Ivestigación acerca de las bolsas de aire

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Objetivos

Esta investigación pretende:

- Conocer el funcionamiento de las bolsas de aire.

- Conocer la innovación de las bolsas de aire en últimos 10 años.

Fundamentación teórica

Antecedentes

Historia del airbag

Instituto de investigación sobre reparación de vehículos (2003). La idea de un cojín flexible para disminuir las consecuencias de los impactos frontales de los automóviles data de la década de los 20, pero la primera patente de un sistema practicable se realizó a principios de los años 50. El airbag es un invento nacido en América y perfeccionado en Europa, donde, concretamente en Alemania, existe una patente del 6 de octubre de 1951 a nombre de Walter Linderer de lo que hoy se conoce como airbag. Durante los años 50 los fabricantes dejaron de lado el airbag y se centraron en otros sistemas de retención como el cinturón de seguridad hasta que, en 1967, Mercedes Benz compró la patente y tomó la decisión de desarrollar el airbag en el centro de seguridad que tenía en Sindelfingen con el fin de implantarlo como mecanismo salvavidas en los vehículos.

Durante el desarrollo, las pruebas de funcionamiento revelaron el primer inconveniente, el llenado de la bolsa. Las primeras investigaciones para establecer el tiempo en el que debía completarse el proceso de llenado, establecieron que, desde el principio del accidente hasta el completo inflado de la bolsa debían transcurrir 30 milésimas de segundo. Los primeros sistemas de alimentación de aire se basaban en grandes botellas a alta presión cuya instalación era demasiado compleja como para ser viable. Se probaron combinaciones de gas líquido con una pequeña cantidad de keroseno sólido y finalmente se afianzó como sistema de llenado el generador de gas pirotécnico. Era más pequeño, ligero y seguro, tanto para la conducción como para su almacenamiento en talleres. Por otro lado, la electrónica también fue un obstáculo, se convirtió en la parte del airbag que más tiempo llevo desarrollar. El principal motivo era el escaso desarrollo de componentes electrónicos existente, ya que no ocupaban un lugar tan destacado como hoy en día.

Igual que Volvo con el cinturón de seguridad de tres puntos, Mercedes Benz dejó libre la patente para que el resto de fabricantes pudiera emplear la tecnología desarrollada.

Éstos así lo hicieron y progresivamente fueron incorporándolo a sus modelos hasta el día de hoy, en el que el airbag viene de serie en muchos modelos del mercado y en prácticamente todos es posible incluirlo a precios razonables.

En la actualidad las investigaciones siguen adelante optimizando cada vez más los sistemas de llenado, electrónicos, los materiales, etc… Además, distintos tipos de Airbag son cada vez más frecuentes, como los laterales o traseros.

Principios de funcionamiento del airbag

A grandes rasgos, el airbag frontal es una bolsa de tejido ultrarresistente plegada y alojada frente al ocupante, en el volante o en el salpicadero según sea conductor o copiloto. Como se ha visto previamente, el funcionamiento del airbag es, en principio, sencillo. La complejidad radica en la precisión y rapidez de accionamiento.

El vehículo dispone de sensores cinemáticos que detectan desaceleraciones bruscas y emiten una señal a la unidad de control que, gracias a un algoritmo implementado, es la responsable de activar el conjunto del generador de gas. Este generador de gas se encuentra situado junto a la bolsa de aire y contiene un compuesto químico sólido. Su detonación genera nitrógeno gaseoso suficiente para llenar la bolsa en milésimas de segundo. La Figura 1 muestra el proceso de llenado del airbag.

[pic 2]

Figura 1: proceso de llenado del airbag.

Inmediatamente después del llenado comienza el desinflado de la bolsa mediante la salida controlada del gas bajo la presión producida por el ocupante al chocar contra la bolsa. Este proceso de desinflado tiene lugar a través de unos orificios en su parte posterior. Una vez que ha cumplido su función, el airbag queda totalmente vacío permitiendo libertad de movimientos al ocupante. [pic 3]

La Figura 2 muestra un airbag deshinchado.

Los airbags frontales, tanto de conductor como de acompañante, sólo se activan si el ángulo de incidencia del vehículo contra el agente externo se encuentra dentro de un rango de ± º30 con respecto al eje longitudinal del vehículo (este valor es orientativo, puede variar de un fabricante a otro).

[pic 4]

La Figura 3 muestra la zona de influencia para la apertura del airbag.

Mattes B (1999) En el caso de impactos laterales, traseros o en caso de vuelco no se debe activar ya que no ofrece protección alguna. Sólo debe activarse en caso de deceleraciones bruscas equivalentes a un choque frontal contra un muro a 30 hkm (valor orientativo). Por debajo de este valor se considera suficiente la acción del cinturón de seguridad. Tampoco se debe activar como respuesta a baches de la carretera, canto de un bordillo, etc….

Las características generales de un airbag son siempre las mismas, pero de un fabricante a otro puede haber ciertas diferencias en los materiales, tamaño, algoritmos que implementa la unidad de control, etc…. Debido que el airbag está totalmente integrado con el vehículo, un airbag no se puede adquirir como un sistema independiente e instalarlo, sino que ha de ser en el proceso de fabricación del vehículo cuando se integre en él.

Secuencia de un impacto frontal

Mattes B (1999) menciona que debido a la gran rapidez con que suceden los hechos en un impacto, la unidad de medida del tiempo son las milésimas de segundo o milisegundos (ms). En un choque tipo a 54 km/h contra una barrera rígida, la secuencia de acontecimientos es la que se describe en los siguientes párrafos y se puede ver representada en la Figura 4 (los valores numéricos aportados en este apartado son aproximados y de carácter orientativo).

En el momento del impacto el conductor está en posición normal. Transcurridos se alcanza el valor de desaceleración que activa el airbag, el conductor todavía está en posición erguida. A los 30 milisegundos del choque se hincha el airbag. El conductor