Cómo se activan las bolsas de aire en el automóvil
B ang! Pensamos en las explosiones como cosas terribles y peligrosas, pero ese no es siempre el caso. Todos los días, las explosiones están ayudando a salvar la vida de las personas. Si tiene la mala suerte de estar involucrado en un accidente automovilístico, una explosión cuidadosamente controlada disparará (con suerte) una bolsa de aire desde el tablero, amortiguando el impacto y ayudando a reducir el daño a su cuerpo. Las bolsas de aire son muy simples pero también increíblemente inteligentes, ya que tienen que abrirse a más de 300 km / h (200 mph), ¡más rápido de lo que puede chocar un automóvil! Echemos un vistazo más de cerca a cómo funcionan.Ilustraciones: las bolsas de aire salvan vidas gracias a la dedicación desinteresada de los maniquíes de prueba de choque, que han sido una característica del diseño del automóvil desde que el primer muñeco, Sierra Sam , hizo su prueba de manejo original en 1949. Si no pudiéramos probar nuevas innovaciones de seguridad con maniquíes, nunca podríamos desplegarlos en nuestros autos de verdad.
¿Por qué los accidentes automovilísticos causan daños?
Como todo lo demás en el mundo, los accidentes automovilísticos están controlados por las leyes de la física y, más específicamente, las leyes del movimiento . Todo lo que se mueve tiene masa (en términos muy generales, esto significa cuántas "cosas" contiene un objeto y está estrechamente relacionado con lo pesado que se siente) y la velocidad (en términos generales, esto es lo mismo que velocidad, pero estrictamente significa velocidad en un cierta dirección). Cualquier cosa que tenga masa y velocidad tiene energía cinética., y cuanto más pesado sea su automóvil y más rápido vaya, más energía cinética tiene. Eso está bien hasta que de repente quieras parar, o hasta que choques contra algo. Entonces toda la energía tiene que ir a algún lado. A pesar de que los automóviles están diseñados para arrugarse y absorber impactos, su energía aún representa un gran riesgo para el conductor y los pasajeros.
Gráfico: cuanto más rápido vaya, más difícil será detenerse. Esto se debe a que su energía cinética aumenta con el cuadrado de su velocidad (su velocidad × su velocidad). Cuanta más energía cinética tenga, más tendrá que perder antes de detenerse. Si una colisión detiene su automóvil en un tiempo determinado, cuanta más energía tenga, más violenta será la colisión y mayores serán las posibilidades de que resulte herido o muerto. Las bolsas de aire ayudan a que su cuerpo se detenga más lentamente, reduciendo el riesgo de lesiones y muerte. [Cuadro basado en un vehículo de masa total de 1500 kg.]
El problema es que las personas dentro de un automóvil en movimiento también tienen masa y velocidad e, incluso si el automóvil se detiene, tenderán a continuar. Es una ley básica de la física (conocida como la primera ley del movimiento de Newton, después del brillante físico inglés Sir Isaac Newton, quien lo declaró por primera vez) que las cosas que se mueven tienden a seguir moviéndose hasta que algo (una fuerza de algún tipo) las detiene. Los automóviles han tenido cinturones de seguridad durante décadas, pero son una forma bastante cruda de protección. El mayor problema es que solo restringen tu cuerpo. Su cabeza pesa unos sorprendentes 3–6 kg (6–12 lb), tanto como varias bolsas de azúcar, y no está sujeta en absoluto. Entonces, incluso si su cuerpo está bien sujeto, la misma ley básica de la física dice que su cabeza continuará y se estrellará contra el volante o el vidrioparabrisas (parabrisas). Ahí es donde entran las bolsas de aire.
Cómo ayudan los airbags
Foto: Un maniquí típico de prueba de choque tiene más de 130 sensores diferentes dentro. ¡Este muñeco, cuyo nombre es "Adam", incluso está diseñado para sudar como una persona real para que los investigadores puedan probar las condiciones climáticas dentro de un automóvil! Foto de Warren Gretz cortesía del Departamento de Energía de los Estados Unidos / Laboratorio Nacional de Energía Renovable (DOE / NREL).
Un airbag se conoce más correctamente como sistema de retención suplementario (SRS) o retención inflable suplementaria (SIR) . La palabra "suplementario" aquí significa que la bolsa de aire está diseñada para ayudar a los cinturones de seguridad a protegerlo en lugar de reemplazarlos (confiar en una bolsa de aire para protegerlo sin abrocharse el cinturón de seguridad es extremadamente peligroso).
La idea básica es que el airbag se infla tan pronto como el automóvil comienza a disminuir la velocidad en un accidente y se desinfla cuando la cabeza presiona contra él. Eso es importante: si la bolsa no se desinflara, tu cabeza simplemente rebotaría y no estarías mejor.
¿Qué tan efectivos son los airbags?
Las bolsas de aire parecen ser una buena idea, pero a los científicos les gustan las pruebas contundentes: ¿hay alguna prueba de que reduzcan las muertes? En 1995, Adrian Lund y Susan Ferguson publicaron unimportante estudio sobre los accidentes de tránsito durante ocho años entre 1985 y 1993. Descubrieron que las bolsas de aire redujeron las muertes en un 23-24 por ciento en accidentes frontales y en un 16 por ciento en accidentes de todo tipo, en comparación con los automóviles equipados solo con cinturones de seguridad manuales.
Obviamente, es una gran mejora, pero es importante tener en cuenta que las bolsas de aire son cosas violentamente explosivas que presentan sus propios peligros. El mayor riesgo es para los niños pequeños , aunque los adultos también enfrentan un pequeño riesgo de lesiones oculares y pérdida auditiva. Si un airbag te salva la vida, probablemente consideres que un riesgo leve de lesiones es un precio que vale la pena pagar. Aun así, es claramente importante estudiar los peligros potenciales de los airbags para que podamos hacerlos lo más seguros y efectivos posible. Las bolsas de aire modernas (instaladas desde finales de la década de 1990) disparan con menos fuerza que los diseños anteriores, y hay pruebas convincentes de que esto ha reducido las muertes accidentales, especialmente entre los niños, sin comprometer la seguridad de los pasajeros.
Cómo funcionan los airbags
Cuando un automóvil golpea algo, comienza a desacelerar (perder velocidad) muy rápidamente.Un acelerómetro (chip electrónico que mide la aceleración o la fuerza) detecta el cambio de velocidad.Si la desaceleración es lo suficientemente grande, el acelerómetro activa el circuito del airbag . El frenado normal no genera suficiente fuerza para hacer esto.El circuito del airbag pasa una corriente eléctrica a través de un elemento calefactor (un poco como uno de los cables de una tostadora ).El elemento calefactor enciende un explosivo químico . Las bolsas de aire antiguas usaban azida de sodio como explosivo; los más nuevos usan diferentes productos químicos.A medida que el explosivo se quema, genera una cantidad masiva de gas inofensivo (típicamente nitrógeno o argón) que se inunda en una bolsa de nylon que se encuentra detrás del volante.A medida que la bolsa se expande, sopla la cubierta de plástico del volante y se infla frente al conductor. La bolsa está recubierta con una sustancia calcárea como el polvo de talco para ayudarlo a desenvolverse sin problemas.El conductor (avanzando por el impacto) empuja contra la bolsa. Esto hace que la bolsa se desinfle a medida que el gas que contiene se escapa a través de pequeños agujeros alrededor de sus bordes. Cuando el auto se detiene, la bolsa debería haberse desinflado por completo.
¿Quién inventó las bolsas de aire?
Obra: el diseño original del airbag de John Hetrick de 1953, que he coloreado para que sea más fácil de seguir. Aquí hay tres dibujos separados que muestran el mecanismo principal (que ocupa la mayor parte de la imagen), una vista en perspectiva del conductor del volante (abajo a la derecha) y una vista de la bolsa inflada desde el costado (arriba a la derecha). La bolsa se activa por un peso pesado (azul) sujeto por un resorte (amarillo) dentro del cilindro rojo a la derecha. Después de un impacto, el peso empuja el resorte hacia la derecha, abriendo una válvula dentro de una tubería (turquesa) que permite que el aire comprimido fluya desde un cilindro (verde) e infla el cojín del airbag. Obra cortesía de la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos. Lea una descripción completa en Conjunto de cojín de seguridad para vehículos automotrices (a través de Google Patents).
Si busca en línea, encontrará que a muchas personas diferentes se les atribuye la invención de airbags. ¿Quién pensó en ellos primero? Parece que fue John W.Hetrick de Newport, Pensilvania, quien se le ocurrió la idea después de un accidente en el que desvió su automóvil de la carretera hacia una zanja para evitar golpear una roca, casi arrojando a su hija por el parabrisas. Hetrick presentó su patente para un conjunto de cojín de seguridad para vehículos automotores el 5 de agosto de 1952 (se le otorgó como Patente de los Estados Unidos # 2,649,311 el 18 de agosto de 1953) Aunque un inventor alemán llamado Walter Linderer presentó una patente de airbag varios meses antes de Hetrick, se le otorgó después de Hetrick, y parece probable que a los dos hombres se les ocurrió la misma idea de forma independiente. Muchos otros inventores se han basado en la idea desde entonces, especialmente Allen K. Breed (1927–2000), quien desarrolló una variedad de formas diferentes de desencadenar la explosión de gas dentro de una bolsa de aire justo antes del impacto de un choque. Según el obituario del New York Times de Breed , realizó su primer diseño de airbag en 1968 y presentó numerosas patentes de mejoras, lo que ayudó a convertir a Breed Corporation en uno de los mayores proveedores mundiales de sistemas de seguridad para automóviles.
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