Airbag

DIFERENCIALES AUTOBLOQUEANTES1Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ2SEGURIDAD PASIVA

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ3SEGURIDAD PASIVAEl cinturón X4 Criss Cross es un cinturón convencional de tres puntos complementado con otro cinturón de pecho diagonal que va desde el hombro hasta la cadera. El cinturón Centre Buckle V4 tiene una forma en V se porta sobre los hombros como las cintas de una mochila y está convenientemente unido con un sistema de bloqueo a lo largo de la pelvis y las caderas. Ambos tipos de cinturones están equipados con sensores que indican si están adecuadamente bloqueados en su lugar

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ4SEGURIDAD PASIVATipos de cinturones de seguridadCinturón de dos puntos.-Es el que se coloca sobre las caderas del pasajero. Se lo sigue utilizando principalmente en los aviones y en los autobuses. Se le ha criticado por causar la separación de la espina lumbar, causando a veces parálisis (conocida como "síndrome del cinturón de seguridad").

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ5SEGURIDAD PASIVACinturón de tres puntos.-La aportación más importante de Volvo al universo de la seguridad del automóvil es el cinturón de tres puntos de anclaje. La marca sueca decidió montar de serie en todos sus coches este efectivo sistema de retención de las personas en 1959. Desde esa fecha, no se ha inventado ningún otro mecanismo que pueda igualarlo en efectividad.En los años cuarenta, el PV 444 destacó por sus interesantes soluciones en materia de seguridad. El popular modelo de Volvo sorprendió al mundo con algunos de sus elementos de serie, como el parabrisas laminado. Además, la carrocería disponía de una estructura contra impactos.El 140 de 1966 marcó nuevas referencias de seguridad. Este modelo montaba un infalible sistema de frenos con doble circuito. El habitáculo destacaba por su resistencia contra colisiones, mientras que el frontal y la zona trasera disponían de estructuras deformables para absorber la energía de los choques. Sus asientos incorporaban apoyacabezas.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ6SEGURIDAD PASIVAFuncionamiento.-El trabajo de un cinturón de seguridad es esparcir la fuerza de parada por diferentes partes de tu cuerpo para minimizar los daños.Un cinturón de seguridad tradicional se compone de una cinta que recorre el abdomen desde el hombro a la pelvis donde va fuertemente fijada a la estructura del coche. Cuando el cinturón está puesto correctamente, la fuerza de parada se aplica mayoritariamente al torso, pero al extenderse por una parte amplia del cuerpo, la fuerza no se concentra en un solo área, reduciendo los daños.El material con el que están hechos los cinturones es flexible, por lo que en caso de parada súbita, se estira haciendo mitigando la violencia del la parada. Tienen la habilidad de extenderse y retraerse. Si te inclinas hacia delante despacio, el cinturón permitirá este movimiento, pero en caso de colisión, el cinturón se quedará fijado y te mantendrá en el sitio. Veremos a continuación como lo hace.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ7SEGURIDAD PASIVAEl material con el que están hechos los cinturones es flexible, por lo que en caso de parada súbita, se estira haciendo mitigando la violencia del la parada. Tienen la habilidad de extenderse y retraerse. Al inclinarse hacia adelante despacio, el cinturón permitirá este movimiento, pero en caso de colisión, el cinturón se quedará fijado y te mantendrá en el sitio. Veamos a continuación como lo hace.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ8SEGURIDAD PASIVAExtender y retraer con un cinturón de seguridad.-En un sistema sencillo, la cinta del cinturón está conectada a un mecanismo retractor. El elemento central de este retractor es la bobina, la cual está enganchada con una de las puntas de la cinta. Dentro del retractor, un resorte aplica una fuerza de rotación a la bobina por medio de un muelle. Esto sirve para rebobinar la correa que quede suelta y mantenerla ajustada.Cuando se tira de la correa hacia fuera, la bobina gira y pone el resorte en la misma dirección. La bobina giratoria desenrolla el muelle interno que hace la fuerza de sujeción. El resorte quiere volver a su posición original por lo que se nota que se resiste al destensar la correa. Al soltar el cinturón, volverá a su posición original.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ9SEGURIDAD PASIVAEl retractor tiene un mecanismo de bloqueo que impide que la bobina gire cuando el coche tiene una colisión. Hay dos tipos de mecanismo de bloqueo utilizado hoy en día:Sistema por movimiento de coche.-El primer sistema mencionado bloquea la bobina cuando el coche desacelera de forma rápida (en un accidente por ejemplo). El elemento central es un péndulo con peso. Cuando el coche se detiene súbitamente, la inercia hace que el péndulo vaya hacia delante. Al otro lado del péndulo, hay un amarre que queda enganchado a la bobina impidiendo que se mueva. Las imágenes muestran un ejemplo de este proceso.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ10SEGURIDAD PASIVASistema por movimiento del cinturón.-El segundo sistema bloquea la bobina cuando alguien tira de la correa. En la mayoría de sistemas, la activación es la velocidad de la bobina de rotación. El elemento central es un dispositivo centrífugo, el cual es simplemente un pequeño pivote con peso montado en la bobina de rotación. Cuando la bobina gira despacio, el pivote no nota este movimiento. Un muelle lo mantiene en esa posición, pero cuando hay un movimiento más brusco en la correa haciendo que la bobina gire más deprisa, la fuerza centrífuga lleva el la parte final de pivote con peso hacia fuera.El peso empuja una pieza montada en el retractor, la cual está conectada a una pieza metálica deslizante que mueve una parte dentada. Según se haga el movimiento, la parte dentada queda anclada a la bobina impidiendo su rotación

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ11SEGURIDAD PASIVALímites de carga.-En algunos accidentes, cuando un coche colisiona contra un obstáculo a una gran velocidad, un cinturón de seguridad puede infligir daños serios. Cuanto mayor sea la velocidad, más fuerza se necesita para al pasajero. En otras palabras, cuanto más rápido vaya en el impacto, con más fuerza el cinturón se pegará al pasajero.Algunos sistemas de cinturones usan límites de carga para minimizar las posibles heridas causadas en accidentes. La idea básica es liberar algo más de correa cuando una gran fuerza es aplicada en el cinturón. Con el paso de los años, los cinturones de seguridad han demostrado ser uno de los dispositivos de seguridad más importantes en coches y camiones, aparte del airbag. Aunque no son infalibles, todavía se están produciendo mejoras en el diseño.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ13SEGURIDAD PASIVACon el paso de los años, los cinturones de seguridad han demostrado ser uno de los dispositivos de seguridad más importantes en coches y camiones, aparte del airbag. Aunque no son infalibles, todavía se están produciendo mejoras en el diseño.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ14SEGURIDAD PASIVAAsientos anti-latigazo: Los nuevos asientos WHIPS (whiplash Protection sistem) han mostrado eficacia en las pruebas realizadas.Un mecanismo ubicado en los asientos delanteros que se activa al producirse un impacto posterior, desplaza el respaldo produciendo una absorción de energía que disminuye el rebote y por lo tanto la magnitud de la flexión.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ15SEGURIDAD PASIVAApoyacabeza.-Tras un impacto trasero, al mismo tiempo que el respaldo del asiento empuja hacia delante el torso del ocupante el apoyacabeza hace lo propio con la cabeza y, en el caso ideal, no se produce ningún movimiento tronco-cabeza.En el año 2001 los principales clubes de automovilistas europeos participaron en el programa Euro-TEST, un estudio sobre la eficacia de los apoyacabeza. La prueba dinámica consistió en un vehículo circulando a 30 km/h que alcanza a otro que se encuentra detenido, y donde se ha instalado un muñeco antropomórfico o dummy del tipo Hybrid III, que representa las características físicas (peso y dimensiones) de un hombre adulto medio. Se realizaron dos pruebas para cada asiento-apoyacabeza:

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ16SEGURIDAD PASIVA1- Ajuste óptimo del apoyacabeza: parte superior del apoyacabeza a la misma altura que la parte superior de la cabeza del dummy; Apoyacabeza tan cerca de la cabeza como sea posible.2- Ajuste desfavorable del apoyacabeza: tan bajo y lejos de la cabeza como sea posible. Se define como sistema activo aquel que dispone de algún tipo de mecanismo móvil destinado a aumentar la protección frente a lesiones; Como por ejemplo acercar el apoyacabeza hacia la nuca del ocupante cuando su espalda durante una colisión trasera comprime el respaldo del asiento y actúa a modo de palanca desplazando el apoyacabeza hacia arriba y hacia delante. En caso contrario se habla de sistema pasivo (8)

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ17SEGURIDAD PASIVAUna distancia mayor de 10 cm. entre la nuca y el apoyacabeza incrementa notablemente el riesgo de padecer latigazo cervical. Es aconsejable una mínima distancia (4 cm.) por motivos de comodidad y libertad de movimientos de la cabeza. Los resultados demuestran que los sistemas activos ofrecen un nivel de protección cervical superior al de los sistemas pasivos, y por lo tanto reducen el riesgo de sufrir latigazo cervicalEs preciso que la distancia entre la cabeza y el apoyacabeza antes de la colisión sea mínima.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ19SEGURIDAD PASIVACarrocería de deformación programada (mosgoogle right).-Cuando se produce un accidente y el vehículo impacta un objeto rígido, su estructura se somete a una violenta desaceleración, la cual es finalmente transmitida a sus ocupantes. En estos casos, la estrategia considerada en el diseño de los vehículos actuales para proteger a sus pasajeros es dotarlos de zonas de deformación programada en sus extremos, y de un habitáculo rígido que asegure la integridad de la cabina. Las zonas de deformación programada se ubican en el sector delantero y trasero del vehículo, y están diseñadas para absorber la mayor cantidad de energía posible en caso de impacto. La absorción de energía se realiza principalmente a través de las deformaciones de piezas específicamente diseñadas para cumplir esta función, junto con la dispersión de las cargas hacia los demás sectores del vehículo.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ20SEGURIDAD PASIVALa absorción de parte de la energía del impacto efectuada por las zonas de deformación programada, permite reducir la cantidad de energía que deberá absorber el compartimento de pasajeros, y finalmente los ocupantes. Esto se traduce en pasajeros expuestos a aceleraciones de menores magnitudes, lo cual reduce la gravedad del impacto que “sienten” los pasajeros del vehículo.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ23SEGURIDAD PASIVAHabitáculo indeformable.-Como se comentaba en el caso de las zonas de deformación programada, los vehículos actuales están formados por zonas “blandas” para absorber la energía del impacto y zonas “duras” para proteger a los ocupantes de las consecuencias de este. El habitáculo de pasajeros, como puede esperarse, es la principal zona “dura” del vehículo. La función del habitáculo es mantener la integridad de los pasajeros en caso de accidente y permitir que los demás sistemas de seguridad pasiva que equipa el vehículo puedan cumplir su función correctamente.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ24SEGURIDAD PASIVAEl habitáculo de pasajeros se diseña formando una jaula de seguridad alrededor de ellos, utilizando aceros de alta resistencia y espesores elevados. Se busca que el compartimento de pasajeros mantenga su forma en caso de impacto o volcamiento, evitando la intrusión de elementos tanto externos como internos (pedales o motor) al habitáculo.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ25SEGURIDAD PASIVA AIRBAGEl sistema de airbag se compone de:Detectores de impacto situados normalmente en la parte anterior del vehículo, la parte que empezará a decelerarse antes en caso de colisión aunque cada vez se ponen más sensores, distribuidos por todo el vehículo de manera que no se produzcan errores en su activación.

Dispositivos de inflado, que gracias a una reacción química producen en un espacio de tiempo muy reducido gran cantidad de gas (de un modo explosivo).

Bolsas de nylon infladas normalmente con nitrógeno resultante de la reacción química.Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ26SEGURIDAD PASIVAEl secreto de este inflado tan acertado, con el golpe seco, es el resultado de un compuesto químico, que se llama azida sódica. Se trata de una molécula formada por 3 átomos de nitrógeno y una de sodio. Estamos hablando de un polvo muy tóxico, blanco e inodoro.Ese compuesto químico se encuentra dentro de la bolsa y cuando se produce el impacto, gracias a un sensor se genera una chispa. La chispaprovoca la descomposición de la azida para convertirse en un gas. El gas es lo que, a fin de cuentas, hincha la bolsa. El tiempo que tarda la bolsa en hincharse por completo es de 25 milésimas de segundo, 5 veces menos tiempo de lo que tardamos en guiñar un ojo.La bolsa del airbag cuenta con muchísimos agujeros de tamaño inapreciable por los que un segundo después del impacto se evacúa el gas. Esto ocurre para permitir al conductor moverse y tratar de salir del coche sin que la bolsa le moleste.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ27SEGURIDAD PASIVAAirbag frontal.-Si se sufre un impacto frontal contra un objeto inmóvil, circulando a unas velocidades superiores a 30 km/h, existe un importante riesgo de sufrir lesiones graves en cabeza, cervicales y parte alta del tronco del ocupante del asiento. Para reducir las consecuencias de este tipo de accidentes se ha diseñado el sistema de airbag frontal. Básicamente, el airbag (bolsa de aire en inglés) está constituido por un cojín hinchable, colocado en el interior del volante en el caso del conductor y en el tablero para el copiloto, capaz de desplegarse por completo en caso de impacto, ofreciendo al ocupante del vehículo una zona sobre la que puede amortiguar su desplazamiento como consecuencia de la colisión.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ28SEGURIDAD PASIVASu principio de funcionamiento se basa en la absorción de la energía cinética del choque mediante la amortiguación que produce una bolsa llena de gas. Al chocar contra la bolsa, que debe estar completamente inflada en ese momento, el cuerpo transmite a la misma su energía, al tiempo que ésta le impide que se mueva y lesione. El airbag frontal se activa entre 5 y 20 milisegundos bajo impactos frontales y oblicuos de hasta 30º respecto del eje longitudinal del vehículo. Cuando la bolsa se infla alcanza velocidades de 250 km/h, lo que permite que esté completamente inflada cuando el cuerpo del ocupante la impacte. Luego del contacto del cuerpo del ocupante, la bolsa se desinfla automáticamente.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ30SEGURIDAD PASIVAAir Bag Laterales.- Si bien el choque trasero ha representado el modelo biocinemático que mejor se ajusta al latigazo, esta en discusión su predominio ante los impactos frontales y laterales (2). Para proteger la cabeza en un impacto lateral BMW ha desarrollado el airbag ITS (Estructura tubular inflable); Una especie de manguera instalada en el techo, encima de la ventanilla lateral, que se acciona en un choque lateral, el ITS se infla de atrás hacia delante y recibe la cabeza manteniéndola casi vertical evitando los movimientos pendulares. Además, protege contra los cristales rotos y objetos que pudieran introducirse desde el exterior.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ31SEGURIDAD PASIVADurante el impacto, el airbag frontal entrega una suficiente área de contacto para el cuerpo del conductor, aunque no obstaculiza completamente su visión. El mecanismo que activa la bolsa es operado por fuerza de inercia, lo que evita cualquier activación inesperada producto de fallas en el sistema eléctrico del vehículo. Es importante mencionar que el airbag está diseñado para funcionar una sola vez, y que si se activa debe ser reemplazado únicamente por el fabricante del vehículo.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ32SEGURIDAD PASIVAEn combinación con el cinturón de seguridad, la bolsa de aire a salvaguardar la integridad de los órganos de la cabeza y el tórax evitando su impacto contra el volante y tablero. Si se activa cuando los ocupantes no están utilizando su cinturón de seguridad, su acción es contraproducente pudiendo provocar graves lesiones.Para el correcto uso de la bolsa de aire frontal deben seguirse los siguientes consejos:* Utilizar siempre el cinturón de seguridad* Sentarse a una distancia mínima de 30 cm del volante de dirección* No ubicar nunca a un bebé en su silla de seguridad invertida si el asiento cuenta con airbag frontal. Los bebés deben ser transportados en sillas de seguridad en los asientos traseros del vehículo.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ34SEGURIDAD PASIVAAirbags laterales.-El impacto lateral tiene características distintas a las del impacto frontal. En este caso, solamente 20 a 30 cm de la estructura lateral del vehículo protegen a los ocupantes del golpe. Esta razón es citada por estudios internacionales para explicar la mayor gravedad de los accidentes en que se producen impactos laterales.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ35SEGURIDAD PASIVALos airbags laterales son bolsas de aire de alrededor de 12 lt de capacidad que se instalan en los asientos o bien en las puertas del vehículo. Su misión es proteger la cabeza y las caderas del ocupante, evitando el impacto de éste con la estructura de la puerta. Debido al escaso espacio entre el cuerpo del ocupante y la puerta del automóvil, la bolsa se despliega inmediatamente cuando detecta un impacto lateral, tardando alrededor de 3 milisegundos. Al igual que en caso del airbag frontal, las bolsas de aire laterales reducen drásticamente su utilidad si se activan cuando el ocupante no tiene ajustado su cinturón de seguridad. Según un estudio realizado por Volvo, los airbags laterales reducen en un 40% las graves consecuencias de los accidentes laterales.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ36SEGURIDAD PASIVAAirbag para la cabeza (cortina).-En algunos impactos, la presencia de airbags laterales no es suficiente para evitar que la cabeza de los ocupantes golpee las ventanas laterales, o que salga al exterior si estas están abiertas. Para controlar esta situación se desarrolló el airbag para la cabeza, que retiene el movimiento de la cabeza de forma controlada en caso de impacto.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ37SEGURIDAD PASIVAEsta bolsa de aire se ubica en la parte interior del marco del vehículo, recubriendo el lateral a la altura de las ventanillas. En algunos modelos la bolsa es individual y de forma tubular, y en otros es un colchón de mayores dimensiones que protege a todos los ocupantes de un lado. Su tiempo de inflado es de 25 milisegundos.Estas bolsas muestran toda su eficacia cuando se produce un impacto lateral contra un objeto estrecho, como puede ser un poste o un árbol. En estas circunstancias, el airbag para la cabeza puede hacer la diferencia entre la vida y la muerte de los ocupantes, siempre que estos utilicen el cinturón de seguridad.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ38SEGURIDAD PASIVAAirbags inteligentesLas bolsas de aire deben activarse bajo impactos de distintas características, con lo que para asegurar un buen desempeño en cualquier circunstancia, es necesario adaptar el proceso de detonación e inflado para cada impacto. Los airbags inteligentes recopilan información a través de un conjunto de sensores, y se despliegan de forma de maximizar su eficacia ante cada impacto.Existen airbags que pueden reconocer si el conductor maneja muy cerca del volante de dirección, si lleva copiloto, si lleva ajustado el cinturón de seguridad o si en el asiento del copiloto hay instalada una silla para niños. Algunos desarrollos avanzados incluyen un despliegue variable en función del tamaño, peso, posición y cercanía al airbag del conductor, y pueden distinguir la naturaleza del impacto, ya sea frontal, lateral, o volcamiento.

Ing. César Padilla/UTE/INGENIERIA AUTOMOTRIZ39SEGURIDAD PASIVAInicialmente, el airbag fue desarrollado como un complemento al cinturón de seguridad. Por esta razón es que funciona correctamente si se utiliza el cinturón de seguridad, logrando su máxima eficacia. Si los ocupantes no llevan puesto el cinturón de seguridad, el airbag es contraproducente ya que los ocupantes hacen contacto con el cuando se está inflando, lo que puede provocar lesiones gravísimas. Los airbags inteligentes detectan si los ocupantes no están utilizando el cinturón, y bajo un impacto éste se detona antes, de manera que los cuerpos de los ocupantes impacten la bolsa cuando está completamente inflada. Lo anterior no significa que si el vehículo cuenta con airbags inteligentes no sea necesario utilizar el cinturón de seguridad. El airbag inteligente reduce los riesgos de la detonación del airbag si no se utiliza el cinturón, pero este elemento se debe utilizar siempre para maximizar la eficacia del airbag.

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