de la rigidez estructural sobre la compatibilidad........- 92 - 8.11.3 Influencia de la geometría sobre la compatibilidad...................- 92 - 8.11.4 Compatibilidad Turismo – Vehículo pesado .............................- 93 - 8.11.5 Conclusiones......................................................................- 94 - 8.11.6 Incompatibilidad geométrica paragolpes - turismo...................- 95 - 8.12 ANEXO 12: ANÁLISIS DE LA ACCIDENTALIDAD DE CAMIONES DE GRAN TONELAJE.. - 97 - 8.12.1 Introducción ......................................................................- 97 - 8.12.2 Descripción general de la accidentalidad de camiones en España- 97 - 8.12.3 Estudio estadístico general...................................................- 99 - 8.12.4 Estudio estadístico detallado: Accidentes por alcance............. - 102 - 8.12.5 Conclusiones.................................................................... - 109 - 8.13 ANEXO 13: MÉTODO DE CAMPBELL.....................................................- 110 - 8.13.1 Desarrollo del método: colisión estrictamente frontal............. - 110 - 8.14 ANEXO 14: PLANOS DEL DISPOSITIVO Y ESQUEMA DE MONTAJE.....................- 112 - ÍNDICE DE FIGURAS La protección trasera frente al empotramiento - 9 - ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: ACEROS. ................................................................................... - 13 - FIGURA 2: BASTIDOR DE CAMIÓN CON PERFILES EN U............................................. - 14 - FIGURA 3: ALTURA DE LA SECCIÓN DEL BASTIDOR DEL VEHÍCULO................................ - 14 - FIGURA 4: DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN TRASERA. ............................................... - 14 - FIGURA 5: LISTA DE ELEMENTOS DEL DISPOSITIVO. ............................................... - 15 - FIGURA 6: UNIÓN DEL PERFIL UPN AL BASTIDOR DEL VEHÍCULO................................. - 15 - FIGURA 7: ALTURA DE LA PARTE SUPERIOR DEL CHASIS AL SUELO. .............................. - 15 - FIGURA 8: DISTRIBUCIÓN DE LOS TORNILLOS DE UNIÓN SOBRE EL PERFIL UPN ............... - 16 - FIGURA 9: UNIÓN SOPORTE – CHASIS DEL VEHÍCULO.............................................. - 16 - FIGURA 10: VÁSTAGO Y SOPORTE DEL VÁSTAGO. .................................................. - 16 - FIGURA 11: 1) PARAGOLPES EN POSICIÓN DE SERVICIO, 2) EL PARAGOLPES INTERFIERE CON LA CAJA DEL CAMIÓN AL BASCULAR, 3) EL PARAGOLPES RECOGIDO PERMITE BASCULAR SIN NINGÚN PROBLEMA. ......................................................................................... - 17 - FIGURA 12: SOPORTE DEL VÁSTAGO................................................................. - 17 - FIGURA 13: HOLGURA ENTRE SOPORTE Y VÁSTAGO................................................ - 17 - FIGURA 14: POSICIONES DEL VÁSTAGO ............................................................. - 18 - FIGURA 15: PASADOR O BULÓN. ..................................................................... - 18 - FIGURA 16: UNIÓN SOPORTE – SOPORTE DEL VÁSTAGO........................................... - 18 - FIGURA 17: UNIÓN SOPORTE – SOPORTE DEL VÁSTAGO – VÁSTAGO............................. - 19 - FIGURA 18: SECCIÓN TRAVESAÑO. .................................................................. - 19 - FIGURA 19: MEDIDAS TAPA........................................................................... - 20 - FIGURA 20: TAPA. ..................................................................................... - 20 - FIGURA 21: REFUERZO................................................................................ - 20 - FIGURA 22: MEDIDAS REFUERZO..................................................................... - 20 - FIGURA 23: UNIÓN REFUERZO - TRAVESAÑO. ...................................................... - 21 - FIGURA 24: UNIÓN REFUERZO - VÁSTAGO.......................................................... - 21 - FIGURA 25: REFUERZO................................................................................ - 21 - FIGURA 26: MONTAJE FINAL.......................................................................... - 21 - FIGURA 27: UNIONES ENTRE COMPONENTES........................................................ - 22 - FIGURA 28: DISTANCIA MÁXIMA ENTRE EL DISPOSITIVO Y LA PARTE TRASERA DEL VEHÍCULO.- 23 - FIGURA 29: POSICIÓN DE LOS PUNTOS DE APLICACIÓN DE LAS CARGAS......................... - 23 - FIGURA 30: PLACA DE APLICACIÓN DE LAS CARGAS................................................ - 24 - FIGURA 31: DISTANCIA VARIABLE ENTRE SOPORTES DEL PARAGOLPES. ......................... - 24 - FIGURA 32: MÍNIMA DISTANCIA ENTRE SOPORTES PARA MAXIMIZAR EL VOLADIZO............. - 25 - FIGURA 33: ENSAYO 1 (CARGA P1)................................................................. - 25 - FIGURA 34: TABLA DE RESULTADOS (ENSAYO 1, CARGA P1). ................................... - 25 - FIGURA 35: TENSIÓN MÁXIMA........................................................................ - 26 - FIGURA 36: REFUERZO SOPORTE..................................................................... - 26 - FIGURA 37: UNIÓN SOPORTE – REFUERZO.......................................................... - 26 - FIGURA 38: ENSAYO 2 (CARGA P1)................................................................. - 27 - FIGURA 39: TABLA DE RESULTADOS (ENSAYO 2, CARGA P1). ................................... - 27 - FIGURA 40: DISTANCIA ENTRE LOS PUNTOS P2.................................................... - 28 - FIGURA 41: ENSAYO 2 (CARGA P2)................................................................. - 28 - FIGURA 42: TABLA DE RESULTADOS (ENSAYO 2, CARGA P2). ................................... - 28 - FIGURA 43: REFUERZO DE 30 MM DE ESPESOR..................................................... - 29 - FIGURA 44: ENSAYO 3 (CARGA P2)................................................................. - 29 - DISEÑO DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 16 - A partir de ésto se puede calcular la altura del conjunto del paragolpes: mm650550200.1   El soporte del vástago es de perfil cuadrado de 120 mm de altura, por tanto si se resta esta altura a la del conjunto total se obtiene la longitud del perfil UPN: mm530120650   Para atornillar el soporte de longitud 530 mm al bastidor del vehículo se usarán entre 4 y 8 tornillos M29 de calidad 12.9 (Ver Anexo 5). En función de la altura del perfil del bastidor, se colocarán desde 4 para el caso de altura mínima (150 mm), hasta 8 para el de altura máxima (330 mm). En casos intermedios se usará el máximo número de tornillos que permita la altura del perfil del chasis. La distribución de los tornillos en la cara del perfil UPN será la siguiente. 5560 70 Figura 8: Distribución de los tornillos de unión sobre el perfil UPN La unión al chasis del vehículo quedará así: Figura 9: Unión soporte – chasis del vehículo. 2.2.2 Vástago y soporte del vástago El brazo del paragolpes está formado por el soporte del vástago y el vástago. Será extensible de forma que el segundo deslice por el interior del primero como se ve en la figura. Figura 10: Vástago y soporte del vástago. DISEÑO DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 17 - El hecho de que el brazo del paragolpes sea extensible posibilita que en caso de que el dispositivo se instale en un camión con caja basculante, ésta no interfiera con el paragolpes en el momento de bascular. 12 3 Figura 11: 1) Paragolpes en posición de servicio, 2) El paragolpes interfiere con la caja del camión al bascular, 3) El paragolpes recogido permite bascular sin ningún problema. La Directiva 70/221 dice al respecto: «El dispositivo podrá estar diseñado de manera que permita una modificación de su posición en la parte trasera del vehículo. En tal caso, deberá garantizarse, en posición de servicio, un sistema de bloqueo que impida toda modificación involuntaria de posición. La posición del dispositivo deberá poder modificarse mediante la aplicación, por parte del operador, de una fuerza no superior a 40 daN.» La fuerza a aplicar para mover el dispositivo desde la posición de servicio a la posición recogida supone para el operario una fuerza inferior a 400 N en este caso. Esta afirmación se comprueba en el Anexo 5. El soporte del vástago se construirá de perfil cuadrado de sección 120 x 120 x 8 y longitud 250 mm. 120 250 8 Figura 12: Soporte del vástago. El vástago será también de perfil cuadrado de sección 100 x 100 x 10 y longitud 750 mm. El uso de estos perfiles permite lograr una holgura de 2 mm entre ambos para facilitar el desplazamiento del vástago por el interior del soporte. 2 Figura 13: Holgura entre soporte y vástago. DISEÑO DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 18 - La posición del vástago podrá regularse a tres niveles, correspondientes a la extensión máxima, mínima y una tercera intermedia. La elección de una u otra dependerá de la posición de la parte final del chasis del vehículo respecto de su parte trasera. No se dispone de un valor máximo para esta magnitud así que se tomará una longitud de vástago de 750 mm, para de esta forma abarcar un gran número de vehículos. 125 250 750 100 Figura 14: Posiciones del vástago La máxima extensión será de 725 mm, existe una posición intermedia con una extensión de 325 mm, mientras que cuando el paragolpes está recogido la cara del vástago queda superpuesta con la del soporte. Para fijar el vástago en la posición deseada se utilizará un bulón o pasador. En el Anexo 5 puede verse el cálculo del mismo. Figura 15: Pasador o bulón. La unión del perfil UPN 220 sobre la cara superior del soporte del vástago se realizará por soldadura continua de la siguiente forma: 250 220 120 80 20 15 Figura 16: Unión soporte – soporte del vástago. DISEÑO DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 19 - La unión quedará por tanto de la siguiente manera: Figura 17: Unión soporte – soporte del vástago – vástago. 2.2.3 Travesaño Siguiendo con la metodología de diseño, el travesaño será un perfil hueco de sección cuadrada 120 x 120 x 10 mm. 120 120 10 Figura 18: Sección travesaño. Su longitud cumplirá con las especificaciones de la normativa: «La anchura del dispositivo no deberá superar en ningún punto la del eje trasero, medida en los puntos extremos de las ruedas, exceptuando la dilatación del neumático en la proximidad del suelo, ni ser inferior a ésta en más de 10 cm a cada lado. Si existen varios ejes traseros, la anchura que habrá de tenerse en cuenta será la del eje trasero más ancho.» La anchura máxima de un vehículo es de 2,55 m, 2,60 m en el caso de vehículos acondicionados, según la normativa de masas y dimensiones de vehículos a motor (ver Anexo 4). Por tanto el travesaño puede tener una longitud máxima de 2600mm y mínima de 2.400 mm, inferior al eje trasero en 100 mm por cada lado. mm400.2200600.2   Se toma ese valor de 2400 mm como longitud de travesaño que cumple todas las prescripciones. Dicha longitud variará en función de la anchura del vehículo, siempre teniendo en cuenta que la longitud del travesaño no será superior a la anchura del vehículo ni inferior a ésta en más de 100 mm por cada lado. Por último recordar que todos los extremos laterales del travesaño tienen su exterior redondeado con un radio de curvatura mínimo de 2,5 mm como dice la legislación aplicable: «La altura del perfil del travesaño deberá ser de, al menos, 10 cm. Los extremos laterales del travesaño no deberán estar curvados hacia atrás, ni presentar ningún borde cortante DISEÑO DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 20 - hacia el exterior; dicha condición se cumplirá cuando los extremos laterales del travesaño presenten el exterior redondeado, con un radio de curvatura mínimo de 2,5 mm.» Además como se utiliza un perfil cuadrado de lado 120 mm, su altura es superior a 100 mm, como dicta la Directiva en este mismo punto. 2.2.4 Tapas Se van a colocar dos tapas en los extremos del travesaño unidas a él por soldadura continua. 100 100 10 Figura 19: Medidas tapa. Estas tapas cumplen una función estética además de evitar que se acumule suciedad en el interior del perfil. Figura 20: Tapa. 2.2.5 Refuerzo En cuanto a la unión del travesaño al vástago se realizará mediante un refuerzo de chapa conformada con la siguiente forma: Figura 21: Refuerzo. Y medidas: 140 30 10 120 250 Figura 22: Medidas refuerzo. DISEÑO DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 21 - El refuerzo encajará perfectamente con el perfil del travesaño y la unión se realizará con soldadura continua. Figura 23: Unión refuerzo - travesaño. La unión del refuerzo con el perfil del vástago se realizará también con soldadura de la siguiente forma. 250 140 20 75 100 Figura 24: Unión refuerzo - vástago. Este mismo refuerzo se soldará también a la parte inferior del soporte del vástago para asegurarlo, debido a que su espesor es menor (8 mm) que el del resto de perfiles utilizados (10 mm), y tiene que soportar todo el peso del conjunto vástago - travesaño. Figura 25: Refuerzo. El montaje final del dispositivo puede verse en la siguiente figura: Figura 26: Montaje final. DISEÑO DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 22 - 2.3 Uniones entre componentes Se adjunta la siguiente tabla – resumen con todas las uniones entre elementos: Figura 27: Uniones entre componentes. ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 23 - 3 ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO Una vez completado el diseño del dispositivo, se va a ensayar virtualmente para comprobar si cumple las especificaciones de la Directiva necesarias para su homologación. El objetivo del ensayo es comprobar si, tras la aplicación de una serie de cargas sobre el dispositivo, la distancia de éste a la parte trasera del vehículo no supera los 400 mm. Y, por supuesto, comprobar si el conjunto soporta las tensiones generadas durante el proceso. «El dispositivo deberá ofrecer una resistencia suficiente a las fuerzas aplicadas paralelamente al eje longitudinal del vehículo y estar conectado, en posición de servicio, a los largueros del bastidor del vehículo o a aquello que haga sus veces.» «Se considerará cumplido este requisito cuando se demuestre que ni durante ni después de la aplicación de dichas fuerzas la distancia horizontal entre la parte trasera del dispositivo y el extremo de la parte trasera del vehículo no supera los 40 cm en ninguno de los puntos P1, P2 y P3. Dicha distancia se medirá con el vehículo vacío y excluyendo toda parte del mismo situada a más de 3 m del suelo.» máx. 400 Figura 28: Distancia máxima entre el dispositivo y la parte trasera del vehículo. La posición de estas cargas: P1, P2 y P3 aplicadas sobre el travesaño del dispositivo viene también marcada por la Directiva: «Los puntos P1 estarán situados a una distancia de 30 cm de los planos longitudinales tangentes a los lados exteriores de las ruedas del eje trasero; los puntos P2, que se encontrarán en la línea de unión de los puntos P1, estarán dispuestos simétricamente con relación al plano longitudinal mediano del vehículo, a una distancia entre sí comprendida entre los 70 y los 100 cm incluidos. Su posición exacta será determinada por el fabricante. La distancia del suelo de los puntos P1 y P2 la determinará el fabricante del vehículo dentro de las líneas que delimiten horizontalmente el dispositivo. No obstante, dicha altura, con el coche vacío, no deberá superar los 60 cm. El punto P3 será el centro del segmento de recta P2P2.» P1 P1 P2 P2 P3 300 700 - 1000 200 Figura 29: Posición de los puntos de aplicación de las cargas. ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 24 - Por último la Directiva también indica el valor de estas cargas: «A los dos puntos P1 y al punto P3 deberá aplicárseles sucesivamente una fuerza horizontal igual al 25 % de la masa total técnicamente admisible del vehículo, con un máximo de 5 × 104 N.» «A los dos puntos P2 deberá aplicárseles sucesivamente una fuerza horizontal igual al 50 % de la masa total técnicamente admisible del vehículo, con un máximo de 10 × 104 N.» «Las fuerzas indicadas deberán aplicarse por separado. El fabricante podrá especificar el orden en que se aplicarán dichas fuerzas.» La masa total técnicamente admisible de un vehículo donde puede ir colocado el dispositivo podrá ser ilimitada. Por tanto el valor de las cargas será el máximo permitido en cada caso: 50.000 N para P1 y P3 y 100.000 N para P2. Las cargas se aplicarán sobre el perfil mediante una placa de dimensiones 200 x 120 x 10 para cumplir con la Directiva: «Las fuerzas indicadas deberán aplicarse por medio de dispositivos convenientemente articulados (por ejemplo, mediante juntas universales), paralelamente al plano longitudinal mediano del vehículo, a través de una superficie de una altura máxima de 25 cm —la altura exacta deberá indicarla el fabricante— y de 20 cm de ancho, cuyos bordes verticales tengan un radio de curvatura de 5 mm ± 1 mm y cuyo centro esté situado sucesivamente en los puntos P1, P2 y P3.» Figura 30: Placa de aplicación de las cargas. La distancia entre los soportes del paragolpes variará entre 700 y 1.550 mm dependiendo de la distancia entre los largueros del chasis donde vaya instalado. Se ha tomado un amplio abanico de valores con el fin de que el dispositivo se adapte a un gran número de vehículos. 700 - 1550 Figura 31: Distancia variable entre soportes del paragolpes. Todos los ensayos del presente proyecto se han realizado con el módulo SolidWorks Simulation incluido en el programa de diseño en 3D SolidWorks. En el Anexo 6 se incluye la validación del método de ensayo utilizado. A continuación el dispositivo se someterá a dicho ensayo con el fin de comprobar su comportamiento e introducir mejoras en el diseño en caso necesario. A partir de los datos obtenidos se podrá seleccionar el material concreto de cada elemento, teniendo en cuenta que se quiere trabajar con un coeficiente de seguridad de 1,5. ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 25 - 3.1 Ensayo 1 En primer lugar se aplica la carga P1. La distancia entre soportes en este caso será la mínima ya que representa el caso más desfavorable al suponer el mayor voladizo en los extremos del travesaño. 700 Voladizo Figura 32: Mínima distancia entre soportes para maximizar el voladizo. Del mismo modo la unión al chasis del vehículo sólo tendrá 4 tornillos por ser también el caso más desfavorable. Se realiza el primer ensayo: Figura 33: Ensayo 1 (Carga P1). Tras el ensayo se presenta una tabla resumen con los resultados obtenidos: Figura 34: Tabla de resultados (Ensayo 1, carga P1). La tensión máxima se produce sobre el soporte UPN 220 del lado izquierdo del paragolpes (lado de aplicación de la carga). Por tanto si se construye el soporte con acero S 355, el de mayor tensión de rotura de los posibles (470 MPa), se rompería ya que la tensión a la que está sometido es mucho mayor. ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 32 - - Acero S 355 (470 MPa) - Acero S 275 (410 MPa) - Acero S 235 (360 MPa) El uso de los distintos grados del acero es el siguiente: - Grado JR: aplicación en construcción ordinaria - Grado J0: aplicación en construcción con altas exigencias de soldabilidad - Grado J2: aplicación en construcción con especiales exigencias de resistencia, resiliencia y soldabilidad. El símbolo adicional H designa perfiles huecos. Para designar correctamente el material con el que se debe construir cada elemento hay que conocer la tensión máxima a la que se verá sometido cada uno durante el ensayo. Figura 51: Tensiones máximas en MPa de cada elemento en la aplicación de las distintas cargas. A partir de estos datos y fijando un coeficiente de seguridad de 1,5 se puede definir que material de los anteriores se puede utilizar. VonMises Fluencia s C    ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 33 - 3.4.1 Soporte El material a utilizar será el acero S 355 J2. 67,1 86,281 470  s C Para la construcción del soporte se recomienda usar un acero de grado J2 ya que este será el elemento sometido a mayor tensión de todo el conjunto. El resto de elementos se construirán con acero de grado JR ya que tienen menores exigencias en cuanto a resistencia. 3.4.2 Refuerzo del soporte El material a utilizar será el acero S 275 JR. 54,1 79,266 410  s C 3.4.3 Soporte del vástago El material a utilizar será el acero S 275 JRH. 57,1 03,261 410  s C 3.4.4 Vástago El material a utilizar será el acero S 235 JRH. 86,1 10,193 360  s C 3.4.5 Refuerzo (travesaño) El material a utilizar será el acero S 235 JR. 79,2 01,129 360  s C 3.4.6 Travesaño El material a utilizar será el acero S 235 JRH. 5,2 51,143 360  s C 3.4.7 Tapa Las tapas apenas sufren tensión, como se puede ver en la tabla anterior, en torno a 0 MPa. El material a usar en su construcción será acero S 235 JR, por ser éste el de inferiores propiedades mecánicas. ANÁLISIS DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 34 - 3.4.8 Refuerzo (vástago) El material a utilizar será el acero S 235 JR. 73,8 24,41 360  s C Los apartados 3.4.5 y 3.4.8 designan a un mismo elemento, el refuerzo. Se construirá en acero S 235 JR ya que este material cumple en ambas posiciones. Por último se presenta una tabla resumen que recopila los materiales de construcción de cada uno de los elementos del dispositivo. Figura 52: Tabla resumen de materiales. EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 35 - 4 EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO Reglamento Nº 58 de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE) Prescripciones uniformes relativas a la homologación de: Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Revisión 2 Regulation Nº 58 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) Uniform provisions concerning the approval of: Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) Revision 2 Fabricante / Manufacturer: Marca / Make: Tipo / Type: EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 36 - ÍNDICE INDEX PÁGINAS PAGES FICHA DE CARACTERÍSTICAS INFORMATION DOCUMENT……………………………………. 3 Generalidades General……………………………………………………………………. 3 Constitución general del vehículo o vehículos General construction of the vehicle or vehicles……. 4 Masas y dimensiones Masses and dimensions…………………………………………. 4 Carrocería Bodywork………………………………………………………………… 4 ANEXOS ANNEXES…………………………………………………………………. Ver Anexo 14 Planos del dispositivo Drawings of the device…………………………………………… Ver Anexo 14 Esquemas de montaje Mounting sketchs……………………………………………………. Ver Anexo 14 MARCA / MAKE : TIPO / TYPE: FECHA / DATE : Abril de 2011 Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Reglamento Nº 58 CEPE Revisión 2 Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) Regulation Nº 58 UN/ECE Revision 2 PÁGINA / PAGE : 2 EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 37 - FICHA DE CARACTERÍSTICAS Nº PARTIAL DESCRIPTION Nº MARCA / MAKE : TIPO / TYPE: FECHA / DATE : Abril de 2011 Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Reglamento Nº 58 CEPE Revisión 2 Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) Regulation Nº 58 UN/ECE Revisión 2 PÁGINA / PAGE : 3 0. GENERALIDADES GENERAL 0.1. Marca (razón social) Make (trade name of manufacturer) 0.2. Tipo y denominación(es) comercial(es) general(es) Type and general comercial description(s) 0.5. Nombre y dirección del fabricante Name and hades of manufacturer 0.7 Emplazamiento y forma de colocación de la marca de homologación CE en componentes y unidades técnicas independientes In the case of components and separate technical units, location and method of affixing of the EC approval mark Troquelado en el parte exterior del soporte derecho. Opcionalmente, marcada sobre un adhesivo o sobre una placa remachada. Stamp on the external face of right support. Optional, in a riveted plate or in a sticker 0.8. Dirección(es) de la(s) planta(s) de montaje Address(es) of assembly plant(s) MARCA / MAKE : TIPO / TYPE: FECHA / DATE : Abril de 2011 Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Reglamento Nº 58 CEPE Revisión 2 Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) PÁGINA / PAGE : 3 EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 38 - MARCA / MAKE : TIPO / TYPE: FECHA / DATE : Abril de 2011 Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Reglamento Nº 58 CEPE Revisión 2 Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) Regulation Nº 58 UN/ECE Revision 2 PÁGINA / PAGE : 4 1. CONSTITUCIÓN GENERAL DEL VEHÍCULO O VEHÍCULOS GENERAL CONSTRUCTION OF THE VEHICLE OR VEHICLES 1.1. Suma mínima de los momentos de inercia alrededor del eje horizontal de los largueros del bastidor en sección transversal Minimum sum of the moments of inertia about the horizontal axis of the chassis sidemembers in cross-section No procede. Dispositivo de protección posterior fijado sobre la carrocería del vehículo. Not applicable. Rear protection device attached to vehicle bodywork. 1.2. Distancia entre los largueros del bastidor en los puntos de fijación del dispositivo Distance between the chassis side-members at the mounting points of the device Entre 700 y 1.550 mm. Between 700 and 1.550 mm. 2. MASAS Y DIMENSIONES MASSES AND DIMENSIONS 2.1. Masa máxima en carga técnicamente admisible Technically permissible maximum laden mass Ilimitada Unlimited 3. CARROCERÍA BODYWORK 3.1. Descripción completa y/o planos del dispositivo de protección trasera contra el empotramiento (incluidos accesorios) Full description and/or drawing of the rear underrun protection device (incluiding mounting and fittings) Ver anexo 14 See annex 14 EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 39 - INFORME DE ENSAYO TEST REPORT Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Reglamento Nº 58 CEPE Revisión 2 Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) Regulation Nº 58 UN/ECE Revision 2 Cliente / Customer: Fecha del informe / Date report: EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 40 - RELATIVO AL ENSAYO DE VEHÍCULOS EN LO REFERENTE A SU PROTECCIÓN TRASERA Reglamento CEPE/ONU 58R 02 (Anexo5) TEST OF VEHICLES WITH REGARD TO THEIR REAR UNDERRUN PROTECTION UNECE Regulation No. 58R02 (Annex 5) 0. GENERALIDADES / GENERAL INFORME Nº / REPORT No Solicitante / Applicant Marca / Make Tipo / Type Denominación commercial / Commercial description 1. CARACTERÍSTICAS Y ENSAYO DIMENSIONAL / CHARACTERISTICS AND DIMENSIONAL TEST 1.1. Masa Técnica Máxima Admisible del vehículo / Technically permisible maximun laden mass of the vehicle Ilimitada/ Unlimited 1.2. Método de fijación / Method of fixation 1.2.1. Entre soportes y bastidor del vehículo / Between supports and vehicle framework Atornillado / Screwing 1.2.2. Entre soportes y travesaño / Between supports and cross-member Soldado / Welded 1.3. Dimensiones / Dimensions 1.3.1. Anchura máxima del dispositivo / Maximun width of the rear protection device 2.400 mm (d5) 1.3.2. Distancia máxima del borde al plano exterior de los neumáticos / Maximum distance between the edge of the rear protective device and the outermost points of the wheels ≤ 100 mm (d4) INFORME DE ENSAYO Nº / TEST REPORT No PÁGINA / PAGE 2 Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Reglamento Nº 58 CEPE Revisión 2 Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) Regulation Nº 58 UN/ECE Revision 2 EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 41 - 1.3.3. Distancia entre centros de soportes / Distance between the chassis side-members 700 – 1550 mm (d3) 1.3.4. Distancia máxima a la parte posterior del vehículo / Maximum horizontal distance between the rear of the device and the rear extremity of the vehicle 400 – 5,39 = 394,61 mm (d2) 1.3.5. Distancia máxima al suelo del borde inferior / Maximum ground clearance with respect to the underside of the protective device ≤ 550 mm (d1) 1.3.6. Anchura del eje trasero mas ancho (declarada en documentación técnica) / Wider rear axle width (specified in technical documentation) 2.600 mm 1.3.7. Altura del perfil del travesaño / Cross-member depth 120 mm ≥ 100 mm 1.3.8. Radio de curvatura de los bordes exteriores del travesaño / Cross-member outside edge curvature radius ≥ 2,5 mm INFORME DE ENSAYO Nº / TEST REPORT No PÁGINA / PAGE 3 Dispositivos de protección trasera contra el empotramiento Reglamento Nº 58 CEPE Revisión 2 Rear Underrun Protection Devices (RUPDs) Regulation Nº 58 UN/ECE Revision 2 EXPEDIENTE DE HOMOLOGACIÓN DEL DISPOSITIVO La protección trasera frente al empotramiento - 48 - RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 49 - 5 RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE Según la Directiva 70/221: «Todo vehículo deberá estar construido y/o equipado de manera que ofrezca en todo su ancho una protección eficaz contra el empotramiento de los vehículos de las categorías M1 y N1 que choquen con su parte trasera.» Con el fin de comprobar esta afirmación, el dispositivo homologado va a ser sometido a un accidente real. En él, un turismo, categoría M1 (Ver Anexo 10), impacta con la parte trasera de un camión de gran tonelaje equipado con el paragolpes proyectado. En este tipo de colisión por alcance entre un turismo y un camión, existe una clara incompatibilidad geométrica (diferencia de alturas) entre ambos vehículos (Ver Anexo 11). No obstante para poder realizar este caso se ha supuesto que el paragolpes recibe directamente el impacto del turismo. En primer lugar se va a recrear el accidente más típico, desde el punto de vista estadístico, de colisión por alcance entre turismo y camión. Utilizando fórmulas de recreación de accidentes de tráfico se llegará a obtener la velocidad de colisión del turismo. A continuación, con ese dato se calculará la fuerza que dicha colisión supone sobre el travesaño del dispositivo, mediante el método de Campbell. Por último se someterá al paragolpes a un nuevo ensayo por EEFF para determinar cómo se comporta en esta situación. 5.1 Cálculo de la velocidad de colisión del turismo Las cifras estadísticas utilizadas en esta reconstrucción han sido extraídas del estudio de accidentalidad de camiones de gran tonelaje (Ver Anexo 12). Con estos datos podemos recrear el accidente más común de la tipología de interés: colisión por alcance turismo – camión. Repasando las principales cifras: De un total de 6216 accidentes mortales o graves en los que se ve implicado al menos un camión de gran tonelaje (PMA superior a 3,5 toneladas), el 7% se producen por alcance entre un turismo y un camión, es decir 426 accidentes, contabilizando tanto los casos en los que es el turismo colisiona con el camión como a la inversa. De estos 426 accidentes el 93% se producen en zona interurbana En cuanto al tipo de vía el 63% de ellos ocurre en autopista o autovía, lo que supone 268 accidentes, de los cuales el 98% se producen en un tramo llano de carretera (263) y en el 72% de los casos este tramo es recto (193). En cuanto al estado de la calzada en estos 268 accidentes, en el 90% de las veces se encuentra seca y la visión es buena en un 92% de ocasiones. La densidad de circulación es fluida en el 91% de ocasiones. RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 50 - Figura 53: Tabla – resumen de las características de la vía. En cuanto a las causas, en el 69% de los accidentes por alcance ocurridos en autovíasautopistas (185 de un total de 268) uno de los factores concurrentes fue la conducción distraída o desatenta, de éstos en más del 95% de las ocasiones la distracción procedía del conductor del turismo. A partir de todos estos datos estadísticos se puede reconstruir un accidente tipo: Un turismo circula por una autovía, le precede un camión de gran tonelaje, equipado con el dispositivo antiempotramiento diseñado. Ambos vehículos circulan a sus velocidades máximas permitidas según el Reglamento General de Circulación, 110 Km/h para el turismo y 90 Km/h para el camión. El tramo de autovía es recto, la calzada esta seca y la circulación es fluida. Es pleno día y no hay factores atmosféricos destacables, por lo que la visibilidad es buena. El conductor del camión divisa un obstáculo en la calzada y aplica los frenos. A partir de esta situación se comienza a recrear la secuencia del accidente. Se define como distancia de parada (Dp) la distancia total recorrida por un vehículo obligado a detenerse tan rápidamente como le sea posible, medida desde su situación en el momento de aparecer el objeto que motiva la detención. Comprende la distancia recorrida durante el tiempo de reacción y el de frenado. Se establece una ecuación con dos sumandos: el primero es el espacio recorrido por el vehículo a la velocidad de circulación durante el tiempo de reacción, y el segundo es el espacio recorrido mientras dura la aplicación de los frenos hasta la detención total. frp DDD   Siendo: Dp: distancia de parada. Dr: distancia de reacción. Df: distancia de frenado. El tiempo de reacción es el tiempo preciso para divisar un objeto en la calzada y reaccionar aplicando los frenos, sus posibles valores pueden verse en la figura 53. Dependen de las características del conductor, condiciones meteorológicas, características del objeto, etc. RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 51 - Figura 54: Tiempo de reacción. La distancia recorrida durante el tiempo de reacción es el producto de la velocidad a la que circula el vehículo por el tiempo de reacción. )(st s m VD rr         Por otro lado, el cálculo de la distancia de frenado será una aplicación inmediata del teorema de la conservación de la energía. Igualando la energía cinética inicial a la energía de rozamiento disipada durante el frenado se puede deducir la distancia de frenado. Así resultará: 2 2 1VmDgm fr   r fg V D   2 2 Siendo: μr: coeficiente de rozamiento neumáticopavimento m: masa del vehículo g: aceleración de la gravedad (9,81 m/s2) para una efectividad del sistema de frenos del 100% la deceleración es igual a 1g. Df: distancia de frenado V: velocidad de circulación del vehículo En primer lugar se calculará la distancia de seguridad que el turismo guarda con el camión. Como “no guardar la distancia de seguridad” no es la causa del accidente, ésta será la necesaria para detener el vehículo sin colisionar con el camión, o lo que es lo mismo igual a la distancia de parada del turismo a la velocidad de circulación. )(st s m VD rr         RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 52 - Disponemos de la velocidad del turismo y del tiempo de reacción, este se ha obtenido de la figura 54, para un conductor de edad media (entre 26 – 40 años) al que le corresponde 1 segundo. st s m h Km V r1 56,30110   mDr56,30156,30    Ya se dispone de la distancia de reacción, ahora queda calcular la distancia recorrida tras aplicar los frenos, la distancia de frenado: r fg V D   2 2 Para realizar este cálculo se considera un coeficiente de rozamiento de 0,8, según la figura 55, ya que se considera calzada seca y neumáticos en buen estado. Figura 55: Coeficiente de rozamiento. El sistema de frenado está en buen estado con una eficacia del 100%, por lo que el vehículo decelerará 1g (9,81 m/s2). 8,0 81,9 56,30 2    r s m g s m V  mDf5,59 8,081,92 56,30 2   Resulta que la distancia de detención es: mDDD frp 905,5956,30  RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 53 - Por tanto el turismo circula a 90 metros del camión. Obstáculo 90 m Figura 56: El turismo circula a una distancia de seguridad de 90 m. Continuando con la reconstrucción se va a calcular la distancia de detención del camión tras aplicar los frenos. Las fórmulas utilizadas son de reconstrucción de accidentes en los que normalmente están involucrados turismos, no obstante se va utilizar para el caso del camión para no complicar en exceso el estudio. El tiempo de reacción del conductor del camión es de 1 segundo al igual que en el caso del turismo. El camión circula a 90 Km/h, por lo que la distancia de reacción será la siguiente: st s m h Km V r1 2590   mDr25125    Tras la distancia de reacción el conductor del camión aplica los frenos. Como en prácticamente el 100% de los accidentes las luces traseras del camión están en buen estado, el conductor del turismo divisa las luces traseras del camión y entonces comienza su tiempo de reacción. 90 m 25 m Figura 57: El conductor del turismo divisa la luz de freno del camión. Por su parte el camión aplica los frenos y recorre la distancia de frenado siguiente: 8,0 81,9 25 2    r s m g s m V  RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 54 - mDf82,39 8,081,92 252   Por lo que la distancia de parada del camión es de: mDDD frp 82,6482,3925      El turismo circula a una distancia de seguridad, calculada anteriormente, de 90 m, suficiente para detenerse sin colisionar con el camión que le precede. Pero como se está analizando un accidente cuya causa es la distracción por parte del conductor del turismo, la distancia de reacción de este varía sustancialmente. Figura 58: Tiempo de distracción al realizar diversas tareas. Según la figura 58 tomamos un tiempo de distracción correspondiente a una tarea común, el ajuste de la radio. Cuya duración es de 3 segundos. )(3 56,30 ndistraccióst s m V r  mDr68,91356,30    El segundo sumando para calcular la distancia de parada, correspondiente a la distancia de frenado, no varía del calculado anteriormente. mDf5,59  Por tanto la distancia de parada será: mDDD frp 18,1515,5968,91     Ahora se va a recrear la secuencia completa del accidente: El turismo circula a una distancia de seguridad de 90 m del camión. El conductor de éste divisa un obstáculo en la calzada. En ese momento aplica los frenos, entonces el conductor del turismo divisa la luz de freno y reacciona. A partir de ahí el turismo recorre su distancia RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 55 - de reacción 91,68 m en 3 segundos. Aplicando la ecuación del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Decelerado, podemos calcular la posición del camión tras ese tiempo: 2 00 2 1tatVXX  )( ga r    8,0 )(81,9 3 56,30 0 2 0 0      r s m g st s m V X  mmX 82,3968,393)81,9(8,0 2 1 325 2 Como la distancia de frenado total del camión es de 39,82 m, se puede decir que cuando el turismo comienza a frenar, el camión ya se ha detenido. 90 m 39,68 m 91,68 m 1,68 m Figura 59: Distancias recorridas por los vehículos desde la posición inicial. Tras recorrer su distancia de reacción, el turismo comienza a frenar, ambos vehículos se encuentran en ese momento a una distancia de 38m: mD 68,19068.91    mD 3868,168,39    RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 56 - 38 m Figura 60: Posición de los vehículos cuando el conductor del turismo comienza a frenar. En su frenada, el turismo recorre 59,5m, superiores a los 38 que separan ambos vehículos, por lo que se produce una colisión. Figura 61: Colisión por alcance turismo – camión. Aplicando las ecuaciones del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Decelerado es posible calcular la velocidad de colisión. 2 2VdgV rcolisión   8,0 )(81,9 38 56,30 2     r s m g md s m V   h Km s m Vcolisión 6637,1856,303881,98,02 2 La colisión del turismo con el dispositivo de protección trasera del camión se produce a 66 Km/h. 5.2 Cálculo de la fuerza sobre el dispositivo Una vez se dispone de la velocidad del turismo en el momento de colisionar con el paragolpes instalado en el camión, puede calcularse la fuerza que supone dicha colisión sobre el travesaño del dispositivo a partir del método de Campbell (Ver Anexo 13). Para realizar el cálculo se supone que el empotramiento del turismo sobre el paragolpes es una colisión estrictamente frontal contra barrera rígida: RECONSTRUCCIÓN DE UN ACCIDENTE POR ALCANCE La protección trasera frente al empotramiento - 57 - DbbV    10 Para tomar el valor de los coeficientes b0 y b1 se selecciona un turismo medio, categoría 3, según las tablas del NHTSA. Figura 62: Dimensiones de un vehículo de categoría 3. Así se obtiene el valor de los coeficientes para dicho turismo en un choque frontal. Figura 63: Coeficientes de un turismo de la categoría 3 para una colisión frontal. Se trabaja con los valores de los coeficientes en SI: s m h Km b391,10 0 1 121759,0         s cm h Km b La velocidad de colisión se ha calculado en el apartado anterior: s m h Km V37,1866  Una vez se dispone de todos los datos se despeja la deformación D en la ecuación: m b bV D732,0 21 )337,18( )( 1 0     A una velocidad de 18,37 m/s, en una colisión contra barrera rígida, se produce una profundidad de deformación en el frontal del vehículo de 0,732 m. Ahora se va a calcular la fuerza que supone esa deformación. BIBLIOGRAFÍA La protección trasera frente al empotramiento - 64 - 19. AURIA APILLUELO, José M., IBAÑEZ CARABANTES, Pedro y UBIETO ARTUR, Pedro. “Dibujo Industrial. Conjuntos y Despieces”. 2ª Edición. Paraninfo. 2005. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 65 - 8 ANEXOS 8.1 Anexo 1: Directiva 70/221/CEE ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 66 - ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 67 - ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 68 - 8.2 Anexo 2: Reglamento nº 58 CEPE/ONU Revisión 2 ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 69 - ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 70 - 8.3 Anexo 3: Tablas de selección de los aceros utilizados ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 71 - 8.4 Anexo 4: Masas y dimensiones ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 72 - 8.5 Anexo 5: Cálculos de diseño 8.5.1 Unión atornillada. Bastidor - soporte La unión atornillada más desfavorable entre el perfil UPN y el bastidor es la correspondiente a la mínima altura del perfil de éste, es decir 150 mm. Ya que esta unión dispone de menos superficie que en los casos de alturas mayores. En este caso se utilizarán 4 tornillos de calidad 12.9. El primero de estos dos números, separados por un punto, indica el valor nominal del límite de rotura por 100 en N/mm2, en este caso 1200 N/mm2. El segundo, el valor nominal del límite elástico en N/mm2, en este caso 900 N/mm2. Lo que se va a calcular a continuación es la métrica de los tornillos a utilizar. El cálculo a realizar es el siguiente: Se quiere determinar el diámetro resistente necesario de los tornillos que fijan el perfil UPN sobre la cara del perfil en U del bastidor del vehículo, conociendo que los tornillos tienen una calidad de 12.9 ( σ Fluencia = 1200 MPa).El diámetro de todos ellos es idéntico y se trabaja con un coeficiente de seguridad de 1,5. Los tornillos están dispuestos sobre la cara del perfil UPN como se muestra a continuación: 530 F 70 60 55 Se considera como fuerza aplicada sobre el perfil la máxima utilizada en el ensayo: 100.000 N. En el centro de gravedad de la unión atornillada existe una fuerza de igual valor y sentido contrario a la aplicada en el extremo del perfil y un momento resultante de multiplicar esa fuerza por la distancia hasta dicho punto: mmmmmmmmL 445 2 60 55530         FM = F x L 12 3 4 ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 73 - Por tanto: NmmLFM NF 000.500.44 000.100   En primer lugar se divide la fuerza entre el número de tornillos para calcular así la fuerza resultante sobre cada uno de ellos: tornillosn F Fiº ' F' N N F000.25 4 000.100 ' NFFFF 000.25'''' 4321     Ahora se calcula la fuerza resultante en cada tornillo a causa del momento: 2 4 2 3 2 2 2 1 '' rrrr rM Fi i   En este caso la distancia r al centro de gravedad de cada tornillo es la misma, por tanto F’’ será idéntica para todos ellos. 30 r 35 30 mmr 463530 22  ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 80 - 8.6 Anexo 6: Validación del método de ensayo según Directiva 2007/46/CEE 8.6.1 Directiva 2007/46/CEE La Directiva 2007/46 presenta en el Apéndice 1 de su Anexo XVI las condiciones generales exigidas a los métodos virtuales de ensayo: ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 81 - 8.6.2 Modelo de ensayo virtual La finalidad que se busca con la realización del ensayo virtual es la de someter al dispositivo diseñado a las cargas de ensayo que indica la Directiva 70/221 para comprobar su resistencia. Además de ésto, el objetivo principal del ensayo es el de conocer el valor del desplazamiento máximo en los puntos del dispositivo donde se aplican las cargas. Este valor determina el punto exacto de colocación del dispositivo respecto de la parte trasera del camión. El modelo estructural que se va a estudiar corresponde a un diseño 3D que reproduce fielmente el dispositivo. Entre todos los elementos del dispositivo existen relaciones de posición de las mismas características que las reales con el fin de que las interacciones entre ellos se ajusten a la realidad en todo momento. También es importante destacar la validez de la unión del dispositivo al bastidor del vehículo, que se ha realizado mediante una sujeción de geometría fija sobre la unión atornillada del soporte. El material del paragolpes queda perfectamente definido en el modelo virtual para comprobar que soporta las tensiones que se generan durante la aplicación de cargas. Todas estas condiciones límite aseguran que el dispositivo queda completamente definido y su comportamiento es real. Las cargas de ensayo se han aplicado sobre el paragolpes mediante una placa de dimensiones determinadas y similares a las de la superficie que se usa en el ensayo real para este fin. En cuanto a la magnitud de dichas cargas es la indicada por la Directiva de aplicación para la realización del ensayo de este tipo de dispositivos. El cálculo de los resultados se ha realizado mediante EEFF. Y posteriormente se ha llevado a cabo la evaluación de los datos obtenidos para seleccionar los que era necesario incluir en el informe de ensayo. En apartados siguientes se incluye toda la documentación necesaria: los fundamentos del método matemático utilizado, un pequeño informe que válida los resultados obtenidos y toda la documentación sobre el software utilizado tanto en el diseño del modelo como en la realización del ensayo virtual. 8.6.3 Fundamento de la simulación y el cálculo por ordenador 8.6.3.1 Modelo matemático El Método de los Elementos Finitos (MEF) es un método numérico para la resolución de sistemas de ecuaciones diferenciales. Su desarrollo desde los años cincuenta hasta la actualidad ha sido constante y actualmente puede considerarse como el método numérico más extendido en la mayoría de los ámbitos de la ingeniería. Su utilización permite la resolución de problemas tales como análisis de flujos de calor, potenciales eléctricos, cálculo de la resistencia de piezas o elementos mecánicos, cálculos estructurales, etc. El MEF está basado en la formulación débil de un problema consistente en un sistema de ecuaciones diferenciales. Consiste básicamente en pasar del problema diferencial a un problema integral mediante dicha formulación, y posteriormente convertir el problema integral en uno algebraico (fácil de resolver por un ordenador) gracias a la discretización del dominio en elementos. Estructura de un programa de Elementos Finitos Un programa de Elementos Finitos consta esencialmente de tres partes: - Preproceso o introducción de los datos de entrada. - Cálculo o Análisis. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 82 - - Postproceso o gestión de los resultados. A continuación se describen brevemente cada uno de estos tres apartados: Preproceso A continuación se describen los apartados necesarios a introducir para definir el problema: a) Unidades: Es conveniente decidir a priori el sistema de unidades con el que se va a trabajar y ser consecuente con las unidades elegidas. b) Preproceso (Geometría): La geometría del sólido analizado se debe definir por medio de puntos, curvas, superficies y volúmenes. c) Mallado: El domino del problema debe ser dividido en unidades más pequeñas denominadas elementos, a este proceso de discretización se le llama genéricamente mallado. Su resultado es la definición de los nudos y su conexión dando lugar a los elementos. Así pues: • Nodos: Entidad con coordenadas en el espacio donde se adscriben los grados de libertad (desplazamientos, giros, temperaturas, etc.) y son aplicadas las acciones (fuerzas, condiciones de apoyo, etc.) del problema físico. • Elementos: Las diferentes zonas en que ha quedado dividido el dominio después de realizar el mallado. Vienen dados por un conjunto de nudos que describen su contorno. Pueden ser elementos lineales, superficiales, volumétricos, etc. • Materiales: Se introducirán las características mecánicas de los materiales de los que estén formadas las piezas. (Por ejemplo, el comportamiento de un acero queda perfectamente determinado por dos constantes E,ν; en un problema térmico es necesario introducir la conductividad del medio, etc.). • Propiedades físicas: La definición completa de algunos elementos hace necesario la definición de propiedades físicas como puede ser el espesor en el elemento de tensión plana o los valores estáticos de la sección en el elemento barra. d) Condiciones de contorno: En este apartado se especifica la interacción que el contorno mantiene con el exterior. Para problemas estructurales las CdC son de dos tipos: • Condiciones de apoyo. Es decir dónde y cómo se encuentra apoyada la estructura (definir los apoyos, empotramientos, rótulas, etc.). • Cargas exteriores. En el caso estructural pueden ser fuerzas puntuales, distribuciones lineales, superficiales o fuerzas volumétricas. Análisis El proceso de análisis no es transparente al usuario, es decir, es un conjunto de operaciones que el programa realiza para transformar el problema diferencial en algebraico y resolver dicho sistema. El proceso de resolución se divide en los siguientes apartados: a. Formación de la matriz de rigidez (K). b. Formación del vector de cargas (F). c. Imposición de las condiciones de apoyo. d. Resolución del sistema de ecuaciones (Ku = F). ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 83 - e. Cálculo de tensiones y deformaciones en los elementos (ε = f(u)). Postproceso En este apartado se realiza un tratamiento de la información resultante al obtener la solución al problema. Dicha información puede obtenerse en forma de gráficas o en listado de valores. Para el problema elástico pueden obtenerse: - Deformada de la estructura o de la pieza. - Mapa de las tensiones resultantes (tanto en x, y, equiv, intensidad, etc.) - Mapa de desplazamientos (según ux, ux, módulo, etc.) - Listado de los nodos donde la tensión supera el límite elástico. - Diagramas de esfuerzos para estructuras de barras 8.6.4 Validación del modelo Con el fin de verificar que el ensayo virtual se realiza correctamente y por tanto los resultados son comparables a los reales, se propone el siguiente problema: Cálculo del desplazamiento máximo en el punto de aplicación de la carga de la siguiente viga en voladizo: F L 120 120 10 100 MPaE Acero mmL NF 000.210 400.2 500    Dicho cálculo se realizará de tres maneras: 1) De forma analítica 2) En el programa MEFI 3) Por último en SolidWorks, programa usado en la simulación. 1) La fórmula siguiente para el cálculo de la flecha máxima en el punto de aplicación de la carga está disponible en cualquier prontuario: I E LF f  3 3 ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 84 - La inercia de la sección: 12 3 hb Iz   4 33 67,666.946.8 12 100100 12 120120 mmIz     Se dispone de todos los datos necesarios para calcular el desplazamiento máximo. mm mmMPa mmN f2263,1 67,666.946.8000.2103 400.250 4 33     Se obtiene un desplazamiento de 1,2263 mm. 2) El programa MEFI arroja un desplazamiento de 1.2263mm, que coincide exactamente con el obtenido de forma analítica. 3) El resultado en el ensayo con SolidWorks es 1,212mm. Coincide con los anteriores, con una pequeña diferencia. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 85 - El error se debe a que la carga ha sido aplicada sobre una placa de pequeñas dimensiones y no puntualmente. No obstante, está en torno al 1% y puede asumirse sin ningún problema. Con el análisis del modelo anterior se demuestra que los ensayos realizados en SolidWorks se llevan a cabo correctamente. A pesar de la sencillez del modelo utilizado en esta comprobación los resultados son extrapolables a otros modelos de mayor complejidad. Documentación Para realizar el modelo virtual del paragolpes se ha utilizado el software de diseño mecánico en 3D SolidWorks 2009 SP0.0. Es un programa de diseño asistido por ordenador para modelado mecánico desarrollado en la actualidad por SolidWorks Corp. El programa permite modelar piezas y conjuntos. Su funcionamiento se basa en las técnicas de modelado con sistemas CAD. La simulación del modelo por el método de los Elementos Finitos se realizará en el mismo programa, en su módulo integrado Solidworks Simulation. Que permite llevar a cabo este tipo de simulación sobre un modelo en 3D previamente creado en SolidWorks. Para la validación del modelo se ha empleado el programa MEFI, desarrollado por el Departamento de Estructuras y Construcción de la Universidad Politécnica de Cartagena. Este programa realiza análisis estáticos por el MEF. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 86 - 8.7 Anexo 7: Proceso de homologación 8.7.1 Homologación Es la autorización administrativa, previa a la matriculación del vehículo, que certifica que se cumplen las prescripciones técnicas establecidas. El objetivo de este proceso es garantizar que los vehículos nuevos, los componentes o unidades técnicas independientes que se comercialicen proporcionan un alto nivel de seguridad al usuario y protección a medioambiente 8.7.2 Certificación de vehículos En la homologación europea la Administración certifica el cumplimiento de las prescripciones técnicas establecidas. Los ensayos necesarios para dicha certificación los lleva a cabo un Servicio Técnico Notificado. Posteriormente a la homologación se realiza una conformidad de producción periódica con el fin de verificar que el vehículo, componente o unidad técnica independiente fabricado se ajusta al diseño homologado. Existen otros esquemas de certificación de vehículos en el mundo como la auto certificación en EEUU o procesos que son mezcla o variantes de estos dos anteriores. 8.7.3 Directiva 2007/46/CE Es una Directiva del parlamento Europeo y del Consejo del 5 de septiembre de 2007 por la que se crea un marco para la homologación de los vehículos de motor y de los remolques, sistemas, componentes y unidades técnicas independientes destinados a dichos vehículos. La homologación europea armoniza requisitos tanto técnicos como administrativos y elimina las barreras de comercio dentro de la UE. En la Directiva 2007/46/CE existen diferentes rutas para adaptarse a todos los tipos de fabricantes en función de los siguientes parámetros: ¿Qué se quiere homologar? – Categoría vehículo » Tipos » Variantes, versiones – Unitario o serie ¿Cómo se va fabricar? – 1 único fabricante – Varios fabricantes: Multifase ¿Dónde se va a vender? – Territorio nacional – CE ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 87 - Dentro de la Directiva 2007/46/CE podemos distinguir diferentes tipos de homologación: - Homologación Europea Homologación de Tipo CE Homologación de Tipo CE de Serie Corta - Homologación Nacional Homologación de Tipo de Serie Nacional Homologación Individual 8.7.4 Homologación de vehículos en la UE La homologación de Tipo Europea autoriza al fabricante a: - Producir vehículos del tipo especificado en la homologación. - Emitir Certificados de Conformidad (CoC) de sus vehículos asegurando que cumplen la legislación relevante. - Vender sus vehículos en la CE sin ninguna restricción ni tramite adicional. Para ello dicho fabricante debe cumplir dos requisitos fundamentales: - Cumplir los requisitos técnicos y administrativos y respetar el diseño aprobado. - Asegurar que la serie es producida ajustándose al diseño aprobado: Conformidad de la Producción (COP) Dicha homologación la solicita un fabricante o representante legal en un solo Estado miembro y los Organismos y Servicios Técnicos notificados, en España el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (Subdirección General de Calidad y Seguridad Industrial), evalúan, conceden y mantienen la homologación. 8.7.5 Fases en la homologación Se pueden distinguir las tres fases siguientes en un proceso de homologación: 1. Evaluación Inicial del fabricante. Es el primer contacto de la Administración con el fabricante con el fin de evaluar los medios y procesos de producción de éste. También se comprueba si el fabricante trabaja en base a un Sistema de Calidad 2. Cumplimiento requisitos técnicos. Las Directivas Europeas constituyen una serie de actos reglamentarios que el vehículo, componente o unidad técnica independiente que se quiere homologar debe cumplir. La verificación de este cumplimiento se lleva a cabo mediante la realización de ensayos por un Servicio Técnico Notificado. 3. Conformidad de la Producción con el tipo homologado. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 88 - Las Directivas establecen una serie de disposiciones para asegurar la calidad. La verificación de éstas se realiza mediante inspecciones a los fabricantes que han obtenido la homologación y la realización de ensayos cada cierto tiempo. 8.7.6 Requisitos Técnicos Existen multitud de Directivas Técnicas relativas a las distintas materias existentes en un vehículo y susceptibles de ser homologadas. - Seguridad Activa: Frenos, dirección, neumáticos… - Seguridad Pasiva: Choque frontal, lateral, protección a peatones… - Protección medio ambiente: Emisiones, nivel sonoro, EMC, reciclaje… - Otros: Alumbrado, masas y dimensiones, mandos, avisadores acústicos... Los requisitos exigibles en la homologación varían en función de diferentes parámetros como: la categoría del vehículo, el alcance de la homologación (territorio nacional o CE) y el número de vehículos a homologar (individual, serie corta o serie). 8.7.7 Tipos de Homologación Homologación de tipo de 1 sola vez: El procedimiento consiste en homologar un vehículo completo en una única operación. Solo hay 1 fabricante que es responsable de todas las Directivas particulares y de la homologación total. Homologación Multifásica: Consiste en obtener por etapas el conjunto completo de certificados de homologación de tipo CE para los sistemas, componentes y unidades técnicas independientes de un vehículo y que, en la fase final, tiene como resultado la homologación del vehículo completo. En este caso existen 2 (o más) fabricantes que se responsabiliza de su parte respectiva. Para poder realizar una homologación de este tipo debe existir acuerdo vinculante firmado entre las partes. Homologación Mixta: La homologación de uno o más sistemas se realiza en la fase final de homologación del vehículo completo, sin que sea necesario expedir certificados de homologación de tipo CE para dichos sistemas. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 89 - 8.8 Anexo 8: Modelo ficha de características ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 96 - ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 97 - 8.12 Anexo 12: Análisis de la accidentalidad de camiones de gran tonelaje Parece interesante conocer las cifras de accidentalidad del tipo de vehículos para los cuales se va a diseñar el dispositivo de protección trasera, para de alguna forma dejar patente la importancia del uso de dicho elemento. Por eso a continuación se presenta un estudio sobre la accidentalidad de camiones de gran tonelaje, en concreto de PMA superior a 3,5 Tn. Para realizar el estudio se van a utilizar datos de un ‘Análisis de la accidentalidad de camiones de masa máxima autorizada (PMA) superior a 3,5 toneladas’ en las carreteras de todo el ámbito nacional, presentado por la Fundación CIDAUT (Fundación para la Investigación y Desarrollo en Transporte y Energía) en 2007. Basado en la información de la base de datos de ‘Accidentes de circulación con víctimas’ de la Dirección General de Tráfico (DGT) sucedidos entre los años 2002 y 2004, ambos inclusive. 8.12.1 Introducción Los accidentes de tráfico suponen en nuestro país la principal causa de muerte para personas en plena madurez (25 – 44 años), especialmente entre los hombres. Por tanto, el problema de la mortalidad asociada a los accidentes de tráfico en España, no es sólo grave por las víctimas que genera sino también porque habitualmente son personas en plena madurez. A pesar de los esfuerzos que todos los sectores implicados dedican a labores de prevención de las consecuencias que pueden generar los accidentes de tráfico, éstos continúan siendo una gran lacra para la sociedad. Este estudio consiste en un análisis estadístico de la información existente en la base de datos de accidentes de circulación con víctimas de la Dirección General de Tráfico, sobre los accidentes con implicación de camiones de más de 3,5 toneladas de PMA. El estudio consta de las siguientes partes: En primer lugar se realizará una descripción general de la accidentalidad de este tipo de camiones en España. A continuación se realizará un estudio estadístico general de los accidentes en los que se han visto implicados camiones de PMA superior a 3,5 toneladas en nuestro país. Una vez analizadas las distintas tipologías de accidentes y tipo de vehículos implicados, se analizará detalladamente todos los aspectos relativos a la tipología de accidente de interés para este proyecto ‘accidente por alcance entre turismo y camión’. Por último se expondrán las conclusiones del estudio realizado. 8.12.2 Descripción general de la accidentalidad de camiones en España En este apartado se ofrecen unas cifras generales que describen la evolución temporal del número de accidentes en los que están implicados camiones de PMA superior a 3,5 toneladas en nuestro país. A continuación se exponen cifras del parque de vehículos de estas características para terminar con una comparativa de la gravedad asociada a los accidentes en lo que están implicados estos vehículos, con la de otros vehículos comunes en las carreteras nacionales. 8.12.2.1 Evolución temporal Examinando los datos recogidos por la Dirección General de Tráfico, durante los últimos años, se puede comprobar que el número de accidentes de tráfico en las carreteras españolas, así como el número de víctimas asociado a estos accidentes, ha venido disminuyendo ligeramente durante los últimos años. Sin embargo, los números absolutos de accidentes con víctimas, muertos y heridos siguen siendo muy altos en nuestro país. Así por ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 98 - ejemplo durante el año 2004, se produjeron más de 94.000 accidentes de tráfico, con el resultado de cerca de 140.000 víctimas, de las cuales 4.741 fueron mortales. Evolución de la accidentalidad en España. Si se realiza el mismo análisis pero teniendo en cuenta ahora sólo los accidentes en los que, al menos, un vehículo implicado era un camión de PMA superior a 3,5 toneladas, se obtiene que el comportamiento en nuestro país es similar al observado para todo tipo de accidentes. Por ofrecer algunas cifras, en el año 2.004 se produjeron 5.486 accidentes de este tipo, provocando 8.495 víctimas, de las cuales 724 fueron mortales. Evolución de la accidentalidad de camiones (PMA superior a 3,5t) en España. 8.12.2.2 Parque de camiones Por lo que respecta al parque de vehículos de estas características, España es el quinto país Europeo en el que más camiones de PMA mayor de 3,5 toneladas se registran, por detrás de Alemania, Reino Unido, Francia e Italia. En el siguiente gráfico se puede comparar el número de vehículos de este tipo registrados en Europa y en el resto de países Europeos para los años 2002, 2003 y 20043. Evolución temporal del número de camiones de PMA superior a 3,5 t registrados en los distintos países de Europa. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 99 - 8.12.2.3 Morbilidad de gravedad asociada A continuación, se va a estudiar a este tipo de vehículos desde el punto de vista de la gravedad que estos accidentes llevan asociados. Para ello se va a mostrar la evolución que el ratio ‘morbilidad de gravedad asociada’ posee en el tiempo a nivel nacional. Se define el ratio ‘morbilidad de gravedad asociada’ a un tipo de vehículo como ‘el número de muertos y heridos graves que se producen en accidentes en los que este tipo de vehículos está implicado por cada cien ocupantes (heridos o ilesos), independientemente del vehículo del que provengan, inmersos en un accidente de este tipo (al menos un vehículo de este tipo implicado) en las carreteras españolas’. La comparativa de este ratio se hará respecto a tres tipos de vehículos: camiones de PMA superior a 3,5 toneladas, turismos (por ser el tipo de vehículos más frecuente en el parque nacional) y motocicletas (al ser sus ocupantes un tipo de usuarios muy vulnerable en las carreteras). Evolución temporal del ratio ‘morbilidad de gravedad asociada’ a camiones de PMA superior a 3,5 toneladas, turismos y motocicletas. De este gráfico se deduce que en los accidentes en los cuales está implicado un camión de PMA superior a 3,5 toneladas, la proporción de heridos graves y muertos frente al número total de ocupantes que se producen es muy superior a la proporción asociada a los accidentes en los que ha habido turismos o motocicletas implicados. Por tanto, cuando se produce un accidente con, al menos, un camión implicado las consecuencias son más graves en relación al número de ocupantes involucrados. 8.12.3 Estudio estadístico general Como se ha comentado anteriormente, el presente análisis de accidentalidad de camiones de PMA superior a 3,5 toneladas se ha realizado utilizando la información contenida en la Base de Datos de Accidentes con Víctimas de la DGT, por ello, antes de exponer los resultados obtenidos, conviene explicar los criterios que se han seguido en el estudio de la Base de Datos y tener en cuenta las siguientes consideraciones: - La información que se va a utilizar a nivel nacional es únicamente la referente a la base de datos de ‘Accidentes de circulación con víctimas’ de la ‘Dirección General de Tráfico’ (DGT) entre los años 2002 y 2004, ambos inclusive. La información almacenada en esta Base de Datos es recogida por los ‘Equipos de Atestados de la Guardia Civil de Tráfico’ y de las ‘Policías Locales’ - Se consideran los siguientes vehículos como ‘camión de PMA superior a 3,5 toneladas’: - Camión (PMA >= 3.500 kg) sin remolque. - Camión (PMA >= 3.500 kg) con remolque. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 100 - - Camión cisterna sin remolque. - Camión cisterna con remolque. - Vehículo articulado. - Aquellos accidentes en los que haya estado implicado al menos un ‘camión de PMA superior a 3,5 Tn’ serán llamados en este informe ‘accidentes de interés’. Por otro lado, se denotará este tipo de camiones como ‘camiones de gran tonelaje’. - La información sobre las víctimas implicadas recogida en la base de datos de la DGT hace referencia sólo a lo observado transcurridas 24 horas después del accidente. De cara a estimar las cifras de víctimas a 30 días, hay que utilizar una serie de factores de corrección periódicamente actualizados por la DGT. Una vez hechas todas las aclaraciones anteriores, se presentan a continuación algunas cifras de carácter general sobre los accidentes de camión de PMA superior a 3,5 toneladas. 8.12.3.1 Gravedad y tipología Durante el periodo de estudio se observa que mientras que en los accidentes de todo tipo de vehículos ocurridos en las carreteras españolas entre los años 2.002 y 2.004, el 25% fueron accidentes mortales o graves, en los ‘accidentes de interés’ este porcentaje se elevó hasta un 38%. Esto ya se había comprobado en el apartado anterior ‘Morbilidad de gravedad asociada’. Porcentaje de gravedad según el tipo de vehículo implicado. Por otro lado, al estudiar la tipología de accidente en el que este tipo de vehículos se han visto implicados, se observa que los tipos de ‘accidentes de interés’ que mayor gravedad causan (heridos graves y víctimas mortales) son: ‘colisiones frontolaterales’, ‘colisiones por alcance’, ‘salidas de calzada’ y ‘colisiones frontales’. Tipos de accidentes con camiones de gran tonelaje. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 101 - Y que son las ‘colisiones frontolaterales’, las ‘salidas de calzada’ y las ‘colisiones por alcance’ los tipos de accidentes más comunes, mientras que las ‘colisiones frontales’ y las ‘colisiones frontolaterales’ son los que mayor mortalidad ocasionan. Estos escenarios comprenden casi un 70% de los accidentes en los que al menos se ha producido una víctima mortal o herida de gravedad. Configuraciones de los distintos tipos de accidentes con víctimas heridas graves o mortales en los que al menos existe un camión implicado. En el gráfico siguiente se muestra el porcentaje que estos cuatro tipos de accidentes suponen de los accidentes de gravedad en los que se han visto implicados estos vehículos (cifra cercana al 50%). Como ya se ha citado, hay que considerar que las tipologías ‘salidas de calzada’, ‘frontolaterales’ ‘frontales’ y ‘por alcance’ suponen casi el 70% de los accidentes de gravedad (con heridos graves o mortales) y el 72% de las víctimas heridas graves o muertas de los accidentes a estudio, habiéndose analizado de éstos las más frecuentes (con base en el tipo de oponente) para obtener determinadas conclusiones sobre la problemática de los accidentes de tráfico de camiones. Tipología de accidentes de gravedad (graves o mortales) de camiones de gran tonelaje. 8.12.3.2 Tipos de vehículos A través de este análisis se pretende conocer los vehículos que están implicados en los accidentes con víctimas en los que ha estado implicado, al menos, un ‘camión de PMA superior a 3,5 Tn’. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 102 - Distribución del tipo de vehículo implicado en los accidentes con víctimas de camiones de gran tonelaje. Como se observó en la tabla anterior, los tipos de accidentes más graves fueron ‘colisiones frontolaterales’, ‘colisiones por alcance’, ‘salidas de calzada’ y ‘colisiones frontales’, en la tabla siguiente se muestra la distribución del tipo de vehículos implicados únicamente respecto a los accidentes de gravedad (con víctimas graves y mortales): Tipo de vehículos implicados en los accidentes de gravedad más frecuentes de camiones de gran tonelaje. De esta tabla se deduce que las ‘colisiones frontolaterales’, ‘frontales’ y ‘colisiones por alcance’ de gravedad (heridos graves o muertos) más frecuentes se produjeron en una amplísima mayoría entre camiones de gran tonelaje y turismos. 8.12.4 Estudio estadístico detallado: Accidentes por alcance Analizadas las principales cifras de accidentalidad de estos vehículos, a continuación se va a profundizar en el conocimiento de las causas y de los escenarios en los que se producen los accidentes más frecuentes desde el punto de vista de la gravedad. Con base a los datos del apartado anterior, los tipos de accidentes graves más frecuentes son: - Salidas de calzada de gravedad de un camión de PMA superior a 3,5 t: Este tipo de accidentes supone cerca del 16% del total de los accidentes de gravedad en los que se ha visto implicado un camión de estas características. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 103 - - Accidentes frontolaterales de gravedad entre un camión de PMA superior a 3,5 t y un turismo: Engloban al 13% del total de los accidentes de camiones (graves o mortales). - Accidentes frontales de gravedad entre un camión de PMA superior a 3,5 t y un turismo: Suponen el 9% del total de los accidentes mortales o con heridos graves en los que ha habido implicado un camión. - Accidentes por alcance de gravedad de un camión de PMA superior a 3,5 t contra un turismo: Este tipo de accidentes suponen sobre el 7% del total de los accidentes mortales o con heridos graves de camiones. Y es de esta última tipología de la que se va a realizar el estudio estadístico detallado. Ya que en este tipo de colisión, cuando es el turismo el que impacta con la parte trasera del camión, entra en escena el dispositivo antiempotramiento que el camión lleva colocado en su parte trasera y cuya misión es la de evitar, como su propio nombre indica, que el turismo se empotre debajo de la caja del camión. Colisión por alcance turismo - camión 8.12.4.1 Consideraciones previas En adelante, ‘accidentes de gravedad’ se referirán a aquellos accidentes en los que ha habido implicado, al menos, una víctima grave o mortal, independientemente del tipo de vehículo implicado. De igual manera, se referirán como ‘accidentes de interés de gravedad’ a los ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 104 - accidentes de interés de este proyecto, es decir, accidentes en los que ha habido implicado al menos un camión de PMA superior a 3,5 t y en los que se ha producido, al menos, una víctima grave o mortal, independientemente del vehículo del que proceda. La recogida de información a través del ‘cuestionario estadístico’ imposibilita el identificar qué vehículo es el impactado y qué vehículo es el que impacta, es por ello que la información con la que se va a trabajar en este apartado engloba tanto a los accidentes en los que el camión colisiona por alcance con un turismo como aquellos que ocurren a la inversa. A continuación se pretende caracterizar los impactos por alcance de gravedad entre los camiones de gran tonelaje y los turismos. 8.12.4.2 Localización espacial Un primer estudio sobre la base de datos de la DGT muestra que el 93% de los accidentes son en zona interurbana. De ellos, los más frecuentes son los sucedidos por una parte en las autopistas y autovías y por otra en las carreteras convencionales. Localización de los accidentes por alcance entre camiones de gran tonelaje y turismos. Se denota en este apartado como ‘accidentes por alcance de interés’ a aquellos accidentes por alcance entre un camión de PMA superior y un turismo, en los que ha habido heridos graves o mortales y que han ocurrido en autovías, autopistas o vías convencionales de zona interurbana. 8.12.4.3 Tipo de Calzada A la hora de estudiar determinados aspectos de la calzada en la cual se produjeron los accidentes por alcance, cabe diferenciar entre los ocurridos en autovías y autopistas y los sucedidos en carreteras convencionales. A partir del gráfico siguiente se deduce que gran parte de los accidentes por alcance en las autovías-autopistas se producen en tramos rectos, mientras que en los sucedidos en carreteras convencionales destaca que una buena parte de ellos (35%) se produjeron en intersecciones. Alineación de la calzada en accidentes por alcance de interés. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 105 - En cuanto al estado de la superficie en estas colisiones se tiene que, en el 90% de las colisiones en autovías-autopistas la superficie está seca, mientras que en el caso de las carreteras convencionales este porcentaje se reduce hasta el 78% (ocurriendo que en más del 20% de las mismas la calzada estaba húmeda). Relativo a las circunstancias especiales que pueda presentar la calzada, destaca el hecho de que en el 2% de las colisiones en autovías-autopistas como en carreteras convencionales la calzada presentaba un fuerte descenso, al igual que era también un 2% las ocasiones en las que existía un cambio de rasante (aunque sólo en el caso de las carreteras convencionales). Pudiéndose pensar ‘a priori’ en una asociación entre una situación de alta densidad de circulación y la ocurrencia de los accidentes por alcance, ocurre que tan sólo en el 7% de las colisiones ocurridas en autovías-autopistas la circulación era densa (un 3% en convencionales), mientras que la circulación era congestionada en un 2% de las colisiones tanto en autovías-autopistas como en convencionales. En cualquier caso, las cifras indican que tan sólo en 1 accidente de todos los ocurridos por alcance se señaló al estado de la vía como causa directa del accidente. 8.12.4.4 Luminosidad, visibilidad, factores atmosféricos y superficie. La distribución que poseen los accidentes respecto a los factores atmosféricos y la luminosidad más frecuentes se muestra en la tabla siguiente. Ambos aspectos influyen directamente en la visibilidad de los conductores de los camiones y turismos en estos accidentes y, por lo tanto, en ser posibles factores de riesgo a la hora de sufrir una colisión. Factores atmosféricos en las colisiones por alcance. Parece lógico pensar que aquellas condiciones atmosféricas que puedan influir en el aumento de la distancia de frenado (como se vio anteriormente en el caso de carreteras convencionales, en el 20% de los casos la calzada estaba húmeda) podrían considerarse factores de riesgo. Sin embargo, al no disponer de datos de exposición tanto en días de lluvia como en días secos, no se puede determinar con seguridad si este factor influye en que ocurra o no el accidente. Citar que de los 392 accidentes por alcance de interés, tan sólo en tres de ellos se acusó a los factores atmosféricos como una de las causas del accidente. Pero es la variable ‘visibilidad restringida’ la que aporta información directa sobre este aspecto de visión, así, las cifras indican que en el 92% de los accidentes no hubo problemas de visión, siendo la ‘configuración del terreno’ y los ‘factores atmosféricos’ los que restringieron la visibilidad en el 6% de las ocasiones. Por tanto, no parece probable que este factor sea una potencial causa de accidentes por alcance. 8.12.4.5 Tipo de conductor El tipo de conductor que está involucrado en las colisiones por alcance es un varón (97%), profesional (por cuenta ajena: 70% y por cuenta propia: 25%), y con una edad perteneciente al grupo de 36 a 50 años. ANEXOS La protección trasera frente al empotramiento - 112 - 8.14 Anexo 14: Planos del dispositivo y esquema de montaje En las páginas siguientes se adjuntan todos los planos que deben incluirse en la ficha de características del dispositivo.