Cómo funcionan las bolsas de aire

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El airbag desplegado dentro de los restos de un Enzo Ferrari. Vea más imágenes de seguridad de automóviles. Michael Tullberg / Getty Images

Durante años, el fiel cinturón de seguridad proporcionó la única forma de sujeción pasiva en nuestros automóviles. Hubo debates sobre su seguridad, especialmente en relación con los niños, pero con el tiempo, gran parte del país adoptó leyes obligatorias sobre el cinturón de seguridad. Las estadísticas han demostrado que el uso de cinturones de seguridad ha salvado miles de vidas que podrían haberse perdido en colisiones..

Al igual que los cinturones de seguridad, el concepto de airbag, una almohada suave contra la que aterrizar en caso de accidente, existe desde hace muchos años. La primera patente de un dispositivo inflable de aterrizaje forzoso para aviones se presentó durante la Segunda Guerra Mundial. En la década de 1980, aparecieron los primeros airbags comerciales en automóviles..

Desde el año de modelo 1998, todos los autos nuevos vendidos en los Estados Unidos deben tener bolsas de aire tanto en el lado del conductor como del pasajero. (Las camionetas ligeras entraron bajo la regla en 1999). Hasta la fecha, las estadísticas muestran que las bolsas de aire reducen el riesgo de morir en un choque frontal directo en aproximadamente 30 por ciento. Luego vinieron los airbags laterales montados en los asientos y en las puertas. Hoy en día, algunos automóviles van mucho más allá de tener dos bolsas de aire para tener seis o incluso ocho bolsas de aire. Habiendo evocado parte de la misma controversia que rodeó el uso del cinturón de seguridad en sus primeros años, las bolsas de aire son objeto de serias investigaciones y pruebas del gobierno y la industria..

En este artículo, aprenderá sobre la ciencia detrás del airbag, cómo funciona el dispositivo, cuáles son sus problemas y hacia dónde va la tecnología desde aquí..

Leyes del movimiento

Antes de analizar los detalles, revisemos nuestro conocimiento de las leyes del movimiento. Primero, sabemos que los objetos en movimiento tienen impulso (el producto de la masa y la velocidad de un objeto). A menos que un exterior fuerza actúa sobre un objeto, el objeto continuará moviéndose a su velocidad y dirección actuales. Los automóviles constan de varios objetos, incluido el propio vehículo, objetos sueltos en el automóvil y, por supuesto, pasajeros. Si estos objetos no están restringidos, continuarán moviéndose a la velocidad a la que viaje el automóvil, incluso si el automóvil es detenido por una colisión..

Detener el impulso de un objeto requiere la acción de la fuerza durante un período de tiempo. Cuando un automóvil choca, la fuerza requerida para detener un objeto es muy grande porque el impulso del automóvil ha cambiado instantáneamente, mientras que el de los pasajeros no, no hay mucho tiempo para trabajar. El objetivo de cualquier sistema de sujeción suplementario es ayudar a detener al pasajero y hacerle el menor daño posible..

Lo que quiere hacer una bolsa de aire es reducir la velocidad del pasajero a cero con poco o ningún daño. Las limitaciones con las que tiene que trabajar son enormes. El airbag tiene el espacio entre el pasajero y el volante o el tablero de instrumentos y una fracción de segundo para trabajar. Sin embargo, incluso esa pequeña cantidad de espacio y tiempo es valiosa si el sistema puede reducir la velocidad del pasajero de manera uniforme en lugar de forzar una interrupción abrupta de su movimiento..

En la siguiente sección, veremos las partes de un airbag y veremos cómo se infla..

El objetivo de una bolsa de aire es reducir la velocidad del movimiento hacia adelante del pasajero de la manera más uniforme posible en una fracción de segundo. Hay tres partes en una bolsa de aire que ayudan a lograr esta hazaña:

  • los bolso en sí mismo está hecho de una tela delgada de nailon, que se dobla en el volante o el tablero o, más recientemente, en el asiento o la puerta.
  • los sensor es el dispositivo que le dice a la bolsa que se infle. La inflación ocurre cuando hay una fuerza de colisión igual a chocar contra una pared de ladrillos a una velocidad de 10 a 15 millas por hora (16 a 24 km por hora). Un interruptor mecánico se activa cuando hay un cambio de masa que cierra un contacto eléctrico, lo que indica a los sensores que se ha producido un choque. Los sensores reciben información de un acelerómetro integrado en un microchip.
  • El airbag sistema de inflación reacciona azida de sodio (NaN3) con nitrato de potasio (KNO3) para producir gas nitrógeno. Ráfagas calientes de nitrógeno inflan el airbag..
El airbag y el sistema de inflado almacenados en el volante. Ver más imágenes de seguridad en el coche.

Los primeros esfuerzos para adaptar la bolsa de aire para su uso en automóviles chocaron con precios prohibitivos y obstáculos técnicos relacionados con el almacenamiento y la liberación de gas comprimido. Los investigadores se preguntaron:

  • Si hubiera suficiente espacio en un automóvil para una bombona de gas
  • Si el gas permanecería contenido a alta presión durante la vida útil del automóvil
  • Cómo se podría hacer que la bolsa se expandiera de manera rápida y confiable a una variedad de temperaturas de funcionamiento y sin emitir un ruido ensordecedor
El sistema de inflado utiliza un propulsor sólido y un encendedor..

Necesitaban una forma de desencadenar una reacción química que produjera el nitrógeno que inflaría la bolsa. Pequeña Infladores de propulsante sólido vino al rescate en la década de 1970.

El sistema de inflación no es diferente a un cohete reforzador sólido (consulte Cómo funcionan los motores de cohete para obtener más detalles). El sistema de airbag enciende un propulsor sólido, que se quema extremadamente rápido para crear un gran volumen de gas para inflar la bolsa. La bolsa entonces literalmente estallidos desde su lugar de almacenamiento a una velocidad de hasta 322 kph (200 mph), ¡más rápido que un abrir y cerrar de ojos! Un segundo después, el gas se disipa rápidamente a través de pequeños orificios en la bolsa, por lo que desinflar la bolsa para que puedas moverte.

Aunque todo el proceso ocurre en solo un vigésimo quinto de segundo, el tiempo adicional es suficiente para ayudar a prevenir lesiones graves. los sustancia en polvo que se libera del airbag, por cierto, es almidón de maíz normal o talco en polvo, que los fabricantes de airbag utilizan para mantener las bolsas flexibles y lubricadas mientras están almacenadas.

A continuación, veremos algunas de las precauciones de seguridad asociadas con las bolsas de aire, especialmente cuando se trata de niños..

Desde los primeros días de las bolsas de aire para automóviles, los expertos advirtieron que las bolsas de aire deben usarse junto con los cinturones de seguridad. Los cinturones de seguridad seguían siendo completamente necesarios porque las bolsas de aire funcionaban solo en colisiones frontales que ocurrían a más de 10 mph (6 kph). Solo los cinturones de seguridad podrían ayudar en golpes laterales y choques (aunque las bolsas de aire laterales se están volviendo más comunes ahora), colisiones traseras e impactos secundarios. Incluso a medida que avanza la tecnología, las bolsas de aire solo son efectivas cuando se usan con un cinturón de seguridad de regazo / hombro.

No pasó mucho tiempo para aprender que la fuerza de un airbag puede dañar a quienes están demasiado cerca de él. Los investigadores han determinado que la zona de riesgo de las bolsas de aire del conductor es la primera 2 a 3 pulgadas (5 a 8 cm) de inflación. Por lo tanto, colocarse a 25 cm (10 pulgadas) de la bolsa de aire del conductor le brinda un margen claro de seguridad. Mida esta distancia desde el centro del volante hasta el esternón. Si actualmente se sienta a menos de 10 pulgadas de distancia, puede ajustar su posición de conducción de las siguientes maneras:

  • Mueva su asiento hacia atrás tanto como sea posible sin dejar de alcanzar los pedales cómodamente.
  • Reclina ligeramente el respaldo de tu asiento. Aunque los diseños de los automóviles varían, la mayoría de los conductores pueden lograr la distancia de 10 pulgadas incluso con el asiento del conductor completamente hacia adelante, reclinando ligeramente el respaldo del asiento. Si reclinar el asiento le dificulta ver la carretera, puede levantarse usando el sistema de elevación del asiento de su automóvil (¡no todos los automóviles lo tienen!) O un cojín firme y antideslizante para lograr el mismo efecto..
  • Apunte la bolsa de aire hacia su pecho, en lugar de su cabeza y cuello, inclinando el volante hacia abajo (esto solo funciona si el volante es ajustable).

Las reglas son diferentes para niños. Una bolsa de aire puede lesionar gravemente o incluso matar a un niño desabrochado que esté sentado demasiado cerca de ella o que sea lanzado hacia el tablero durante el frenado de emergencia. Los expertos coinciden en que los siguientes puntos de seguridad son importantes:

  • Los niños menores de 12 años deben viajar abrochados en un asiento de seguridad apropiado para su edad instalado correctamente en el asiento trasero.
  • Los bebés en asientos para niños orientados hacia atrás (menores de un año y que pesen menos de 20 libras / 10 kg) nunca deben viajar en el asiento delantero de un automóvil que tenga una bolsa de aire del lado del pasajero..
  • Si un niño mayor de un año debe viajar en el asiento delantero con una bolsa de aire del lado del pasajero, debe estar en un asiento de seguridad para niños que mire hacia adelante, un asiento elevado o un cinturón de regazo / hombro que le quede bien ajustado, y el asiento debe ser movido lo más atrás posible.

Para obtener más información sobre los asientos de seguridad para niños, lea Asientos para el automóvil: datos básicos.

En ciertos casos especiales, los propietarios de automóviles pueden solicitar la capacidad de desactivar sus airbags. En la siguiente sección, analizaremos los pasos a seguir si desea desactivar su bolsa de aire.

En respuesta a las preocupaciones de que los niños, y otros, especialmente las personas más pequeñas, mueran o resulten gravemente heridos por un mal funcionamiento o bolsas de aire demasiado potentes, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) emitió en 1997 una regla final para permitir que los fabricantes de automóviles -bags de aire accionados. Esta regla permite que las bolsas de aire despojado entre un 20 y un 35 por ciento. Además, a partir de 1998, los talleres de reparación y los distribuidores pudieron instalar interruptores de encendido / apagado que permiten desactivar los airbags. Los propietarios de vehículos ahora podrían estar autorizados (por la NHTSA) para instalar interruptores de encendido / apagado para una o ambas bolsas de aire en su automóvil si ellos (u otros usuarios de su automóvil) se incluyen en uno o más de estos grupos de riesgo específicos:

  • Para el lado del conductor y del pasajero - Personas con afecciones médicas en las que los riesgos de desplegar el airbag superan el riesgo de impacto en ausencia de un airbag
  • Para el lado del conductor (además de las condiciones médicas) - Aquellos que no pueden posicionarse para operar correctamente sus automóviles al menos a 10 pulgadas (25,4 cm) hacia atrás del centro de la cubierta de la bolsa de aire del conductor
  • Para el lado del pasajero (además de las condiciones médicas): personas que necesitan transportar a un bebé en un asiento de seguridad para niños que mira hacia atrás en el asiento delantero porque el automóvil no tiene asiento trasero, el asiento trasero es demasiado pequeño para acomodar un asiento para niños que mira hacia atrás o porque es necesario controlar constantemente la condición médica de un niño
  • Para el lado del pasajero (además de las afecciones médicas) - Personas que necesitan llevar niños de entre uno y 12 años en el asiento delantero porque (a) el automóvil no tiene asiento trasero, (b) el propietario del vehículo debe llevar más niños de los que caben en el asiento trasero o (c) porque es necesario controlar constantemente la salud de un niño

Si desea instalar un interruptor de encendido y apagado en su automóvil, necesita una copia del folleto de NHTSA, "Bolsas de aire e interruptores de encendido y apagado: información para una decisión informada" y el formulario adjunto, Solicitud de interruptor de encendido y apagado de airbag. Puede encontrarlos en el sitio web de la NHTSA, así como en los clubes AAA, los concesionarios de automóviles nuevos y los departamentos estatales de vehículos motorizados. La NHTSA le enviará una carta de autorización que puede llevar a un taller de reparación. (Antes de molestarse con todo esto, debe consultar con su concesionario de automóviles o taller de reparación para ver si hay un interruptor de encendido y apagado disponible para su automóvil). reequipar interruptores de encendido y apagado se pueden encontrar y usar si se cumplen los requisitos federales: los interruptores deben operarse con una llave y estar equipados con luces de advertencia para indicar si las bolsas están apagadas o encendidas.

Obviamente, incluso si tiene la opción de apagarlo, la bolsa de aire debe dejarse encendida para los conductores que pueden sentarse al menos 10 pulgadas hacia atrás. Para aquellos que no pueden (incluso con las sugerencias enumeradas anteriormente), la bolsa se puede apagar. Un grupo de médicos en la Conferencia Nacional sobre Indicaciones Médicas para la Desactivación de las bolsas de aire consideró las condiciones médicas comúnmente reportadas en cartas a la NHTSA como una posible justificación para apagar las bolsas de aire. Sin embargo, no recomendaron apagar las bolsas de aire para condiciones relativamente comunes, como:

  • marcapasos
  • los anteojos
  • angina de pecho
  • enfisema
  • asma
  • mastectomía
  • cirugía previa de espalda o cuello
  • edad avanzada
  • osteoporosis
  • artritis
  • el embarazo

En términos generales, no puede desactivar su airbag sin instalar un interruptor de encendido y apagado actualizado. Sin embargo, si todavía no hay disponible un interruptor de encendido y apagado (del fabricante del vehículo) para su automóvil, la NHTSA autorizará la desactivación de la bolsa de aire caso por caso en las condiciones apropiadas. Nunca intente desactivar la bolsa usted mismo; recuerde, ¡esto no es un cojín suave! Es un golpe fuerte y puede lastimarte cuando no sabes lo que estás haciendo.

En cuanto a los interruptores de encendido y apagado instalados de fábrica, la NHTSA permite a los fabricantes de automóviles instalar interruptores de encendido y apagado del airbag del pasajero en vehículos nuevos en circunstancias limitadas, solo si el vehículo no tiene asiento trasero o si el asiento trasero es demasiado pequeño para acomodar un asiento de seguridad para niños que mira hacia atrás. Y actualmente, los fabricantes no pueden instalar interruptores de encendido y apagado para la bolsa de aire del conductor en ningún vehículo nuevo. ¿Por qué estas reglas? La NHTSA se opuso a los interruptores de encendido y apagado instalados en fábrica de manera generalizada por temor a que se convirtieran en equipos estándar en todos los vehículos nuevos, incluso en los comprados por personas que no pertenecen a grupos de riesgo. También vieron la integración de interruptores de encendido y apagado en automóviles nuevos (y el posterior rediseño de los paneles de instrumentos) como algo que desviaría recursos del desarrollo de sistemas de bolsas de aire más seguros y avanzados..

Las actividades destinadas a mantener y mejorar los beneficios de los airbags para salvar vidas están en plena marcha. Las nuevas pruebas patrocinadas por la NHTSA utilizan criterios mejorados de lesiones "ficticias" basados ​​en nuevos conocimientos e investigaciones.

Hasta hace poco, la mayoría de los avances en la seguridad de los automóviles eran los impactos delanteros y traseros, aunque 40 por ciento de todas las lesiones graves por accidentes son el resultado de impactos laterales, y el 30 por ciento de todos los accidentes son colisiones de impacto lateral. Muchos fabricantes de automóviles han respondido a estas estadísticas (y los nuevos estándares resultantes) reforzando puertas, marcos de puertas y secciones de piso y techo. Pero los coches que actualmente ofrecen airbags laterales representan la nueva ola de protección de los ocupantes. Los ingenieros dicen que diseñar bolsas de aire laterales eficaces es mucho más difícil que diseñar bolsas de aire delanteras. Esto se debe a que gran parte de la energía de una colisión de impacto frontal es absorbida por el parachoques, el capó y el motor, y tarda entre 30 y 40 milisegundos antes de que llegue al ocupante del automóvil. En un impacto lateral, solo una puerta relativamente delgada y unas pocas pulgadas separan al ocupante de otro vehículo. Esto significa que los airbags laterales montados en la puerta deben comenzar a desplegarse en un cinco o seis milisegundos!

Los ingenieros de Volvo experimentaron con diferentes formas de montar los airbags laterales y eligieron la instalación en el respaldo del asiento porque protege a los pasajeros de todos los tamaños, independientemente de cómo esté colocado el asiento. Esta disposición les permite colocar un activación del sensor mecánico a los lados de los cojines del asiento debajo del conductor y el pasajero delantero. Esto evita que se infle el airbag del lado intacto del automóvil. La instalación de todo el paquete de airbag en el respaldo del asiento también ofrece la ventaja de evitar despliegues innecesarios que podrían ser causados ​​por colisiones con peatones o bicicletas. Se necesita una colisión de aproximadamente 12 mph (19 km / h) para activar los airbags laterales.

Los ingenieros de BMW han elegido airbags montados en la puerta. La puerta tiene más espacio, lo que permite una bolsa más grande que brinda más cobertura..

los airbag de cabeza, o estructura tubular inflable (ITS), se parece un poco a una gran salchicha y, a diferencia de otros airbags, está diseñada para permanecer inflada durante unos cinco segundos para ofrecer protección contra un segundo o tercer impacto. Trabajando con el airbag lateral, se supone que el ITS ofrece una mejor protección en algunas colisiones laterales. Otra opción para la protección de la cabeza en impactos laterales es la airbag de cortina.

Todo esto deja bastante claro que la ciencia de las bolsas de aire es todavía nueva y está en rápido desarrollo. Puede esperar muchos avances en este campo a medida que los diseñadores presenten nuevas ideas y aprendan de los datos de accidentes del mundo real..

Para obtener más información sobre bolsas de aire y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente..

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