Sistemas de seguridad: el airbag gy DXTR69E 15, 2011 28 pagcs O. ÍNDICE . INTRODUCCION 2 2. HISTORIA DEL AIRBAG 3. EL AIRBAG Y SUS FUNCIONES 4 PACE 1 or28 to View nut*ge 4. FUNCIONAMIENT o 4. 1. DIAGRAMA DE IMPACTO 10 4. 2. COMPONENTES DE UN SISTEMA AIRBAG 14 4. 3. UNIDAD DE CONTROL 15 5.
TIPOS DE AIRBAG 19 En la actualidad el apartado de la Seguridad en los automóviles representa uno de los campos de investigación a los que se destina gran parte del presupuesto para desarrollo por parte de cada fabricante, por lo que se trata de fabricar vehiculas cada vez ás seguros, que cuiden hasta el mínimo detalle la integridad de sus ocupantes utilizando sistemas de Airbag, cinturones pirotécnicos, sistemas de ABS, controles de tracción, controles de estabilidad, etc.
Dentro de los sistemas de seguridad que se pueden encontrar en los vehículos actuales podemos distinguir dos términos básicos: seguridad activa y seguridad pasiva. La Seguridad Activa engloba todos los sistemas, mecanismos, elementos, etc. destinados a prevenir los accidentes y mejorar la respuesta del vehículo en su funcionamiento normal, para conseguir un grado de seguridad y prevención elevado. Dentro del apartado de Seguridad Activa se pueden encontrar los siguientes sistemas: ABS, control de tracción, control de estabilidad, control de iluminación, sistemas antibalanceo, etc.
Todos estos sistemas mejoran el comportamiento del vehículo a la vez que reducen el riesgo de accidente. El término Seguridad Pasiva, sin embargo, engloba todos aquellos sistemas destinados a reducir en lo posible las consecuencias de los accidentes como pueden ser: Airbag, cinturones pirotécnicos, apoyacabezas, barras de protección lateral, etc Son sistemas que no evitan el accidente, pero sí reducen las onsecuencias del mismo para los ocupantes del vehículo.
Durante los últimos año a seguridad se ha 2 8 centrado en ocupantes del vehículo. Durante los últimos años, el tema de la seguridad se ha centrado en el estudio y desarrollo de disposltivos «paslvos» por lo que dichos sistemas están en una constante evolución. por este motivo, he pensado que sería interesante tratar en este trabajo este sistema que es un complemento directo del cinturón. De sobra son conocidas las ventajas que reporta la utilización del clnturón de seguridad.
Proporciona un medio de sujeción al asiento firme y seguro ue evita, en caso de colisión frontal o lateral, que el conductor y los acompañantes salgan despedidos como consecuencia de la inercia provocada en el impacto. El airbag nació en Estados Unidos y su desarrollo fue, en un principio, muy lento; sin embargo, una vez que se comprobó su eficacla, la carrera de los investigadores está siendo imparable y al igual que su implantación en los vehículos. Fueron los años 30 y el mundo de la aviación en particular los que vieron nacer el concepto de bolsa de aire.
La primera patente para su instalación en un coche se registró en Estados Unidos en 1953. Consistía en un acumulador de gas comprimido que hinchaba unas bolsas colocadas en el volante, panel de instrumentos y guantera. Este mismo diseño lo utilizó la General Motors a mediados de los años 70 y se comprobó que: • podía causar heridas mu en el torso del conductor 28 si éste estaba demasiado estaba sentado adecuadamente. Como se ha indicado anteriormente, hay que constatar que el desarrollo del airbag fue muy lento.
El prlmer gran empujón lo recibió en 1978, gracias a la norma de la administración norteamericana que incluyó el airbag como un elemento de seguridad pasivo o automático. Fue Mercedes quien, en 1981 , ofreció por primera vez este dispositivo para el conductor como elemento opcional en alguno de sus modelos (todo un privilegio por aquel entonces); seis años más tarde (1987) incorporó el airbag para el acompañante. Seguidamente lo hicieron Ford, Chrysler, BMW, Saab, Porsche y Volvo, pero siempre como opcion.
El primero de los fabricantes de automóviles que equipó de serie en uno de sus modelos con este dispositivo fue Ford, con el lanzamiento del Monden; posteriormente, en 1993, lo amplió a toda su gama iniciando así la carrera imparable del airbag como n elemento de seguridad no destinado exclusivamente a los modelos más caros. Desde luego, en esta rápida carrera hay que destacar la aparición de airbags que protegen todas las partes del cuerpo y a todos los ocupantes de los vehículos. Así, en 1994, Volvo y BMW incluyeron airbags laterales en las plazas delanteras.
Incluso algunas marcas incorporaron en sus vehículos de gama alta el airbag en el asiento trasero, necesitando una estructura especial en el asiento delantero para poder instalarlo. ên la actualidad, podemos encontrarnos hasta ocho bolsas de seguridad en un automóvil (BMW serie-3). Por último, uno de los hitos más importantes es la aparición muy reciente del denominado airbag-inteligente, más 4 28 de los hitos más importantes es la aparición muy reciente del denominado airbag-inteligente, más conocido como «smart-ba<', cuyos pioneros han sido Mercedes y más recientemente la firma Autoliv con su "Smart-airbag'.
A él le dedicaremos un apartado especial en este trabajo. Una bolsa de gas que se infla frente al conductor u ocupante del vehículo en caso de colisión es lo que mejor define a uno de los sistemas de seguridad pasiva que más desarrollo está lcanzando en los últimos tiempos: el alrbag. Este dispositivo es el fruto de las investigaciones que se iniciaron cuando las estadísticas demostraron que la primera causa de muerte en las colisiones frontales era el impacto del conductor contra la columna de la dirección.
Su 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. Pero no debemos olvidar que el airbag no es una simple almohada que hace que el impacto sea contra algo blando sino que, un complejo sistema amortiguador cuyo valor protector depende de su exacta adaptación al vehículo en cuestión. or lo tanto, el airbag debe cumplir cuatro funciones principales que son las siguientes: 1) Evitar el impacto del conductor o del pasajero contra los elementos duros del vehic alpicadero, parabrisas… ). s 8 vehículo (volante, salpicadero, parabrisas… ). 2) Absorber parte de la energía cinética del cuerpo. 3) Proteger a los ocupantes del impacto de cristales provenientes el parabrisas. 4) Disminuir el movimiento de la cabeza y, con ello, el riesgo de lesiones cervicales. 4.
FUNCIONAMIENTO DE UN AIRBAG FRONTAL Una vez conocidas las funciones que debe cumplir un airbag, a continuación se detalla el funcionamiento de un airbag frontal, que es el más conocido, así como de sus componentes y materiales empleados. En el funcionamiento de un airbag encontramos cuatro elementos básicos: 1) Detectores: indican si se ha producido un accidente. 2) Centralita electrónica: decide si debe activar el dlsparo. 3) Mecanismo de disparo: dispositivo pirotécnico. ) Bolsa de aire.
En primer lugar, hemos de señalar que los airbags diseñados para la protección de impactos frontales son sensibles a la deceleración en el sentido longitudinal del vehículo. La detección y control del inflado suele ser electromecánica o totalmente electrónica. En los sistemas electromecánicos, la medida de la colisión es realizada mediante un sensor denominado «de seguridad» y otros dos o tres sensores de localización. Cada sensor lleva una masa cuyo movimiento está res go del eje longitudinal 6 8 del vehículo. er de «bola en tubo» o de «rollercilindro»: ?? En los sensores de bola un imán genera una fuerza que actúa sobre una bola de acero. [pic] Sensor de bola en tubo. • En los sensores de «roller-cilindro», un cilindro rueda sobre una pista oponiéndose a la fuerza ejercida por un muelle. Sensor de roller. En ambos casos la masa se mueve hacia adelante debida a la fuerza inercial generada por la deceleración del vehículo. Esta masa es la encargada de cerrar el circuito eléctrico.
Los sensores de localización están distribuidos a lo largo del frontal del automóvil; estos estén conectados en paralelo y, en serie con el sensor de seguridad. Por lo tanto, el sensor de seguridad ha debido actuar para que el airbag se despliegue. Esquema para la activación. Por otro lado, también existen sistemas de control y sensorización totalmente electrónicos. En ellos, el sensor de deceleración envía una señal a la centralita electrónica como consecuencia de haber superado su umbral de sensibilidad.
Generalmente hay más de uno y están colocados en diversas partes del coche. Cuanto mayor sean en número, menos posibilidades habrá de que el airbag salte en casos innecesarios. A continuación, la centr la información de los sensores y mediante algor dos toma la decisión el caso de que la centralita decida que existe colisión, ésta envía una señal eléctrica que activa el sistema pirotécnico; así, se inicia la reacción donde el reactivo utilizado es NaN3 en estado sólido: 2 NaN3 2 Na 43 N2 (1) Esta reacción se da a 15 ms desde el momento del impacto.
El Sodio obtenido como producto en (1), reacciona a su vez con el KN03 que previamente tenemos: 10 Na + 2 KN03 K20 + 5 Na20 + N2 (2) El nitrógeno obtenido en estas dos reacciones será el que posteriormente llene las bolsas. El K20 y el Na20 reaccionan con el tercer componente de la mezcla inicial (Si02): K20 + Na20 + Si02 -> silicato alcalino estable (3) Los productos obtenidos finalmente en las reacciones son el nitrógeno gas y el silicato alcalino.
El nitrógeno liberado en estas dos reacciones llega a la bolsa por unos canales que actúan como refrigeradores para evitar que alcance altas temperaturas e infla el airbag. La presión que ejercen los gases de la explosión despliega la bolsa, que sale con fuerza de su alojamiento. El despliegue es muy rápido, con picos de velocidad en la punta de la bolsa comprendidos entre 170 y 340 km/h. Con el fin de lograr un mayor control de despliegue, se utilizan correas nternas para reducir la salida del airbag.
En una colisión frontal, pacto del conductor contra la bolsa se produce . La toma de datos se inicial. Esquema del funcionamiento. Cinco décimas de segundo después del despliegue, tras amortiguar el golpe del cuerpo del ocupante, la bolsa se desinfla. El desinflado está controlado por el número, tamaño y localización de las válvulas de salida que tiene la bolsa. Generalmente estas válvulas están colocadas en la parte trasera con el fin de enviar los gases calientes lejos de los ocupantes.
Algunos diseños en vez utilizar válvulas, aumentan la orosidad de la bolsa en unos lugares específicos, que hacen la labor de las válvulas. La bolsa se desinfla completamente en 1 ó 2 s. En cuanto a los materiales de que están hechos los airbags, se puede decir que la mayoría son de nylon debido a su resistencia a la abrasión, propiedades de envejecimiento y un funcionamiento óptimo en una gran variedad de condiciones ambientales.
Naturalmente existen diferentes variedades de nylon que confieren distintas características a las bolsas, aunque todas ellas con la misma finalidad. Un revestimiento de neopreno puede ser usado en el interior e la bolsa para ayudar a controlar la salida de flujo. El airbag está empaquetado en el módulo como un paracaídas plegado en uno o varias capas, tal y como se observa en la siguiente figura: [PiC] Plegado del airbag en un v Ford Mondeo. formarán una pequeña nube de polvo cuando el airbag se active.
Una cubierta de plástico oculta la superficie del módulo de expansión. Estas cubiertas están diseñadas para romperse fácilmente a lo largo de las líneas del contorno durante el despliegue del airbag, pero deben ser los suficientemente robustas como para permanecer intactas a lo largo de la vida del ehículo. La forma del airbag del conductor es un cojín circular de aproximadamente 40 litros (Europa). Ésta está incorporada al volante mientras que la del pasajero se incorpora en el salpicadero y tiene un volumen aproximado de 50 Iltros. or último, se quiere indicar que los criterios actuales de expansionado o despliegue de la bolsa son dependientes del vehículo aunque la detonación se llega a producir en colisiones en las cuales la velocidad excede de los 30 km/h. Así un hecho importante es que los sensores deben ser capaces de distinguir la gravedad o severidad de las distintas olisiones: debe desplegarse en una colision severa, pero no en un tramo de una carretera bacheada. En la práctica, estos fallos de funcionamiento no son frecuentes, pero a veces ocurren. . 1. Diagrama de impacto Cuando un automóvil sufre una colisión frontal a más de 30 Km/h, todo lo que sucede dentro del hinchable tiene lugar en un brevísimo intervalo de tiempo, alrededor de 120 milésimas de segundo, es decir, lo que tardamos en parpadear. En este intervalo de tiempo el cuerpo de los ocupantes del vehiculo sufre un desplazamiento violento e incontrolado hacia la parte frontal que debe ser amortiguado por los sistemas de Airba
