Módulo 3.5 – Seguridad

  • Última modificación de la entrada:05/07/2021
  • Tiempo de lectura:20 minutos de lectura

Seguridad pasiva secundaria

Sistema de retención y protección “Procon ten” en colisión frontal

Este sistema de seguridad en el automóvil ha sido utilizado por Audi en sus modelos con motor longitudinal delantero durante unos años, vamos a describirlo de forma didáctica:

  • En este automóvil en planta hay dos ocupantes, conductor y acompañante
  • Se resaltan las zonas de la estructura de carrocería; el habitáculo en rojo es zona rígida, menos un tramo longitudinal en el piso que es deformable en azul, como también son deformables las zonas delantera y trasera en azul
  • La implantación técnica para este sistema de seguridad pasiva secundaria es de motor longitudinal delantero, con el motor muy próximo a la parte delantera del automóvil, en este caso son motrices las ruedas delanteras, pero no sería imprescindible
  • Los cinturones de seguridad tienen unos rodillos tensores mecánicos
  • Hay tres poleas, una sobre la caja de cambios, unida al motor por el embrague, y dos más a cada lado que asientan en la carrocería
  • Un cable flexible de acero une los tensores de los cinturones pasando por las poleas de la carrocería y la de la caja de cambios
  • Desde el cable del lado del conductor parte otro cable hasta el eje o caña de dirección
  • Al producirse una colisión frontal, el conjunto motor y caja de cambios son empujados hacia atrás por la deformación progresiva de la zona delantera, este desplazamiento tensa el cable flexible de acero por el giro de las poleas, lo que implica que se tensen los cinturones de seguridad sobre los ocupantes aumentando su retención, y separa el volante del conductor reduciendo el riesgo de impacto
  • Se logra una buena retención y protección de los ocupantes delanteros
  • Audi incluyó el sistema Procon ten en modelos de su gama con motor longitudinal delantero en 1986
  • En 1994 este sistema se sustituye por pretensores y airbag tanto en modelos de motor delantero longitudinal como transversal

El mantenimiento del Procon ten requiere engrasar las zonas de actuación en caso de accidente y comprobar los ajustes y tensiones del cable en sus articulaciones.

El funcionamiento mecánico tiene limitaciones, además del mantenimiento entre otras, los tiempos de entrada en funcionamiento son más lentos que con controles electrónicos.

Análisis de colisión

Colisión frontal

Se ve un automóvil de lado en el que se representa al conductor, equipaje y elementos de seguridad pasiva secundaria que van a entrar en acción en esta colisión frontal.

Para resaltar mejor las funciones de cada elemento o sistema que interviene, se ordenan según van actuando, aunque pueden solaparse o modificar algo el orden según la intensidad de la colisión:

  1. Absorbedor
    • Está lo más delante posible, detrás del frente exterior del automóvil, permite absorber pequeños toques y recuperar su posición
    • Si, cómo en este caso, es una colisión se deforma totalmente pues la energía es superior a la que puede absorber
  2. Zona deformable delantera
    • La energía de la colisión implica que esta parte se vaya deformando progresivamente a la vez que absorbe parte de la energía del golpe
  3. Cinturón de seguridad
    • Sujeta al ocupante, para que su actuación sea la prevista ha de estar suficientemente tensado sobre el cuerpo, sin holguras
    • Hay cinturón en todas las plazas
  4. Asiento antideslizante
    • En todas las plazas, en los que tienen reglaje longitudinal este queda bloqueado en caso de colisión y en los demás siguen sujetos a sus anclajes
  5. Rodillo de bloqueo inercial
    • La inercia del ocupante empuja al cinturón que se extiende hasta unos 15 cm, cuando el rodillo se bloquea
    • Hay en todos los cinturones
  6. Asiento antisubmarino
    • Esta placa dura en forma de cuña bajo el mullido de la banqueta frena el desplazamiento del ocupante bajo el cinturón y sobre la banqueta, efecto submarino, impidiendo que se desplace hacia adelante
    • Está en las banquetas de todos los asientos
    • Para que el efecto antisubmarino sea eficiente el cuerpo ha de estar pegado al asiento, lo que requiere que haya intervenido el pretensor pirotécnico pues el rodillo de bloqueo ha permitido cierta extensión
  7. Pretensor pirotécnico
    • Al llegar a cierta intensidad de colisión, el pretensor se dispara, es como una bala en un cañón que tira del cinturón tensándolo al menos lo que se extendió por la actuación del rodillo de boqueo
    •  Está en todos los cinturones
  8. Limitador de esfuerzo
    • La actuación del pretensor somete a fuertes presiones el pecho y abdomen que puede provocar dolores e incluso lesiones, se reducen estos efectos con cierta extensión del cinturón que suaviza la presión sobre el cuerpo
    • El limitador puede ser una placa con deformación progresiva (como una lata de conserva con apertura por tirón), muelles o barras de torsión en el interior del eje del rodillo de bloqueo
    • Esta en todos los cinturones con pretensores
  9. Airbag
    • En esta colisión actúan el de volante y de rodillas para proteger al conductor
    • El del volante además de evitar golpes en la cabeza del conductor contra este, limita deceleración de la cabeza que podría producir lesiones internas
    • Si el pasajero delantero dispone de estos airbag, actúan de la misma forma y son de mayor volumen pues la distancia al salpicadero es mayor
    • También pueden contar con airbag frontales los pasajeros traseros, suelen estar incorporados en sus respectivos cinturones de seguridad
    • Tras inflarse los airbag de desinflan progresivamente, lo que aumenta los efectos de amortiguación y se recupera campo de visibilidad para valorar mejor la situación
    • El inflado de los airbag es sumamente rápido, pudiendo provocar los frontales delanteros lesiones en brazos y garganta, más adelante se verá como disminuir estos efectos colaterales
  10. Volante retráctil
    • La deformación de la zona delantera arrastra a las ruedas hacia atrás, y también a la dirección, empujando al volante hacia el habitáculo
    • Se evita dividiendo en partes el eje o caña de dirección o haciéndolo telescópico, al ser empujadas las ruedas y dirección el sistema hace que el volante, no solamente no llegue a entrar en el habitáculo, sino que se desplace hacia adelante separándose del cuerpo del conductor
  11. Fusibles anticolisión
    • La deformación de zonas de la carrocería implica que elementos y cableado eléctrico puedan quedar afectados, si se produce cortocircuito, conexión entre un punto con positivo (+) y la carrocería “masa” (negativo “–”), se genera calor que podría fundir los elementos afectados y provocar incendio si hay materiales sensibles
    • Se evita con los fusibles que se funden cortando el paso de electricidad en caso de cortocircuito
    • Puede haber fusibles anticolisión que protegen circuitos sensibles al verse afectados en colisiones
    • Si la alimentación de combustible es por bombas eléctricas se corta el suministro para que no haya derrames
    • Se suele contar con un sistema que desconecte el cable de batería con el motor de arranque al ser por el que más intensidad puede pasar, se explica más adelante
  12. Pedal de freno fusible
    • Si está el conductor frenando en el momento de la colisión, el pedal puede ser empujado con mucha fuerza por la deformación de la zona delantera llegando a provocar lesiones en pie y pierna 
    • Se evita diseñando una zona en el pedal o su anclaje en la carrocería, que se parte o deforma al estar sometido a la fuerza de frenada y empuje por el golpe, reduciendo los posibles daños al conductor
  13. Guía desplazamiento motor
    • Si la colisión es muy intensa, la deformación delantera de la carrocería empuja al motor hacia atrás
    • Para que no entre al habitáculo se diseñan los apoyos entre motor y carrocería con un sistema de guía que dirige al motor bajo el habitáculo, evitando que entre directamente
  14. Zona rígida
    • Es el habitáculo, su estructura se diseña para que en este tipo de colisión no se deforme. Se aprecia como en las puertas hay unas barras de refuerzo que contribuyen a mantener el habitáculo indeformable
    • La estructura transversal delantera se diseña para que, si la colisión frontal no afecta a todo el frente del automóvil, se distribuya parte de la energía de la colisión al lado opuesto reduciendo la energía acumulada en la zona afectada
    • Se dispone de algún sistema para que el equipaje no pueda entrar al habitáculo, refuerzo en los respaldos de los asientos traseros antideslizantes, por ejemplo
    • Se quita automáticamente el seguro interior del cierre de puertas si va puesto
    • Las puertas no afectadas se podrán abrir desde dentro y desde fuera
  15. Calculador electrónico
    • Control la actuación de los sistemas SRS de funcionamiento eléctrico o electrónico, en este caso los pretensores y airbag
    • Recibe el calculador informaciones de la intensidad de la colisión desde un decelerómetro longitudinal (o más); a intensidad media hace que entren en acción los pretensores, si la colisión llega a más intensidad se inflan los airbag que sean necesarios
    • Un testigo controla el sistema electrónico, apagado con el automóvil en marcha es correcto y si se enciende hay algún fallo

La capacidad de un automóvil de reducir las lesiones a los ocupantes depende de muchos factores, entre esos la intensidad de la colisión y sus características, por lo que se han determinado unas pruebas específicas de colisión “crash test” a las que se someten los automóviles, para homologación y otras más severas.

De esta forma los resultados se pueden comparar en diferentes automóviles según los mismos protocolos, lo vemos más adelante.

Las actuaciones de los sistemas que hemos visto son sumamente rápidas para retener y proteger a los ocupantes lo mejor posible.

Las intervenciones de los elementos y sistemas pueden inducir lesiones colaterales relacionados con la intensidad de la colisión.

Para tratar de retener y proteger reduciendo posibles lesiones inducidas, se han ido adaptando las entradas en acción de los sistemas, proporcionalmente a la intensidad de la colisión, ya hemos adelantado que se ve después.

Colisión trasera con apoyacabezas activo

Seguimos con el mismo automóvil con el conductor y equipaje.

El apoyacabezas es determinante para lograr la protección en caso de colisión trasera, en la primera parte de esta capítulo se explicó la regulación y posición más eficiente.

Se pueden mejorar los resultados de protección en colisión trasera relacionados con el apoyacabezas y asiento, son dos que vamos a ver siguiendo el orden de actuación, empezamos por el apoyacabezas activo:

  1. Absorbedor
    • En toques leves de aparcamiento, por ejemplo, se deforma ligeramente y se recupera después
    • Si se somete a deformaciones mayores, como en el caso de esta colisión por detrás se deforma totalmente
  2. Zona deformable trasera
    • Los efectos de la colisión hacen que se vaya deformando progresivamente absorbiendo parte de la energía generada reduciendo la que llega al habitáculo
    • La deformación de la parte trasera implica que se puedan producir cortocircuitos, se evita con los fusibles, que pueden ser anticolisión
    • Suele haber un sistema de desconexión del cable de batería al motor de arranque, es el que tiene más riesgos en caso de cortocircuito, luego lo vemos
  3. Depósito de combustible
    • Situado bajo el habitáculo en zona rígida, por lo que está protegido
    • Si la colisión es muy fuerte y le llega a afectar, su material de plástico deformable evita que se rompa fácilmente
    • Si la alimentación de combustible es por bombas eléctricas se corta el suministro para que no haya derrames
  4. Apoyacabezas
    • En todas las plazas
    • En este coche, además los apoyacabezas son activos; al producirse la colisión se levantan e inclinan hacia adelante para reducir los desplazamientos de la cabeza hacia atrás mejorando la protección
    • Hay dos formas de entrar en acción:
      • Apoyacabezas activo mecánico; la presión de la espalda del conductor, u ocupante, sobre el respaldo libera un muelle que empuja hacia arriba y hace girar hacia adelante al apoyacabezas. Este sistema podría rearmarse después de valorar su estado
      • Apoyacabezas activo electrónico; un sistema pirotécnico es accionado por el calculador electrónico al recibir del decelerómetro longitudinal la intensidad del golpe, empujando hacia arriba y haciendo girar hacia adelante el apoyacabezas
  5. Cinturón de seguridad
    • En todas las plazas, entraría en acción por el efecto rebote hacia adelante, que también puede hacer que actúen los rodillos de bloqueo
  6. Zona rígida
    • La estructura de carrocería se diseña para que en esta colisión no se deforme el habitáculo
    • Las barras de refuerzo en las puertas, que ya hemos visto, contribuyen a mantener el habitáculo indeformable
    • Los asientos quedan sujetos a sus anclajes, tanto los regulables (antideslizantes) como los fijos
    • Los respaldos de los asientos traseros cuentan con rigidez para impedir que el equipaje penetre en el habitáculo
    • Si va puesto, se quita automáticamente el seguro interior de cierre de puertas, que se podrán abrir desde dentro y desde fuera

La estructura transversal trasera se diseña de forma que, si la colisión por detrás no afecta a toda la parte posterior del automóvil, se distribuya parte de la energía de la colisión al lado trasero opuesto reduciendo la energía acumulada en la zona afectada.

Esta colisión puede no ser detectada por el conductor por lo que le coge desprevenido, lo que implica más riesgos al no tensar el cuerpo para prepararse a recibir el impacto.

Colisión trasera con respaldo activo

Es el mismo coche con el conductor y equipaje.

Sujetar la cabeza y la espalda es determinante para proteger en colisión trasera.

En la primera parte de este capítulo se explicó la regulación y posición más eficiente del apoyacabezas, aunque en el sistema que vamos a ver puede que no sea regulable y forme un conjunto con el respaldo, es el respaldo activo que vamos a ver:

  1. Absorbedor
    • En toques leves de aparcamiento, por ejemplo, se deforma ligeramente y se recupera después
    • Si se somete a deformaciones mayores, como en el caso de esta colisión por detrás se deforma totalmente
  2. Zona deformable trasera
    • Los efectos de la colisión hacen que se vaya deformando progresivamente absorbiendo parte de la energía generada reduciendo la que llega al habitáculo
    • La deformación de la parte trasera implica que se puedan producir cortocircuitos, se evita con los fusibles, que pueden ser anticolisión
    • Suele haber un sistema de desconexión del cable de batería al motor de arranque, es el que tiene más riesgos en caso de cortocircuito, luego lo vemos
  3. Depósito de combustible
    • Situado bajo el habitáculo en zona rígida, por lo que está protegido
    • Si la colisión es muy fuerte y le llega a afectar, su material de plástico deformable evita que se rompa fácilmente
    • Si la alimentación de combustible es por bombas eléctricas se corta el suministro para que no haya derrames
  4. Respaldo activo
    • En todas las plazas o al menos en las delanteras
    • En este sistema, el conjunto respaldo apoyacabezas tiene una estructura rígida interior común, que puede pivotar en su parte inferior desde un punto en el extremo posterior de la banqueta, este punto es independiente del que permite regular la inclinación del respaldo
    • La estructura respaldo – apoyacabezas tiene una lengüeta de freno que la mantiene en la posición en que está inclinado el respaldo por su regulación
    • Al producirse la colisión trasera, la espalda del conductor ejerce presión sobre la estructura respaldo – apoyacabezas, que llega a romper o deformar la lengüeta, haciendo que el conjunto respaldo – apoyacabezas gire hacia atrás unos 16º
    • Este efecto hace una excelente protección de la espalda, cuello y cabeza de quien ocupe el asiento
  5. Cinturón de seguridad
    • En todas las plazas, entraría en acción por el efecto rebote hacia adelante, que también puede hacer que actúen los rodillos de bloqueo
  6. Zona rígida
    • La estructura de carrocería está diseñada para que en esta colisión no se deforme el habitáculo
    • Las barras de refuerzo en las puertas, ya comentadas, contribuyen a mantener el habitáculo indeformable
    • Los asientos no se desplazan por el efecto de la colisión
    • Los respaldos de los asientos traseros cuentan con rigidez para impedir que el equipaje penetre en el habitáculo
    • Si va puesto, se quita automáticamente el seguro interior de cierre de puertas, que se podrán abrir desde dentro y desde fuera

Este sistema de protección en colisión trasera, respaldo activo, lo monta Volvo y también lo llevaba Saab, ambas son marcas de origen sueco.

Por su eficacia es probable que su implantación sea utilizada más ampliamente.

Como se ha dicho en la anterior colisión trasera con apoyacabezas activo, la estructura transversal en esta zona se diseña para que si la colisión por detrás no afecta a toda la parte posterior del automóvil, se reparta parte de la energía de la colisión al lado trasero opuesto reduciendo la energía acumulada en la zona afectada.

Colisión lateral

Para analizar esta colisión vemos el coche de frente con el conductor, de momento.

Al producirse la colisión lateral …

  1. Zona longitudinal central bajo el piso deformable
    • Al recibir el impacto los soportes transversales del asiento afectado empujan hacia el interior, la zona en el piso deformable donde apoyan cede progresivamente permitiendo que el asiento y su ocupante se desplacen hacia el interior del habitáculo
  2. Asiento del lado del impacto
    • La zona deformable longitudinal en el piso actúa de igual forma en las plazas laterales delanteras y traseras, tanto con plazas independientes o banqueta corrida
  3. Airbag lateral y de cabeza
    • El lateral protege al ocupante de un asiento, el de cabeza, techo o cortina es longitudinal para las plazas delanteras y traseras de ese lado
    • Los airbag laterales pueden ser opcionales para algunas o todas las plazas
  4. Zona rígida
    • El habitáculo es rígido, con la particularidad de la zona longitudinal en el piso deformable
    • Se refuerza la rigidez con las barras en las puertas
    • Pero al estar muy localizada la energía de la colisión habrá inevitablemente deformación, la actuación del o los airbag de ese lado y la separación de los ocupantes protege
    • Para reducir en lo posible la deformación del lado afectado del habitáculo, la estructura de carrocería dispone de un sistema de reparto de tensiones que implica a partes no afectadas de la carrocería, que al recibir parte de la energía de la colisión disminuyen los efectos en el punto de impacto
    • Las puertas del lado opuesto a la colisión han de poder abrirse, al no estar deformada esta parte del habitáculo y haberse liberado los cierres interiores de las puertas
  5. Cinturón de seguridad
    • En todas las plazas, que sujetan a los ocupantes actuando si es necesario los rodillos de bloqueo e incluso los pretensores

  • Decelerómetro transversal; mide la intensidad de la colisión informando al calculador para que accione los airbag y sistemas de retención y protección necesarios
  • Airbag entre los asientos; si va ocupada la plaza de acompañante del conductor y se dispone de airbag central, se activa reduciendo la intensidad de golpes entre los ocupantes
  • Testigo SRS; el testigo de los SRS ha de estar apagado con el coche en funcionamiento para indicar que no hay problemas para su actuación si es necesaria

La protección en colisión lateral implica complejos diseños para reducir daños físicos, más si es contra un poste rígido.

En este caso la energía se concentra en una zona muy estrecha que hará que se deforme el habitáculo, y además la inercia empuja a los ocupantes hacia el lado del impacto.

Se ha de hacer lo más rígida posible la estructura lateral de la carrocería, las barras en las puertas se diseñaron para esto, y colaboran en colisiones frontales y traseras.

Si los laterales son rígidos, la inercia de los ocupantes hace que su desplazamiento lateral sea más brusco, se reduce con la deformación longitudinal central del piso que absorbe algo de energía, y además separa a los asientos y ocupantes de ese lado del impacto.

Para amortiguar los contactos de los ocupantes con los lados internos del habitáculo, que inevitablemente se van a deformar, están los airbag; los laterales protegen los costados de cada ocupante y los de techo, cabeza o cortina que son bastante largos, protegen las cabezas de los ocupantes delanteros y traseros de ese lado.

Se desinflan lentamente los de techo, cabeza o cortina para seguir amortiguando en caso de vuelco.

Los airbag de los lados pueden ser opcionales para las plazas traseras, en cualquier caso actuarán los del lado del golpe.

Se puede disponer, como en este caso, de airbag entre los asientos delanteros, se inflará si van dos ocupantes delante para que no se golpeen ente sí.

La estructura de la carrocería tiene un entramado específico con este objetivo; desde la zona de impacto lateral se reparte la energía de la colisión por el resto de la estructura, que al colaborar absorbe con su deformación energía reduciendo la que se concentra el punto de impacto.

Cuando el golpe lateral contra un poste es fuerte, se produce una deformación que en argot profesional se denomina “plátano”, pues es la forma longitudinal que toma la carrocería vista en planta.

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