Módulo 3.6 – Seguridad

  • Última modificación de la entrada:25/08/2021
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Seguridad pasiva secundaria

Auto desconexión del cable de la batería al motor de arranque en colisiones

Circulando el automóvil, la electricidad es imprescindible para el funcionamiento de todos los sistemas y órganos.

La electricidad sale del borne positivo (+) de la batería, llega a los diferentes consumidores eléctricos que, como su nombre indica, consumen parte de la electricidad y se cierra el circuito retornando al borne negativo (–) de la batería.

Con el motor en marcha la electricidad necesaria es generada por el alternador, que además mantiene cargada la batería.

Con el motor parado es la batería el almacén de electricidad que la suministra si se solicita.

Al accionar el motor de arranque, es la batería la que aporta la intensidad eléctrica que permite su funcionamiento y la puesta en marcha del motor del automóvil.

En la imagen que vemos se representa el circuito eléctrico de un automóvil:

  • Batería; está en la parte delantera del automóvil
  • Motor de arranque; está próximo al embrague o el convertidor de par, su piñón engranará con el dentado exterior del volante motor al accionar la puesta en marcha
  • Cable de conexión entre el positivo (+) de la batería y el motor de arranque; este cable es muy grueso, pues la intensidad eléctrica para la puesta en marcha del motor es sumamente elevada
  • Puntos de masa; para no tener que duplicar el cableado desde la salida de electricidad de cada elemento eléctrico al borne negativo (–) de la batería, este se conecta a la carrocería metálica del coche, y también el cable de retorno de todos los componentes eléctricos, en puntos próximos a estos. De esta forma el retorno al borne negativo (–) de la batería no precisa de cableado adicional, se hace por la carrocería metálica, es la “masa”
  • Cajas de fusibles; los fusibles son tramos más finos de cable que se colocan en el cableado de cada elemento o grupos de elementos, si se produce un cortocircuito el calor generado hace que se queme el fusible sin que lo haga la instalación eléctrica afectada. Se suelen disponer los fusibles agrupados en una o más cajas, en este caso son dos, una en el habitáculo y otra delante en el vano motor

Se produce una colisión frontal de cierta intensidad

  • La deformación progresiva de la zona delantera hace que la batería se desplace hacia atrás, se aprecia como el cable que va desde esta al motor de arranque se mueve y llega a entrar en contacto con la masa, esto implica que toda de intensidad de la batería pase a masa, pues no hay consumidor intermedio, como el cable es muy grueso se inflama pudiendo provocar incendio en su entorno si hay materiales sensibles al fuego
  • Se puede evitar si en este cable se intercala un tramo de menos sección, al producirse el cortocircuito se funde ese tramo cortando el paso de electricidad, como se ve, es la auto desconexión del cable del motor de arranque en colisión
  • La sección del tramo fusible ha de ser suficiente para que pase la intensidad necesaria en caso de dificultad en la puesta en marcha del motor del automóvil
  • Se ve el fusible del cable del motor de arranque operativo y fundido
  • Hay más sistemas que permiten mejorar la auto desconexión de cable del motor de arranque además del fusible que hemos visto
  • Se basa en disponer de un control electrónico con sensores; unos decelerómetros, pueden ser los utilizados para los sistemas SRS o específicos, detectan una colisión sin que sea necesario que se produzca el cortocircuito en el cable del motor de arranque, entonces el calculador electrónico hace actuar un sistema pirotécnico que separa el cable del motor de arranque del borne positivo (+) de la batería, lo que impide que pueda haber cortocircuito
  • Otra posible tecnología de funcionamiento sería un sistema inercial, que actúe en cualquier dirección en que se pueda producir el impacto

Además de cortarse el cable del motor de arranque en colisión, el sistema puede actuar cortando la alimentación eléctrica de otros circuitos eléctricos de alta o media intensidad de consumo, y cortar el suministro eléctrico de combustible desde el depósito al motor.

Actuación del o los airbag en colisión oblicua

En el ámbito de la seguridad en el automóvil hemos analizado la colisión frontal, trasera y lateral, pero lo más habitual es que si el conductor, o conductores si hay más de un coche implicado en el accidente, percibe o perciben inminente la colisión trate o traten de evitarla, lo que hará que no sea lineal y afecte de forma inclinada u oblicua al coche o coches implicados.

Para verlo vamos a presentar dos colisiones que ya hemos explicado y otra oblicua, se ve en los coches a los ocupantes delanteros y los decelerómetros longitudinal y transversal.

Colisión frontal

  • El coche impacta frontalmente, el decelerómetro longitudinal informa al calculador de los SRS y este activa los airbag frontales de conductor y acompañante, además del de rodillas del conductor
  • Tras el inflado completo se van desinflando los airbag para amortiguar mejor

Colisión lateral

  • El automóvil recibe un golpe por el lado izquierdo, es detectado por el decelerómetro transversal haciendo que el calculador de los SRS accione los airbag del lado afectado; lateral del conductor y de cabeza, techo o cortina
  • Si dispusiese este coche de airbag laterales para las plazas traseras, no se activaría el izquierdo al no haber ocupante
  • Tras el inflado, se van desinflando los airbag activados, más lentamente el de cabeza techo o cortina para seguir protegiendo más tiempo por si ha habido vuelco

Colisión oblicua

  • Circulando el coche impacta de forma oblicua por el lado delantero izquierdo, la fuerza del impacto se divide en dos componentes de fuerza, longitudinal y transversal
  • Aunque el impacto sea a la misma velocidad que los anteriores, al haber distribución longitudinal y transversal de la fuerza del impacto, es posible que las componentes de fuerza no lleguen a activar los decelerómetros correspondientes, por lo que no actuaría ningún airbag
  • Se pueden añadir dos decelerómetros más en líneas oblicuas a la izquierda y derecha, entonces si detectarían una colisión oblicua con toda su intensidad, pudiéndose activar los airbag frontales y laterales según decisión del calculador de los SRS
  • En caso de contar con dos decelerómetros oblicuos, se pueden incorporar dos airbag más en el interior de los pilares A del habitáculo, son los marcos delanteros laterales del parabrisas como se ve en la imagen, pues es hacia esta parte muy rígida donde se dirigen las cabezas de los ocupantes por la inercia en caso de colisión oblicua

El habitáculo tiene en cada lado tres pilares; A delantero que son los marcos laterales del parabrisas, B central donde terminan las puertas delanteras y empiezan las traseras si hay dos laterales, y C son los del final del habitáculo por detrás.

Estos tres pilares los veremos de nuevo al valorar los resultados de las pruebas de colisión “crash test”

Si los decelerómetros longitudinal y transversal se diseñan más sensibles, podrían informar al calculador de los SRS para hacer que interviniesen los airbag frontales y/o laterales, de cabeza techo o cortina en ciertas colisiones oblicuas como la que hemos visto.

Pero entonces se activarían en colisiones frontales y laterales en las que su protección no es necesaria.

Actuaciones de los sistemas de retención y protección en colisión frontal … y lesiones colaterales

En las imágenes se ve al conductor en su asiento de frente y de lado.

Se incluye el decelerómetro longitudinal que asociamos a la vista lateral de conductor y asiento:

  • Ante una colisión frontal, si la intensidad llega al valor que determina la actuación del pretensor, unos 15 km/h contra un muro rígido, este se dispara y presiona al conductor contra el asiento, esta presión se reduce algo al extenderse el limitador
  • Si la intensidad de la colisión es superior, al llegar a la correspondiente a chocar contra el muro rígido a unos 25 km/h se infla el airbag frontal desde el volante
  • Los SRS que han intervenido tratan de reducir daños físicos importantes, pero no pueden evitar provocar ciertos daños de menor gravedad, son efectos colaterales:
    • El pretensor incluso con la amortiguación del limitador somete a presiones pecho y abdomen, que pueden tener efectos físicos de dolores o lesiones
    • Al ser efectivo el asiento antisubmarino por la acción del pretensor, se ejerce fuerte presión de la parte rígida de la placa en cuña sobre la parte inferior de los muslos y glúteos, con más o menos efectos lesivos
    • Al inflarse el airbag sumamente rápido somete a fricciones las partes del cuerpo sobre las que roza, lo más habitual es en la parte interior de los brazos, también afecta a la cara, e incluso la garganta si se ha abierto la boca, por la velocidad de entrada del aire desplazado al inflarse el airbag
  • Los efectos colaterales producidos por la actuación de los sistemas SRS evitan daños mayores, pero pueden llegar a provocar lesiones de cierta gravedad, ¿es posible evitar estos efectos colaterales … o reducirlos?

El hecho de que para proteger y retener a los ocupantes tengan que entrar en acción diferentes sistemas, implica que los efectos de protección, como hemos visto, actúen demasiado rápido y/o con mucha intensidad.

En los inicios de la implantación de estos sistemas se consideraba suficiente con reducir lesiones graves, después se valoró que las actuaciones de los diferentes sistemas y su interacción fuese proporcional a la intensidad de la colisión, es decir adaptar la retención y protección de forma progresiva para que los efectos colaterales que se lleguen a producir sean inevitables para reducir daños mayores.

Actuaciones variables de los sistemas de retención y protección con SRS adaptativos en colisión frontal

Va el conductor en su asiento:

  • Se ve además el decelerómetro longitudinal con cuatro posiciones que corresponden a tantas secuencias de actuación
  • Hay dos pretensores pirotécnicos P1 y P2 y dos limitadores de esfuerzo L1 y L2, uno para cada pretensor
  • Hay dos airbag, o uno con dos actuaciones consecutivas A1 y A2
  • Se produce una colisión frontal de cierta intensidad y el decelerómetro lo va detectando progresivamente:
    • El primer recorrido hace que se envié al calculador de los SRS la información de intensidad del golpe que implica la activación del primer pretensor P1 asistido por su limitador L1 para reducir la presión en pecho y abdomen
    • La colisión es de más intensidad y aumenta el recorrido en el interior del decelerómetro que hace que el calculador active el airbag A1, con cierto volumen y velocidad de inflado
    • Aumenta la intensidad de la colisión y el recorrido dentro del decelerómetro, haciendo que el calculador active el segundo pretensor P2 asistido por su limitador L2. Aumenta la presión en pecho y abdomen por el segundo pretensor P2 compensándose en parte por el limitador L2
    • Llega la colisión a mayor intensidad lo que provoca más recorrido en el interior del decelerómetro, es informado el calculador que activa el segundo airbag A2 o se infle a continuación a mayor velocidad y volumen
    • El objetivo es que las actuaciones de los sistemas sean lo más proporcionales y progresivas a la intensidad de la colisión, para que las lesiones colaterales sean exclusivamente las necesarias para evitar mayores daños
  • El segundo pretensor P2 puede ser sustituido por un airbag que potencia el efecto antisubmarino, está sobre la placa rígida en cuña bajo el mullido de la banqueta. Cuando tendría que activarse el pretensor P2, que no existe, lo hace el airbag antisubmarino con efectos similares de retención y protección

Hemos visto los sistemas SRS adaptativos en colisión frontal, es la más frecuente.

Se pueden diseñar sistemas similares para colisiones de otras características con el mismo objetivo, proteger lo mejor posible con los menores daños.

La implantación del airbag antisubmarino se utiliza, entre otras razones, cuando no es factible colocar el segundo pretensor al afectar a la entrada y salida de las plazas traseras en automóviles con dos puertas, una a cada lado.

Seguridad pasiva terciaria

Seguridad pasiva secundaria y terciaria con diferentes implantaciones técnicas

Se van a representar diversas colisiones en varios automóviles con distintas implantaciones técnicas.

Los resultados que se presentan corresponden a los que se obtendrían en las condiciones de las pruebas o ensayos de colisión “crash test”, que se explican más adelante.

En accidentes a más velocidad o distintas condiciones y circunstancias los resultados serían otros.

Colisión frontal con motor longitudinal delantero y propulsión

En este automóvil de cinco plazas van tres ocupantes, conductor, acompañante y pasajero trasero izquierdo:

  • Cada asiento tiene un sensor de ocupación, informa al calculador de los sistemas de retención suplementaria SRS y sabe que las dos plazas traseras de la derecha están libres
  • Se produce una colisión frontal contra una barrera deformable y rígida, simulando el choque contra otro automóvil, afecta a la parte delantera izquierda con estos efectos de seguridad

Seguridad pasiva secundaria

  • Estructura deformable activa delantera (azul); se va deformando progresivamente absorbiendo parte de la energía de la colisión para que llegue menos al habitáculo
  • Volante retráctil; se desplaza hacia el lado opuesto al golpe para separarse del conductor
  • Pedal de freno “fusible”; se deforma o rompe para no empujar en exceso al pie y pierna del conductor si este está frenando
  • Estructura del habitáculo rígida (rojo); se ha de mantener indeformable para no alterar su estructura
  • Anti intrusión de ruedas delanteras, equipaje y árbol de transmisión; cuenta con los refuerzos pertinentes evitando que entren al habitáculo y afecten a los ocupantes
  • Estructura de reparto de tensiones (azul claro); está en la zona transversal delantera, hace que parte de la energía de la colisión implique a la zona frontal delantera derecha no afectada directamente, así se reduce la intensidad del golpe en la parte izquierda donde se produce
  • Actúan en las plazas ocupadas:
    • Cinturones de seguridad como complementos base de sujeción
    • Rodillos de bloqueo de los cinturones que permiten cierta extensión
    • Asientos antideslizantes manteniéndolos en su posición
    • Pretensores pirotécnicos; hacen efectivos los asientos antisubmarinos y los limitadores de esfuerzo reducen presión en pecho y abdomen
    • Airbag frontal de conductor, de pasajero delantero y el de rodillas del conductor
    • Airbag en los cinturones traseros que les protegen en esta colisión frontal

Seguridad pasiva terciaria

  • Se quita el seguro interior de cierre de puertas si va puesto
  • Se pueden abrir las puertas desde dentro y fuera al estar los seguros liberados, y no quedar bloqueadas con la carrocería al mantenerse indeformable el habitáculo

Se ve como las barras en las puertas colaboran en mantener el habitáculo sin deformación.

Colisión trasera con motor longitudinal delantero por delante del eje y tracción

En este automóvil de cinco plazas van todas ocupadas.

Cada asiento tiene un sensor de ocupación, e informa al calculador de los sistemas de retención suplementaria SRS.

Se produce una colisión trasera contra una barrera deformable y rígida, simulando el choque contra otro automóvil, afecta a la parte trasera central con estos efectos de seguridad:

 

Seguridad pasiva secundaria

  • Estructura deformable activa trasera (azul); se va deformando progresivamente absorbiendo parte de la energía de la colisión para que llegue menos al habitáculo
  • Estructura del habitáculo rígida (rojo); se ha de mantener indeformable para no alterar su estructura
  • Anti intrusión de ruedas traseras y equipaje; dispone de los refuerzos pertinentes evitando que entren al habitáculo y afecten a los ocupantes
  • Estructura de reparto de tensiones (azul claro); está en la zona transversal trasera, hace que parte de la energía de la colisión implique a las zonas traseras derecha e izquierda no afectadas directamente, así se reduce la intensidad del golpe en la parte central donde se produce
  • Depósito de combustible en zona protegida; al estar bajo el habitáculo rígido no se verá afectado por la colisión
  • Actúan en las plazas ocupadas
    • Apoyacabezas; evitan que la cabeza vaya hacia atrás en exceso, si está en la posición correcta. En este coche los apoyacabezas son activos; el sistema mecánico o electrónico hace que los apoyacabezas suban y se inclinen hacia adelante, reduciendo el desplazamiento hacia atrás de la cabeza lo que supone mucha mejor protección
    • Cinturones de seguridad; si hay efecto rebote sujetan el cuerpo
    • Asientos antideslizantes; se mantienen en su posición
    • ¿Respaldos activos?; si se dispone de este sistema serían los respaldos en conjunto con los apoyacabezas los que se inclinarían hacia atrás unos 16º. En el resumen repaso lo veremos representado
    • ¿Bloqueo del cinturón?; si los efectos de rebote hacia adelante son importantes, la sujeción de los cinturones se complementa con los rodillos de bloqueo que limitan su extensión

Seguridad pasiva terciaria

  • Si el seguro interior de cierre de puertas va puesto se quita
  • Es posible abrir las puertas desde dentro y fuera al estar los seguros liberados, y no quedar bloqueadas con la carrocería el mantenerse indeformable el habitáculo

Las barras en las puertas también colaboran en el mantenimiento de la estructura del habitáculo.

Seguridad pasiva secundaria y terciaria con diferentes implantaciones técnicas

Colisión lateral con motor transversal delantero y tracción

En este automóvil de cinco plazas van ocupadas las dos delanteras:

  • Cada asiento tiene un sensor de ocupación, e informa al calculador de los sistemas de retención suplementaria SRS de que las traseras están libres.
  • Se produce una colisión lateral por el lado izquierdo contra una barrera deformable y rígida, simulando el choque contra otro automóvil, afecta a la parte lateral izquierda con estos efectos de seguridad.

Seguridad pasiva secundaria

  • Estructura rígida del habitáculo (rojo) con la parte inferior central longitudinal del piso deformable (azul); al ser lo más rígido posible el lateral afectado, influyen las barras en las puertas, por el impacto esta parte empuja transversalmente haciendo deformarse la zona central que arrastra hacia el interior a los asientos de ese lado
  • Separación de los ocupantes del lado de la colisión; los efectos de carrocería explicados hacen que los ocupantes sobre sus asientos del lado del golpe se separen de la zona del impacto
  • Si se ve afectada por la colisión lateral alguna de las ruedas se impide su intrusión en el habitáculo, en este caso la trasera izquierda
  • Estructura de reparto de tensiones por zona rígida (rojo) y deformables (azul); desde el punto del impacto se distribuye por el resto de la estructura parte de la energía para reducir los efectos laterales muy localizados
  • Se aprecia como la distribución afecta al resto del habitáculo y zonas deformable delantera y trasera
  • Actúan en las plazas ocupadas:
    • Cinturón de seguridad; sujetando a los ocupantes
    • Rodillos de bloqueo; limitando la extensión de los cinturones
    • Airbag lateral; de la plaza ocupada amortiguando el impacto contra el interior del habitáculo
    • Airbag de cabeza, techo o cortina; cubre la parte superior longitudinal de ese lado del habitáculo, protegiendo a los que vayan en esos asientos, en este caso solo protege al conductor, aunque llega también a la plaza trasera
    • Airbag entre las plazas delanteras; se activa al estar el acompañante en la plaza delantera derecha, y así evitar golpes entre los dos ocupantes delanteros

Seguridad pasiva terciaria

  • Si el seguro interior de cierre de puertas va puesto se quita
  • Es posible abrir las puertas del lado derecho desde dentro y fuera al estar los seguros liberados, y no quedar bloqueadas con la carrocería el mantenerse indeformable esta zona del habitáculo
  • Auto llamada de emergencia; la tener este equipamiento se emite la llamada de emergencia al activarse algún airbag, el servicio de emergencias se pone en contacto con el automóvil para valorar las asistencias necesarias; sanitarias, policía y grúa
  • Si no hay respuesta del coche tras la llamada de emergencia se envía con urgencia la asistencia sanitaria y policía

El sistema de auto llamada de emergencia se puede producir también en situaciones valoradas como críticas, aunque no se haya activado ningún airbag, pues el calculador de los SRS y otros relacionados disponen de suficiente información para deducir que hay riesgo.

Después, al hablar de la “caja negra” en el automóvil se amplía algo esta información.

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