2.4. Seguridad

Video resumen 2.4. Seguridad

ASI FUNCIONA EL AUTOMOVIL (II) - 2.4. Seguridad

Ya se han presentado las funciones de los tres aspectos de seguridad del automóvil y su orden de actuación en el capítulo 1.4.1; activa o primaria para tratar de evitar el accidente, pasiva secundaria con el fin de reducir los daños físicos de los ocupantes durante la colisión, y pasiva terciara que entra en acción tras el accidente para facilitar la salida del automóvil, evacuación y asistencia.

En el capítulo 1.4.3 se exponían los objetivos de la seguridad pasiva secundaria y se presentaban las tecnologías para conseguirlo, en este se detallan explicando los procesos de actuación, hay secuencias cronológicas, así como la interrelación entre los sistemas para compensar los efectos colaterales de unos sobre otros.

Se analizan tres colisiones; frontal, trasera y lateral.

La eficacia de los sistemas de retención y protección se basa en tener colocado todos los ocupantes su cinturón de seguridad bien tensado.

Seguridad pasiva secundaria

Protección en colisión frontal

Se ve un automóvil de lado circulando con el conductor.

Se produce una fuerte colisión frontal y se representa la activación cronológica de los sistemas de retención y protección para los ocupantes, en este caso el conductor.

Las secuencias de actuación son sumamente rápidas, se han ralentizado para irlas explicando:

Absorbedores

  • Están situados tras los parachoques, o zonas con esta función, delante y detrás
  • Se deforman ante ligeros toques o impactos leves en la parte delantera y trasera antes de que lleguen a estar afectadas las zonas deformables de la estructura de la carrocería

Zonas deformables de la carrocería

  • Están en las partes de estructura interna delantera, trasera y longitudinal central bajo el piso del habitáculo (esta última no se ve en la imagen)
  • Actúan las zonas deformables progresivas según por donde recibe el coche el impacto; delante, detrás o un lado
  • En esta colisión frontal que se representa, se deforma progresivamente la delantera absorbiendo gran parte de la energía de la colisión para reducir la que llega al habitáculo

Cinturón de seguridad

  • Es el complemento base para controlar la inercia de la colisión que afecta a los ocupantes, llevarlo puesto y tensado es imprescindible para que la protección de los elementos implicados sea efectiva

Asientos antideslizantes

  • Los asientos regulables longitudinalmente han de quedar fijos en su posición, sin desplazarse en caso de accidente por delante (en este caso) o por detrás
  • También los anclajes fijos de los asientos sin reglajes longitudinales han de mantenerlos en su posición

Rodillo inercial

  • La presión del cuerpo del ocupante por la colisión, conductor en este coche, tira del cinturón, que se destensa cierto recorrido para bloquearse a continuación
  • Lo hace un bloqueador inercial en el rodillo del cinturón, el recorrido de la extensión cuando actúa es variable, está en el entorno de 15 cm

Asientos antisubmarino

  • El efecto submarino es que pase el ocupante bajo el cinturón resbalando sobre la banqueta del asiento hacia el adelante, con riesgo de impactar contra la parte baja del salpicadero, separación entre habitáculo y parte delantera bastante rígida, o asientos delanteros si es una plaza trasera
  • La forma en cuña de la base rígida de la banqueta mullida de los asientos dificulta que los ocupantes deslicen bajo el cinturón en colisión frontal
  • Para que sean realmente eficientes estas formas en cuña se precisa que el cuerpo se mantenga pegado al asiento, y se ha separado tras la actuación del bloqueador inercial

Pretensor

  • En uno de los extremos de los cinturones de seguridad hay un pretensor pirotécnico, es como una bala de pistola en el interior del cañón
  • Cuando la intensidad de la colisión frontal llega a determinado valor de deceleración (equivalente a unos 15 km/h contra un muro rígido), los pretensores se disparan y tensan los cinturones para “aplastar” a los ocupantes contra el asiento, especialmente la banqueta, haciendo efectivo el efecto antisubmarino del asiento por la base rígida en cuña

Limitador de presión o de esfuerzo

  • La actuación de los pretensores provoca una fuerte presión de los cinturones en pecho y abdomen en colisión frontal, los limitadores son como muelles o barras de torsión que ceden en extensión cuando la presión o fuerza es muy fuerte, en el entorno de 250 kg
  • La extensión gradual de los limitadores reduce sensiblemente esa presión o fuerza disminuyendo posibles lesiones colaterales en pecho y abdomen, lo que implica que el cuerpo se separe algo del asiento

Airbag

  • Si la intensidad de la colisión delantera es muy alta (equivalente más o menos a unos 25 km/h contra un muro rígido) se inflan las bolsas hinchables, airbag, que equipe el automóvil
  • Este coche cuenta para el conductor con airbag frontal y de rodillas, si fuese un pasajero delantero sus airbags frontales también actuarían
  • Se reduce la deceleración de la cabeza con su airbag evitando posibles impactos contra los elementos internos del coche
  • El airbag de rodillas reduce los efectos del impacto de esta zona contra la parte delantera de separación del habitáculo
  • Se desinflan los airbag tras su actuación rápidamente

Volante retráctil

  • El volante no retrocede en el habitáculo empujado por la mecánica y la deformación de la zona delantera en golpes frontales, pues dispone de un dispositivo que lo evita, es más, se separa del conductor

Fusibles anticolisión

  • Suelen estar junto a la batería, en caso de que algún elemento eléctrico periférico durante el accidente haga cortocircuito se funde evitando que se queme el tramo de cableado implicado y las zonas por donde pasa
  • Además, el sistema de inercia que detecta la colisión corta la alimentación de combustible desde el depósito al motor, para evitar que si hay derrame se produzca un incendio, y además se desbloquean las puertas

Pedal de freno “fusible”

  • Es muy probable que el conductor esté pisando con fuerza el pedal de freno durante la colisión, si el empuje de la fuerza de la colisión hacia el habitáculo incide en este pedal podría sufrir daños el pie y pierna derecha del conductor, se evita con la rotura o deformación del anclaje del pedal de freno que cede para reducir o evitar las lesiones

Guía desplazamiento motor

  • Impide que en caso de fuerte colisión frontal, el motor, si es delantero, entre al habitáculo
  • Se basa en una o más guías que hacen pivotar al motor dirigiéndolo bajo el habitáculo al irse deformando la zona delantera

Zona rígida

  • El habitáculo ha de permanecer indeformable en caso de accidente para no reducir el espacio habitable
  • Además de la estructura rígida periférica del habitáculo, cuenta con refuerzos laterales en el interior de las puertas que aumentan sus resistencias a la deformación, tanto en colisión frontal, trasera o lateral

Apertura de puertas

  • Tras la colisión es importante que las puertas se puedan abrir, desde dentro y desde fuera, para salir del coche y evacuar a los ocupantes, una aportación más de la estructura rígida del habitáculo
  • El hecho de que se puedan abrir las puertas no afectadas directamente por la colisión es el primer factor de la seguridad pasiva terciaria

Calculador electrónico

  • Controla la actuación de los sistemas de retención suplementaria controlados electrónicamente SRS, los principales son los pretensores pirotécnicos y airbag
  • Las informaciones que recibe de los sensores de deceleración, como se ve en la imagen, le permiten valorar las inercias generadas durante la colisión haciendo que vayan entrando en acción los elementos implicados que controla, en este caso pretensor y airbag
  • El decelerómetro se representa como una bola con determinado peso en el interior de una cámara
  • En el posible recorrido de la bola hay dos contactos, el primero haría actuar al pretensor y el segundo al airbag
  • La bola está a un lado por el efecto de dos muelles de diferente fuerza, al producirse la colisión la bola se desplaza por la inercia comprimiendo primero el muelle blando, actúa el pretensor, si la inercia es mayor también se comprime el segundo muelle más duro, interviene el airbag
  • El sistema explicado es didáctico y reproduce de forma sencilla lo que hace el real (piezoeléctrico) con extrema precisión

Los ocupantes de todas las plazas disponen de; cinturón de seguridad, asiento antideslizante (ya sea regulable o fijo), rodillo inercial de bloqueo, asiento antisubmarino, pretensor pirotécnico y limitador de presión o esfuerzo.

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La colisión frontal suele ser en una zona de la parte delantera, u oblicua, por la reacción del conductor al tratar de evitar el accidente si lo ha visto venir.

Esta colisión frontal puede ser contra un objeto rígido o, más frecuentemente, contra otro automóvil que también cuenta con zonas deformables.

La capacidad de protección de un automóvil se valora mediante pruebas de colisión “crash test” que tratan de reproducir las condiciones de un accidente real, pero hay demasiadas variables.

Se complementan estas pruebas con exhaustivos análisis de accidentes reales.

Las puntuaciones resultantes también contemplan los equipamientos de seguridad activa o primaria que colaboran en evitar el accidente, y seguridad pasiva terciaria para facilitar la evacuación y asistencia.

Protección en colisión trasera

Apoyacabezas activo

Circula el automóvil con el conductor y se detiene:

  • El coche que viene por detrás no puede parar y choca con fuerza, así actúan los sistemas de protección
  • El o los absorbedores traseros se deforman, pero la colisión es de gran envergadura
  • Se deforma progresivamente la estructura interna trasera antes del habitáculo
  • Al estar el depósito de combustible bajo el habitáculo, protegido en la zona rígida, no se deforma reduciendo riesgos de pérdida de combustible
  • La presión de la espalda del ocupante sobre el respaldo, conductor en este caso, libera un sistema de eyección del apoyacabezas que sube y se inclina hacia delante protegiendo cervicales, cuello, cabeza y espalda
  • El funcionamiento puede ser mecánico como el explicado, o electrónico con decelerómetro y sistema pirotécnico
  • Es habitual disponer de apoyacabezas activos en todas las plazas
  • El cinturón de seguridad es el complemento base para retener al ocupante por la reacción hacia adelante, además de sujetarle si hay efectos laterales y oblicuos
  • La estructura rígida de habitáculo ha de mantener su forma, para colaborar en la protección y permitir la apertura de puertas no afectadas directamente por la colisión
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En golpes por detrás las zonas más sensibles son las cervicales, que pueden sufrir más daños si están mal regulados los apoyacabezas, éstos han de estar como mínimo a la altura de los ojos para que el cuello no pivote hacia atrás por la colisión trasera provocando estiramiento de las vértebras, con graves daños físicos.

Respaldo activo

Está el automóvil parado con el conductor:

  • Otro coche que viene por detrás no puede frenar y choca
  • Los absorbedores traseros se deforman, pero la energía es bastante mayor
  • La estructura trasera interna de la carrocería posterior al habitáculo comienza a deformarse progresivamente, absorbiendo gran parte de la energía de la colisión reduciendo la que recibe el habitáculo
  • El depósito de combustible está en la zona rígida bajo el habitáculo, protegido, reduciendo riesgos de que se produzcan derrames de combustible al no verse afectado
  • La presión de la espalda del ocupante sobre el respaldo, conductor en este caso, libera un sistema de anclaje que permite la inclinación del conjunto respaldo y apoyacabezas que pivota hacia atrás unos 15º a 20º, acunando la espalda, cuello y cabeza lo que reduce sensiblemente los riesgos de lesiones en estas partes del cuerpo
  • El funcionamiento es mecánico
  • Los coches con este sistema de respaldo activo lo llevan al menos en las plazas delanteras, y puede ser en todas
  • El cinturón de seguridad es el complemento base para retener al ocupante por la reacción hacia adelante, además de sujetarle si hay efectos oblicuos
  • La estructura rígida de habitáculo ha de mantener su forma para colaborar en la protección y permitir la apertura de puertas no afectadas directamente por la colisión
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El respaldo activo ofrece excelentes resultados de protección en colisiones por detrás.

Suele estar el apoyacabezas integrado en el respaldo, sin disponer de reglajes y ajustes.

Protección en colisión lateral

Se ve un automóvil de frente con el conductor:

  • Por el lado derecho en la imagen, el del conductor (izquierdo del automóvil de frente) viene un automóvil que choca por este lado con el coche
  • La estructura lateral rígida del habitáculo del lado del impacto se deforma algo, lo que implica que ejerza un fuerte empuje por el travesaño que soporta al asiento del conductor hacia el interior, donde está la zona de deformación progresiva longitudinal bajo el habitáculo que actúa cediendo
  • Al deformarse progresivamente la zona central el asiento con el conductor se desplaza hacia el interior del automóvil, separándose de la zona del golpe
  • A pesar del desplazamiento del asiento del conductor hacia dentro, la inercia hace que este ocupante sea empujado hacia el lado del golpe, entonces se inflan dos airbag, el lateral que protege el costado y el de techo o cabeza que reduce las lesiones en esta
  • Tras inflarse los airbag se van desinflando a continuación, el de techo o cabeza más lentamente para poder proteger en caso de que el automóvil vuelque por el accidente
  • El lateral izquierdo del habitáculo (desde el punto de vista del conductor) se ha deformado algo, por lo que probablemente no sea posible abrir las puertas de ese lado, además puede que el coche causante del accidente también lo impida
  • Pero el lado opuesto no ha recibido golpe, las puertas de ese lado si se podrán abrir para salir del automóvil, ser evacuado y recibir asistencia según las circunstancias
  • El cinturón de seguridad es el complemento imprescindible de retención que sujeta al ocupante para reducir riesgos de posibles lesiones colaterales
  • La activación de los airbag está controlada por un calculador electrónico que recibe información de los decelerómetros laterales
  • Se ve en reposo, actuando el del lado del impacto y después las tres posiciones; reposo, activación de los airbag de un lado y del otro
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El o los calculadores electrónicos disponen de bastantes más datos de información además de los decelerómetros, velocidad, posición del volante y trayectoria durante el impacto son tres más.

Con estas informaciones deduce el calculador las actuaciones más eficientes de protección, pudiendo activar diversos airbag y pretensores en colisiones en que en principio no parecen necesarios.

Protección a peatones en colisión frontal

En caso de atropello por delante a un peatón, las zonas de mayor riesgo son las rodillas y torso con el paragolpes y parte frontal superior del automóvil, la cabeza con el capó y parabrisas.

Para reducir los daños que sufre el peatón se utilizan los siguientes complementos, algunos mecánicos y otros controlados electrónicamente:

Sensor frontal o cámara de vídeo

  • Para detectar la presencia de un peatón
  • Los detectores del peatón que están delante son de proximidad, similares a los de ayuda al aparcamiento
  • Para evitar la actuación de los sistemas de protección al peatón sin necesidad, se pueden complementar los detectores de presencia delanteros con cámara de vídeo, que confirman que se trata de una persona evitando su intervención en pequeños toques entre automóviles, maniobras de aparcamiento, alcances a baja velocidad con tráfico denso, etc

Zona de protección y guía

  • Además de ser deformable la zona delantera, en la parte inferior delantera se incluye una barra transversal que en caso de atropello impacta contra los tobillos, tratando de evitar que el peatón pase bajo el automóvil e impulsándolo hacia el capó activo y deformable

Capó activo y deformable

  • Cuenta con un sistema automático de apertura parcial para incrementar la distancia con el motor si va delante, que muy duro y agresivo
  • Al detectar el peatón el calculador electrónico acciona el sistema de apertura parcial del capó, que al ser deformable reduce las lesiones que puede recibir el peatón al impactar con él

Parabrisas laminado deformable

  • Reduce las lesiones en la cabeza si esta llega a impactar con el parabrisas, hace ya tiempo que se utiliza

Puede haber un airbag en el parabrisas

  • Con más altura y volumen en los lados donde están los pilares del parabrisas, que es una zona rígida del habitáculo
  • Si el automóvil dispone de este airbag reduce sensiblemente los posibles daños en la cabeza del peatón

Además es posible incorporar otro airbag exterior delantero

  • Lo que sería una excelente protección
  • Para que sea aplicable la incorporación de uno de estos airbag o los dos, el sistema de detección ha de ser capaz de saber que se trata de un peatón y no entrar en acción sin necesidad de protección a personas
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La protección a peatones se tiene muy en cuenta en las valoraciones de homologación de seguridad pasiva secundaria, y en los “crash test” complementarios con mucha influencia mediática.

Resumen repaso

Los elementos de retención suplementaria SRS controlados electrónicamente cuentan con un testigo que ha de estar apagado si funcionan correctamente, en caso de fallo se enciende.

Colisión frontal

Los ocupantes han de llevar puestos los cinturones de seguridad bien tensados:

  • Van en el automóvil además del conductor el pasajero delantero y dos ocupantes traseros, central y a la derecha
  • La ausencia del ocupante trasero izquierdo es detectada por un sensor para evitar la intervención de sus sistemas de protección en caso de accidente, pues no son necesarios
  • Al producirse la colisión frontal se deforma la zona delantera, el habitáculo mantiene su forma, es lo que debería pasar
  • Los asientos no se desplazan, tanto los que tienen reglaje longitudinal como los fijos (asientos antideslizantes)
  • Los bloqueadores inerciales de los cinturones actúan tras una pequeña extensión
  • Los pretensores se disparan pegando a los ocupantes a sus asientos
  • De esta forma son eficaces los sistemas antisubmarino de los asientos reteniendo a los ocupantes
  • Los limitadores de presión o esfuerzo se extienden para reducir la presión en pecho y abdomen provocada por los pretensores
  • Se inflan y desinflan los airbag frontales, que en este coche son estos; frontal y de rodillas delanteros para conductor y su acompañante, y también los traseros en los cinturones de las dos plazas ocupadas

Si el conductor, de alguna forma, es consciente de que se va a producir el accidente, su reacción instintiva es girar el volante para evitar los efectos en su zona.

Se ve en la animación como la colisión afecta más al lado derecho que al izquierdo.

Colisión trasera

Los ocupantes han de llevar puestos los cinturones de seguridad bien tensados:

  • En este coche va el conductor con su acompañante y detrás dos personas más en las plazas laterales
  • El detector de ocupación sabe que no hay ocupante en la plaza central trasera, desactivando sus sistemas de retención y protección
  • Durante la colisión se deforma la estructura interna trasera de la carrocería, el habitáculo se mantiene indeformable, o así debería ser
  • Entran en acción según el equipamiento; los apoyacabezas activos o los respaldos activos de las plazas ocupadas, ya sean de accionamiento mecánico o electrónico (este es posible en los apoyacabezas activos)
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Colisión lateral

Los ocupantes han de llevar puestos los cinturones de seguridad bien tensados:

  • Va el conductor con su acompañante y detrás están las plazas libres, siendo detectada esta situación por los sensores en los asientos
  • La colisión que se produce por el lado del conductor ejerce un fuerte empuje en el lateral de este lado de la carrocería, empujando a la estructura inferior transversal que hace deformarse la parte central longitudinal del habitáculo, desplazando asiento y conductor hacia el interior
  • Además, se inflan y desinflan los airbag laterales y de cabeza del lado izquierdo

Los airbag que protegen la cabeza se denominan también de techo o cortina, pues lo más habitual es que sea uno a cada lado que recorre la parte superior longitudinal del habitáculo protegiendo a los pasajeros delanteros y traseros de cada lado.

Estos airbag de cabeza tardan más en desinflarse para que sigan operativos si se produce vuelco mejorando la protección.

Según las características de la colisión, las fuerzas generadas y otras variables, el control electrónico puede hacer intervenir a los pretensores pirotécnicos de los cinturones, tanto del lado afectado como el opuesto y también sus airbag.

Protección de peatones ante atropello frontal

Sobre este automóvil se van a representar los elementos implicados y su actuación:

  • Detección de la presencia de un peatón por delante que va a ser atropellado
  • Si se hace mediante sensores de ultrasonidos, como los de ayuda al aparcamiento, no diferencia un peatón de otro objeto
  • Con cámara de vídeo se amplía la información al saber que la presencia detectada es una persona
  • Barra anti atropello; es transversal y está debajo de la parte delantera del automóvil
  • Hace que el peatón pivote hacia la parte superior donde está el capó y que no pase bajo el coche, pues podría ser atropellado por las ruedas
  • Capó activo; cuando el calculador electrónico de control detecta la situación hace que abra cierto ángulo el capó, que es deformable
  • El parabrisas es flexible, laminado, pudiendo deformarse si es sometido a impactos
  • Airbag de parabrisas; con más volumen en los lados donde están los pilares A de la carrocería
  • Estos pilares son la separación del habitáculo con la zona de delante y los marcos del parabrisas, muy robustos
  • Se ve a continuación el proceso de atropello del peatón con la inter actuación de los elementos explicados
  • Si se dispone de airbag exterior frontal la protección del peatón es sensiblemente mejor, pero para que no entre en acción sin necesidad se ha de asegurar que lo que hay delante del coche, con lo que se va a impactar, es una persona y no otro coche u objeto, por lo que la cámara de vídeo es necesaria
  • Similar razonamiento para el airbag de parabrisas
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Anticipo de seguridad pasiva terciaria

Se ve un automóvil en planta con cuatro ocupantes, dos delante y dos detrás, en el centro y lateral derecho:

  • Se produce un impacto frontal asimétrico, afectando más al lado izquierdo del conductor, lo que no es habitual pues la reacción instintiva es evitar el golpe por su lado
  • Actúan los elementos y sistemas de retención y protección de los ocupantes integrados en la seguridad pasiva secundaria que se han explicado
  • Tras la colisión entra en acción la seguridad pasiva terciaria; ha de ser posible desabrochar fácilmente los cinturones de seguridad, se han de poder abrir las puertas no afectadas directamente por la colisión, tanto desde dentro como desde fuera, sin requerir fuerza adicional

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¿En qué consiste la Seguridad Activa y Pasiva del automóvil?
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