Módulo 3.4 – Seguridad

  • Última modificación de la entrada:13/05/2021
  • Tiempo de lectura:19 minutos de lectura

Seguridad pasiva secundaria

Comparación de la seguridad en el automóvil pasiva secundaria

Colisión frontal antes y ahora

En los inicios la seguridad en el automóvil no se contemplaba o se le daba poco énfasis, principalmente por las reducidas velocidades de circulación.

Según aumentaban sus prestaciones se hizo necesario mejorar su seguridad, los frenos fueron de los primeros en tener que estar a la altura para poder detener el automóvil en situaciones críticas.

La sujeción de los ocupantes tuvo que ser solucionada, y también cómo reducir los efectos de los accidentes por la estructura de la carrocería, teniendo en cuenta que se pueden producir múltiples tipos de accidentes, frontal, trasero, lateral, oblicuo, vuelco, …

Para entrar en materia vamos a comparar lo que sucede en tres colisiones tipo, comparando un automóvil de antes con otro de ahora.

El de antes tiene motor longitudinal delantero y es de propulsión (tracción trasera), el de ahora tiene el motor delantero transversal y es 4×4, en realidad es tracción permanente (delantera) y la propulsión (tracción trasera) es auto conectable:

  • En la parte superior está el automóvil de antes y en la inferior el de ahora
  • Ambos circulan con ocupantes y equipaje, se observa que contamina más el coche de antes que el de ahora, pero eso lo veremos en otro capítulo
  • Los dos coches sufren una colisión frontal y se representa lo que les sucede a los ocupantes, que pasamos a analizar

Coche de antes

  • La carrocería no está diseñada con zonas de deformación progresiva y rígidas; motor y árbol de transmisión entran al habitáculo, que ha quedado afectado por el golpe
  • El volante empujado por la dirección se desplaza hacia atrás impactando con el conductor
  • El seguro interior de las puertas si va cerrado así se queda, lo que impide que se puedan abrir desde fuera
  • Además, si se ha deformado el habitáculo lo más probable es que las puertas queden bloqueadas y no sea posible abrirlas desde dentro, y tampoco desde fuera, además los seguros de cierre interior pueden estar puestos
  • Conductor y pasajeros se desplazan bruscamente hacia adelante por la inercia, impactando con el interior del automóvil, también se pueden desplazar los asientos soltándose de sus anclajes, o deslizando los regulables longitudinalmente, que puede suponer más posibles golpes con los ocupantes
  • Se puede dañar el sistema de suministro de combustible desde el depósito al motor derramándose, lo que supondría graves riesgos de incendio, además de poder producirse por cortocircuitos eléctricos

Coche de ahora

  • La estructura de la carrocería cuenta con zonas de deformación progresiva y rígidas, en esta colisión se va deformando progresivamente la parte delantera, absorbiendo energía, y el habitáculo se mantiene rígido
  • El motor no entra al habitáculo a pesar de estar en la zona deformable delantera al disponer de un sistema de guiado que lo dirige bajo el piso
  • El volante cuenta con un sistema retráctil que lo dirige hacia delante, sentido opuesto a la colisión, separándole del conductor
  • En los lados delanteros del habitáculo unos refuerzos impiden que las ruedas puedan entrar
  • El árbol de transmisión se separa del piso para no entrar al habitáculo
  • El pedal de freno o su eje se parten si está el conductor frenado para no dañarle
  • El seguro interior de cierre de puertas se libera, y al no haberse deformado el habitáculo se pueden abrir tanto desde dentro como desde fuera
  • El cinturón de seguridad sujeta a los ocupantes, los asientos antideslizantes, con reglaje longitudinal, se mantienen en su posición y los no regulables siguen sujetos a sus anclajes
  • Los rodillos de los cinturones se bloquean tras una extensión controlada por el empuje de los ocupantes
  • Los pretensores pirotécnicos se disparan tensando los cinturones, al menos lo que permitió la extensión de los rodillos de bloqueo
  • La actuación de los pretensores permite que sean efectivos los asientos antisubmarino, que impiden el paso hacia delante de los pasajeros bajo el cinturón y sobre la banqueta
  • Los limitadores de esfuerzo actúan permitiendo cierta extensión de los cinturones para reducir la presión sobre pecho y abdomen
  • Se inflan los airbag, en este coche frontal de conductor y acompañante y de rodillas del conductor, para desinflarse a continuación
  • Los fusibles anticolisión evitan que haya cortocircuito si algún elemento eléctrico es afectado por la colisión
  • Se corta el suministro de combustible desde el depósito al motor, evitando que se derrame si hay rotura de alguna canalización o conexión
  • Se puede contar con auto desconexión del positivo (+) de batería para evitar riesgos de cortocircuitos, el que tiene más riesgo es el cable de alimentación al motor de arranque que puede disponer de un sistema específico de auto desconexión
  • Aunque el golpe ha sido por delante, el depósito de combustible está bajo el habitáculo en zona rígida protegida, esta posición tendrá más efectividad en colisiones por detrás

El coche de antes puede tener una estructura de carrocería rígida, lo que reduce sus deformaciones y tal vez se podrían abrir las puertas, pero esto provoca efectos negativos sobre los ocupantes al someterlos a más inercias y los consiguientes golpes con las partes duras del interior.

Además, al ir sueltos, sin cinturón de seguridad, podrían salir despedidos fuera del automóvil rompiendo los cristales, con graves riesgos de lesiones.

En el coche de ahora se han presentado las funciones de elementos y sistemas de protección, que se explican con detalle más adelante.

Con lo visto queda clara la gran evolución en seguridad pasiva secundaria y terciaria que se ha ido produciendo en el automóvil, y sigue …  

Colisión trasera antes y ahora

Los mismos automóviles que circulan con ocupantes y equipaje van a tener una colisión por detrás con similares características

Coche de antes

  • Carrocería sin diseño de deformación progresiva o zonas rígidas, lo que implica que pueda haber intrusiones en el habitáculo; ruedas traseras, equipaje, árbol de transmisión, …
  • Si va cerrado el seguro interior de las puertas no se libera, impidiendo que se puedan abrir desde fuera
  • Además, si el habitáculo ha tenido deformaciones las puertas quedan bloqueadas y no será posible abrirlas desde dentro, ni desde fuera aunque se quiten los seguros interiores de cierre
  • La inercia de los ocupantes y asientos no se controla, estos se pueden soltar de sus anclajes, se producen golpes de los ocupantes con partes del interior del habitáculo, …
  • El depósito de combustible bajo el maletero queda afectado, desplazándose lo que provoca fugas de combustible con riesgo de incendio y posible explosión
  • Se pueden producir también cortocircuitos eléctricos cuyas chispas se inducen posibles incendios

Coche de ahora

  • Estructura de carrocería con zonas de deformación progresiva y rígidas, la parte trasera se va deformando absorbiendo energía de la colisión y el habitáculo se mantiene rígido sin deformaciones
  • Refuerzos en las partes laterales inferiores a ambos lados del habitáculo impiden que entren las ruedas, tampoco entra el equipaje ni por el piso el árbol de transmisión (es 4×4)
  • Se libera automáticamente el seguro interior de cierre de puertas, lo que permite abrirlas a los ocupantes
  • También se podrán abrir desde el exterior al no haberse deformado el habitáculo
  • Los ocupantes cuentan con sistemas de retención y protección; apoyacabezas (que pueden ser activos e incluso disponer de respaldos activos), cinturones de seguridad con rodillos de bloqueo por el efecto rebote y asientos antideslizantes que no se mueven
  • Para reducir el riesgo de incendio hay fusibles que protegen toda la instalación eléctrica de posibles cortocircuitos (incluso puede haber fusibles anticolisión), especialmente está protegido el cable positivo (+) del motor de arranque
  • El depósito de combustible bajo el habitáculo rígido está protegido lo que evita riesgo de fugas, además es de material flexible permitiendo ciertas deformaciones sin rotura
  • El sistema de bombeo de combustible se corta en la colisión para evitar posibles derrames

Como en la colisión frontal, si el coche de antes tiene estructura de carrocería sin diseños específicos de seguridad pasiva secundaria se deformará posiblemente menos, o de forma descontrolada, provocando más inercias en los ocupantes.

Colisión lateral antes y ahora

Para esta colisión vemos los automóviles de antes y de ahora en planta, el de antes circula con cuatro ocupantes y tiene implantación técnica de motor longitudinal delantero y propulsión.

El coche de ahora cuenta con motor delantero transversal y tracción, en su interior van cinco ocupantes.

Ambos coches van a colisionar en condiciones similares por el lado del conductor contra un poste, vemos lo que les pasa a los ocupantes y pasamos a compararlo:

Coche de antes

  • La estructura de carrocería no cuenta con zonas específicas de protección o deformación, lo que provoca que el poste deforma sensiblemente la zona muy localizada de impacto lateral en el habitáculo
  • La inercia de los ocupantes provoca que se desplacen hacia la parte del golpe, lo que puede implicar graves lesiones, los asientos llegan a soltarse de sus anclajes
  • Si van cerrados los seguros del interior de las puertas se quedan así, lo que impide que se puedan abrir las del lado opuesto a la colisión
  • En caso de que los seguros estén libres esas puertas tal vez se puedan abrir si no se ha deformado el habitáculo y las bloquea
  • Puede haber cortocircuitos con riesgo de que se produzcan incendios

Coche de ahora

  • La carrocería se diseña para repartir desde el punto de la colisión las tensiones por toda la estructura, reduciendo en lo posible la energía que ha de soportar la zona del impacto
  • La zona central longitudinal del piso del habitáculo es deformable, haciendo que el asiento del lado del golpe, y su ocupante, se desplacen hacia el interior, separándole de la zona de riesgo
  • La inercia que empuja a los ocupantes hacia el lado del golpe es contrarrestada con la actuación de los airbag laterales de ese lado que protegen los costados, y los de cabeza, techo o cortina, que protegen las cabezas de los ocupantes del mismo lado
  • Tras inflarse los airbag van perdiendo aire, más lentamente los de cabeza, techo o cortina por si ha habido vuelco
  • También se puede disponer, como en este caso, de un airbag entre las plazas delanteras que reduce posibles golpes entre conductor y pasajero
  • Los cinturones hacen su función de sujetar lo mejor posible a los ocupantes, asistidos por los rodillos de bloqueo si es preciso
  • Los seguros interiores de las puertas se liberan sin van puestos, lo que permite que las del lado opuesto a la colisión se puedan abrir desde dentro, y también desde fuera al no haberse deformado este lado del habitáculo
  • Para reducir el riesgo de incendio se cuenta con fusibles anticolisión, auto desconexión del borne positivo (+) de la batería de todo el circuito o del motor de arranque, y del suministro de combustible al motor

Esta colisión lateral contra un poste es de las que más riesgos entrañan, ya que se concentra en una pequeña zona toda la energía del golpe y no se puede hacer esta parte lateral deformable, pues afectaría más a los ocupantes de ese lado.

Las soluciones estructurales de la carrocería para proteger a los ocupantes que hemos presentado, se verán con detalle más adelante.

Cinturón de seguridad. Apoyacabezas. Rodillo de bloqueo del cinturón (inercial)

Para sujetar al conductor a su asiento primero y a los ocupantes después se diseñó el cinturón de seguridad, con dos puntos de anclaje y más adelante con tres, seguidamente llegó el rodillo de bloqueo.

Para proteger la cabeza y cervicales se diseñó el apoyacabezas.

  • En este asiento con el conductor se incorpora un cinturón de seguridad, que tiene dos puntos de anclaje, uno a cada lado de la banqueta
  • Lo vemos en el primer coche que montó el cinturón de seguridad con dos puntos de anclaje, Tucker Torpedo en 1947, con una interesante y breve historia que resumimos después
  • Se ve de nuevo un asiento con el conductor, en este caso el cinturón de seguridad que incorpora tiene tres puntos de anclaje, dos a ambos lados de la banqueta y otro que ancla en la parte alta del lado izquierdo
  • El primer coche que montó el cinturón de tres puntos de anclaje es el Volvo Amazon en 1959
  • Circulan los dos automóviles y tienen ambos una colisión frontal similar; vemos cómo actúan los cinturones de seguridad:
    • Con dos puntos de anclaje del cinturón de seguridad se concentra la sujeción en la cintura del conductor, sometiéndola a fuerte presión, aunque se reduce el desplazamiento que puede provocar daños
    • El cinturón de seguridad de tres puntos de anclaje reparte por todo el torso la presión de sujeción, y además reduce el desplazamiento de la cabeza al no flexionarse tanto el conductor
  • Volvo incluyó como equipo de serie los apoyacabezas en 1968, protegiendo cabeza, cuello y cervicales en colisiones traseras
  • Y también Volvo intercaló en el cinturón de seguridad el rodillo inercial de bloqueo en 1970
  • Con este, el conductor, u ocupante si lo tiene, se puede desplazar del asiento un poco al permitir el rodillo una extensión de unos 15 cm antes de bloquear, mejorando el confort

Al cinturón de seguridad de tres puntos se han ido añadiendo otros elementos, el pretensor pirotécnico que compensa la extensión por el rodillo de bloqueo, ya que este mejora el confort pero reduce la sujeción, y además el pretensor hace efectivo el asiento antisubmarino, el limitador de esfuerzo para reducir la presión en pecho y abdomen que provoca el pretensor.

La protección del apoyacabezas se ha mejorado con el apoyacabezas activo o respaldo activo.

Estos sistemas y más los iremos explicando con detalle según avanza el capítulo.

El Tucker Torpedo fue un coche rompedor con lo que había en Estados Unidos por entonces, su implantación técnica de motor trasero por detrás del eje con propulsión y los cilindros horizontales opuestos eran unas de las soluciones más llamativas, había otras.

Cuando estaba en proceso de lanzamiento comercial, fue demandada la marca por los tres principales fabricantes norteamericanos de automóviles de entonces, y aunque los coches funcionaban no pudo llevarse a cabo el lanzamiento por tecnicismos legales, lo que supuso la quiebra de la empresa.

Curiosamente, otro coche de alguna forma similar en implantación y tipo de motor, un tiempo después también tuvo que dejar de producirse, en este caso tras varios años en el mercado, por demandas que ponían en duda su seguridad activa o primaria, falta de estabilidad, ha sido el Chevrolet Corvair.

Sin embrago, no tuvieron estos problemas comerciales y legales, ni los tienen, en Estados Unidos ni en otro país los Porsche con la misma implantación técnica y posición de los cilindros.

Con uno de estos coches, Porsche 356 Spyder, tuvo James Dean el accidente que le costó la vida el 30 de septiembre de 1955, pero no precisamente por problemas de estabilidad.

Sistemas de retención y protección suplementarios (SRS)

Con el cinturón de seguridad se ha dado un inmenso paso en la retención de los ocupantes, después se han ido añadiendo otros sistemas que complementan y mejoran la protección, se denominan sistemas de retención suplementaria SRS, combinan actuaciones mecánicas, electrónicas, neumáticas, … y en conjunto son controlados por uno o más calculadores electrónicos.

Vamos a presentar y comentar estos sistemas en tres colisiones, frontal, lateral y trasera.

Con la imagen de base del conductor en su asiento iniciamos las explicaciones, representadas por desplazamientos del conductor; hacia adelante en colisión frontal, hacia un lado en colisión lateral y hacia atrás en colisión trasera.

Colisión frontal con desplazamiento hacia adelante del conductor

  • El cinturón de seguridad sujeta al conductor, que por efecto del rodillo se puede separar del asiento al extenderse el cinturón
  • Rodillo inercial de bloqueo; al extenderse unos 15 cm el cinturón se bloquea el rodillo impidiendo que haya más desplazamiento hacia adelante del conductor
  • Asiento antideslizante; tiene un sistema de reglaje longitudinal que se ha de mantener bloqueado impidiendo que el asiento se desplace hacia adelante por la inercia
  • Pretensor pirotécnico; el control electrónico detecta la intensidad de la colisión y hace que el pretensor se dispare y tire del cinturón contrayéndole al menos lo que permitió la extensión del rodillo de bloqueo. El cuerpo del conductor es “aplastado” contra el asiento, banqueta y respaldo, lo que ejerce gran presión en pecho y abdomen
  • Asiento antisubmarino; bajo la banqueta hay una cuña rígida que impide el desplazamiento del conductor bajo el cinturón y sobre la banqueta, pues el pretensor ha “aplastado” el cuerpo que es sujetado por la citada cuña. El efecto submarino es que el cuerpo se desplace hacia adelante bajo el cinturón y sobre la baqueta, y se ha evitado
  • Limitador de esfuerzo; la presión sobre pecho y abdomen del pretensor, que ha hecho eficiente el efecto antisubmarino, implica ciertos daños colaterales que se reducen sensiblemente permitiendo cierta extensión del cinturón cuando la presión del cuerpo sobre este llega a un determinado valor (unos 250 kg). Esta es la función del limitador de esfuerzo, actúa como un muelle que se extiende para reducir la presión del cinturón sobre pecho y abdomen disminuyendo de forma apreciable las posibles lesiones
  • Airbag frontal y de rodillas; si la intensidad de la colisión es mayor, el control electrónico hace que los airbag afectados se inflen, en este coche el del volante o frontal del conductor y también el de rodillas. Si fuese un acompañante se inflaría el frontal de su lado, con mayor volumen al haber más distancia desde la cabeza al salpicadero
  • Estructura de carrocería; el habitáculo es zona rígida y la parte delantera es zona deformable progresiva para absorber energía de la colisión
  • Se impide la intrusión en el habitáculo de; ruedas delanteras, volante (es retráctil), equipaje, motor (tiene una guía que le dirige hacia abajo) y pedal de freno      

Colisión lateral con desplazamiento del conductor hacia el lado del golpe

  • El cinturón de seguridad sujeta al conductor para reducir sus posibles desplazamientos
  • Los ocupantes del lado del impacto son separados de esta zona, dirigiéndolos hacia el interior del habitáculo. Lo hace la estructura deformable central longitudinal bajo el piso
  • Desde la zona de impacto la estructura de carrocería distribuye las tensiones para disminuir en lo posible los efectos de deformación en este punto
  • El control electrónico que detecta la colisión hace que se inflen los airbag de ese lado; lateral y de cabeza, techo o cortina que se van desinflando después, más despacio el de cabeza, techo o cortina por si ha habido vuelco
  • Si se dispone de airbag entre los asientos delanteros se infla, evitando golpes entre los ocupantes de estas plazas

Colisión trasera con desplazamiento del conductor hacia atrás

  • Al desplazarse hacia atrás la cabeza entra en contacto con el apoyacabezas que la sujeta, reduciendo posibles lesiones en cuello, cervicales y cabeza
  • Si los apoyacabezas son activos se anticipan a la protección, y más si se dispone de respaldos activos
  • El cinturón de seguridad completa la sujeción si el efecto rebote es importante, asistido si es necesario por el rodillo de bloqueo
  • El asiento regulable longitudinalmente no se mueve, es antideslizante, y los que no tienen reglaje se mantienen sujetos en sus anclajes
  • La estructura del habitáculo se mantiene rígida sin deformaciones, y la zona trasera se va deformando progresivamente absorbiendo parte de la energía de la colisión
  • No entran al habitáculo las ruedas traseras ni el equipaje
  • El depósito de combustible bajo el habitáculo rígido no es afectado por la colisión

Testigo de funcionamiento de los SRS

  • El control electrónico de los sistemas de retención suplementaria se basa en un calculador, que recibe informaciones de diferentes sensores para determinar las actuaciones en cada situación que lo puede requerir
  • Un testigo informa de su correcto funcionamiento, permanece apagado con el automóvil en funcionamiento, si se enciende hay algún fallo en el sistema

Las explicaciones de actuación de los sistemas de retención y protección de estas tres colisiones son extrapolables a las demás plazas del automóvil, con la diferencia de que solamente el conductor tiene el volante delante.

Según vayamos avanzando se irán ampliando los contenidos de las explicaciones, para ir completando el funcionamiento e interacción de los elementos, y su relación con los de otros temas que se desarrollan en sus respectivos capítulos.

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