Análisis de las deformaciones de los vehículos implicados en un accidente de tráfico

¿Cómo puede ayudarnos el análisis de las deformaciones de los vehículos implicados en un siniestro vial?

A la hora de reconstruir un accidente de tráfico, el análisis de los daños y las deformaciones de los vehículos es una pieza principal en el estudio del perito reconstructor. Estas deformaciones nos ayudarán a aplicar unos métodos energéticos de análisis que permitirán determinar la dinámica del accidente, calcular las velocidades de entrada a la colisión de cada uno de los vehículos implicados en el siniestro o incluso establecer una posterior asociación del siniestro con las lesiones de sus ocupantes.

Algunos conceptos clave para tener en cuenta en el estudio de las deformaciones que se producen en un siniestro vial 

Antes de entrar a comentar algunos de los estudios y modelos que pueden ayudarnos a entender cómo medir las deformaciones derivadas de un accidente de tráfico es importante que entendamos y tengamos en cuenta los siguientes conceptos:

• Coeficiente de restitución: es el coeficiente que mide la conservación de la energía cinética del vehículo después del choque o colisión, con unos valores que van del 0 al 1. Cuando el coeficiente sea 1, la restitución será completa y podremos hablar de un choque puramente elástico (no habrá deformación permanente). Por el contrario, cuando el coeficiente sea 0 no existirá restitución y diremos que el choque ha sido plástico o inelástico (toda la energía cinética se habrá transformado, pues, en energía de deformación, calorífica y sonora).
• Coeficiente de rigidez: es la medida que cuantifica la resistencia de una estructura al aplicarle una Fuerza, a razón del desplazamiento que le comporte. La rigidez de una estructura es un indicador variable que dependerá del tipo de material con la que está fabricada la estructura, de la longitud y la configuración de su forma, del grosor de la sección transversal de sus partes, de la zona de impacto…
• EES (Equivalent Energy Speed o velocidad de energía equivalente): Es la velocidad que iguala la energía cinética del vehículo con la energía absorbida en la deformación.
• EBS (Equivalent Barrier Speed o velocidad equivalente contra barrera): Es la velocidad que iguala la energía cinética del vehículo con la energía absorbida en la deformación plástica en la colisión de un vehículo contra una barrera rígida. Se trata de velocidades que se determinan a través de ensayos crash-test.
• Solapamiento (offset): se trata del porcentaje de la anchura del vehículo que entra en contacto directo en el momento de la colisión. Se entiende que el total de la anchura será el 100 % de solapamiento.
• Arqueamiento: llamamos arqueamiento a la deformación inducida superior a 10 cm en el lateral opuesto al impactado en un vehículo como consecuencia de una colisión.

Consideraciones previas para medir las deformaciones de los vehículos implicados en un siniestro vial

Equipamiento

Como material básico para realizar las mediciones, mencionaríamos: una cámara de fotos para recoger los daños, una plomada, dos cintas métricas y/o cinta adhesiva de color en algunos casos.

Este material nos serviría, en una colisión frontal, por ejemplo, para trazar una línea de referencia paralela al eje trasero del vehículo (si la colisión fuese posterior la línea de referencia se tomaría paralela al eje delantero); colocando en el suelo una cinta métrica, para, con la segunda cinta métrica, realizar las mediciones de las deformaciones ayudados de una plomada.

También se pueden medir estas deformaciones mediante una barra de medición de deformaciones, cogiendo la referencia del eje más alejado a la zona deformada o ya, como estamos viendo en las nuevas tendencias, sirviéndonos de un escáner 3D, que nos da una imagen tridimensional del vehículo y de sus deformaciones. En esta misma línea, aún sin disponer de escáner cabe mencionar que existen softwares informáticos que, a través de fotografías tomadas con una cámara normal, generan una imagen 3D del vehículo y sus deformaciones.

Estudios y métodos existentes para la reconstrucción de siniestros viales a partir de las deformaciones de los vehículos implicados 

Los estudios de Kenneth L. Campbell y R.R. McHenry:

Las primeras aproximaciones al análisis de deformaciones permanentes en vehículos siniestrados hay que atribuirlas a Kenneth L. Campbell, quien después de los datos que obtuvo a partir de ensayos de colisión frontal contra barrera rígida realizadas en General Motors, formuló una ecuación lineal que le permitió establecer un modelo numérico que relacionaba la profundidad de la deformación (d) con la velocidad de impacto (v).

Así: v= b₀ + b₁d

Donde b₀ es la velocidad máxima a la que se puede verificar una colisión sin que se originen deformaciones permanentes (coeficiente de deformación elástica) y b₁ es el coeficiente de deformación plástica.

Esta teoría fue utilizada posteriormente por Raymond McHenry para modelizar el comportamiento de los vehículos a partir de un sistema compuesto por una masa y un muelle que absorbe energía cinéticas al deformarse durante la colisión. McHenry extrapoló la relación de proporcionalidad entre deformación y velocidad a una nueva relación, también proporcional, entre deformación y fuerza actuante en el impacto. Así, según McHenry existe un valor de fuerza para el cual solo hay deformación elástica (no permanente) y, una vez superado ese valor de fuerza, la relación de dependencia entre fuerza y deformación es lineal.

McHenry establece, pues, que:

F= A+BD

Donde:

• F es la fuerza que produce la deformación
• A es el coeficiente de deformación elástica
• B es el coeficiente de deformación plástica
• D es la profundidad de la deformación

Cabe decir que estos indicadores de la rigidez o solidez estructural de un vehículo varían en función del modelo de vehículo, versión, año de fabricación, partes del vehículo afectadas en la colisión (no es el mismo valor de rigidez del paragolpes que del chasis de un mismo vehículo implicado en un siniestro)… Por lo tanto, será necesario para el perito trabajar a partir de estadísticas suficientemente contrastadas, que se ajusten a la realidad del vehículo implicado en el accidente, para que los resultados obtenidos sean rigurosos.

Es a partir de este modelo desarrollado por McHenry que podremos obtener la ya mencionada EBS (o velocidad equivalente de barrera), cuando nos encontremos con el choque de un automóvil frente a una barrera fija que no absorbe energía y que es de masa infinita. Este es un concepto que a los peritos reconstructores nos resulta especialmente útil para determinar la severidad de un impacto y la probabilidad de que cause lesiones importantes en los ocupantes del vehículo siniestrado.

Donde v1 es la velocidad de colisión contra la barrera fija indeformable, E1 es la energía de deformación y M1 es la masa del vehículo.

Por otro lado, a partir de los estudios de McHenry, en caso de que conozcamos la energía absorbida pero no la velocidad, podremos resolver también esta incógnita, si igualamos las expresiones de energía cinética y energía absorbida.

A partir de estos estudios de McHenry se ha desarrollado un método gráfico para medir las deformaciones producidas, el cual consiste en obtener 2 puntos de la recta de deformación producida para calcular los coeficientes de rigidez.

Antes de acabar con el método de McHenry, es importante subrayar que su modelo solo permite obtener resultados precisos en el caso de colisiones frontales con un 100% de superposición, en tanto que el modelo no tiene en cuenta la anchura de la zona afectada, sino solo la profundidad de la deformación.

 

El método analítico de Rudolf Limpert: 

Se trata de un método del ingeniero estadounidense Rudolf Limpert perteneciente a la NHTSA, quien reconstruyó más de 3.500 accidentes. Dicho método parte de obtener una fórmula que reproduzca con fidelidad la forma de la curva real deformación-velocidad, en tanto que existen diferentes curvas que reflejan las diferentes rigideces de los automóviles según cuál haya sido la zona de impacto implicada. Es un método que, bien nos puede dar un primer rango de valores en los que se encuentra la velocidad, bien nos puede ayudar a contrastar y comprobar los resultados obtenidos por otras vías.

A partir del método desarrollado por Limpert, se recogen diferentes ecuaciones, según el tipo de colisiones y vehículos:

• Colisión frontal:

• Colisión posterior (todos los turismos):

• Colisión lateral (todos los turismos):

• Embestida de una motocicleta contra el lateral de un turismo (aplicable para velocidad superior a 25 km/h)

Donde:

V_m es la velocidad de la motocicleta; y b es la batalla (reducción de la motocicleta por colisión en metros).

Aplicación del método energético midiendo las deformaciones de los vehículos implicados en un siniestro vial

Antes de continuar explicando el desarrollo del método para medir deformaciones y obtener resultados en la reconstrucción de un siniestro vial es importante especificar que los coeficientes de rigidez obtenidos mediante ensayos en los modelos explicados hasta ahora tienen en cuenta las siguientes restricciones:

-la rigidez de los vehículos es prácticamente uniforme en toda la anchura afectada por la colisión

-la fuerza actúa perpendicularmente a la superficie del vehículo

-la deformación residual del vehículo se mide perpendicularmente a la zona sin deformar

-la profundidad de deformación es aproximadamente constante desde el suelo del vehículo hasta el capó, techo o tapa del maletero, según se trate de un impacto frontal, lateral o trasero

-se consideran inapreciables las fuerzas exteriores al sistema compuesto por los vehículos que colisionan, lo cual se suele cumplir para colisiones a alta velocidad.

-el trabajo realizado por la fuerza que actúa en la deformación es igual a la fuerza (F) multiplicada por la longitud a lo largo de la cual actúa (profundidad de la deformación) y extendida a toda la superficie (L)

Cómo determinar el plano deformado

La determinación del plano deformado será más sencilla cuando nos enfrentemos a una colisión frontal o lateral, mientras que la reconstrucción se tornará más complicada cuando la zona de impacto se localice en el vértice del vehículo. Es muy importante la determinación del plano deformado, pues los coeficientes de rigidez de los vehículos (frontales, laterales o posteriores) son distintos, como ya hemos dicho, dependiendo de la zona de impacto.

Según protocolo, determinaremos el plano deformado partiendo de este orden:

-Si se puede determinar con exactitud el área de contacto inicial, se tomará esta como plano.

– En caso contrario, se determinará la dirección del vector impulso en su impacto principal: si éste forma un ángulo inferior a los 45º con el eje longitudinal del vehículo, se referenciará un plano frontal o posterior según el caso; si el ángulo es superior a 45º, se utilizará el plano lateral.

-En los casos en los que lo anterior no es viable, se utilizará el plano donde la deformación sea más grande.

Medir la anchura de la zona deformada 

La anchura incluye dos zonas: la zona del daño directo y la zona contigua.

Al observar los daños en el vehículo se pueden observar tres posibilidades:

• • Daños en dimensión: los daños observados (directos + contiguos) no han significado la reducción o ampliación de la geometría del vehículo en cualquiera de sus lados (frontal, lateral o posterior). En estos casos el valor L será la medida que incluya la longitud de los daños directos y los contiguos.
  • Daños subdimensionados: cuando los daños observados han comportado la reducción de la geometría del vehículo (frontal, lateral o posterior).
  • Daños sobredimensionados: cuando los daños observados han comportado la ampliación de la geometría del vehículo (frontal, lateral o posterior).

En estos dos casos el valor L será la medida que consta en la ficha técnica, según el sitio donde se hayan producido los daños.

Determinar la altura de la zona deformada 

• En las colisiones frontales o posteriores, la altura de la medición será la del parachoques, siempre teniendo en cuenta también la altura del parachoques del otro vehículo implicado,. Así, en caso de colisión camión-turismo, las deformaciones más graves en el turismo se encontrarán en una posición más alta.
• En las deformaciones laterales la medidas se realizarán a la altura de la planta del vehículo.
• En las deformaciones de vehículos a diferente altura, si la diferencia entre las profundidades de las deformaciones es superior a 10 cm, se tendrá de realizar media ponderada de las dos mediciones.

Utilización de la línea de referencia

En aquellos casos donde no sea posible determinar la profundidad de la deformación del vehículo de forma inmediata, por ser esta de considerable tamaño, se establecerá una línea de referencia a una distancia arbitraria del eje posterior en caso de colisión frontal (o de otra parte del vehículo que no se haya deformado), para obtener las medidas reales de deformación al restarle la diferencia.

Medición de la profundidad de la deformación partiendo de los datos anteriores 

Determinada la anchura, la altura y la línea de referencia, se procederá a realizar la medición de la profundidad de las deformaciones. Para perfiles regulares se podrán tomar 2 o 4 mediciones, mientras que para perfiles irregulares se tomaran 6. Las medidas se realizarán a intervalos equidistantes, coincidiendo con el inicio y el final del perfil deformado (convendrá al perito ir haciendo un croquis para facilitar la toma y comprensión de todos los datos).

El convenio que se sigue para la numeración de las medidas es el siguiente:

• En impactos delanteros o posteriores la numeración se hará de izquierda a derecha, siguiendo la misma perspectiva que tiene el conductor desde el interior.
• En impactos laterales la numeración irá de detrás hacia delante.

Además:

• Será importante medir las partes rígidas del vehículo y no las partes plásticas.
• En el caso de deformaciones laterales severas tendremos en cuenta el arqueamiento de la estructura. Trazaremos una línea de referencia que una los dos vértices del lateral deformado para considerar la energía utilizada en el arqueamiento de la estructura del vehículo.
• Determinaremos la dirección de la fuerza principal (vector impulso)
• Determinaremos el ángulo, lo cual servirá para cuantificar correctamente la energía disipada en la deformación.

Partiendo de los supuestos y consideraciones mencionados hasta aquí y en función de 2, 4 ó 6 medidas de la profundidad de deformación residual del vehículo, se llega a las siguientes fórmulas:

• Disponiendo de 2 cotas de deformación:

 

• Disponiendo de 4 cotas de deformación:

• Disponiendo de 6 cotas de deformación:

Este método es válido para impactos frontales o laterales con amplias zonas de contacto, pero no para áreas de impacto estrechas, como el impacto contra un poste o el impacto de una motocicleta.

Deformaciones producidas por choque con poste, árbol, farola…

Los sistemas de cálculos son bastante imprecisos en las deformaciones producidas en estos casos, pudiendo existir un error de entre el 20 y el 30 %, debido a la contundencia en la intrusión de este tipo de objetos en las estructuras de los vehículos durante el choque. Para evitar dicho error, se considera como anchura de la deformación (L) toda la anchura del vehículo y posteriormente se reduce la velocidad resultante en un 30 %.

 

Medición de las deformaciones en las motocicletas

En caso de deformación frontal o posterior, compararemos la distancia entre ejes con la original de la ficha técnica.

En caso de deformación lateral, compararemos el eje longitudinal de la motocicleta original con el de la motocicleta accidentada, obteniendo los grados de torsión.

En base a estudios realizados y preexistentes, podremos comparar la reducción de la distancia entre ejes con la EES (velocidad de energía equivalente), de forma genérica y aproximada.

 

Referencias bibliográficas

IGLESIAS PULLA, A.: Propuestas de mejora en la investigación de accidentes de tráfico en España

MUÑOZ GUZMÁN, T.: Cálculo de la velocidad en la investigación de accidentes de tráfico

SÁNCHEZ MARTÍ, J.: Aplicación de los cálculos de velocidad a la reconstrucción de accidentes. El informe pericial

TOLEDO CASTILLO, F et al.: Manual de investigación y reconstrucción de accidentes de tráfico