Sistema Airbag

2012 SEGURIDAD PASIVA - SISTEMA AIRBAG

NICOLAS DIAZ PANNO ANDRES AGUIRRE VACA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLICIA FEDERAL ARGENTINA 03/09/2012 1

SEGURIDAD PASIVA - LACC II

SISTEMA AIRBAG Se trata de un sistema de seguridad del automóvil, consistente en una bolsa de aire, situada entre conductor o pasajero, o en ambos lugares, que se infla de manera automática en el momento en que se produce una colisión amortiguando sus efectos. Los Airbags están diseñados para complementar la función de los cinturones de seguridad, no para sustituirlos. El cinturón de seguridad mantiene a la persona en la porción apropiada para lograr una mayor efectividad del Airbag. El Airbag es un dispositivo que se instala en el interior del volante, en el tablero (airbag frontales) y en los paneles laterales de los asientos (airbags laterales). Apenas se dé un impacto frontal, en fracciones de segundo se inflan bolsas, las cuales se interponen entre el volante y el conductor, entre el tablero y el acompañante, para así impedir que impacten la cabeza y el pecho. El primer airbag se montó en el modelo Mercedes-Benz como elemento exclusivo. A partir de 1993, pasó a ser un elemento popular gracias a que Ford lo incluyó como equipo de serie en toda su gama, para algunos de sus mercados. En la actualidad, los airbag para conductor y pasajero son un equipamiento frecuente en casi todas las marcas. Actualmente se han desarrollado dispositivos para proteger varias partes del cuerpo. Los hay laterales, de cortinas, de cadera, posteriores y para las extremidades inferiores. El sistema está controlado por una central electrónica que contienen los sensores de desaceleración. En caso de colisión y gracias a los sensores, la central puede calcular la intensidad de la desaceleración y, en función de esta, decidí desplegar el airbag frontal en dos tiempos (para los choques poco violentos) o de una sola vez (para los choques muy violentos). Además, el sistema SMART SRS controla igualmente el funcionamiento de los airbag laterales gracias a los sensores situados en el asiento. Estos últimos detecta la posición del ocupante y deciden si es compatible con la apertura del airbag lateral. En efecto, estos sensores verifican que la posición del pasajero permita que el airbag lateral se despliegue sin causar daños físicos al ocupante. Este dispositivo no evita más lesiones que los cinturones de seguridad. El cinturón de seguridad del elemento de seguridad pasiva más efectivo. El uso del pero hace es más bien complementario de este, no es sustituto del cinturón de seguridad. El airbag frontal de pasajero es muy similar al de conductor aunque difiere en su forma, tiempos de llenado, etc. … y los airbags laterales, a pesar de las analogías que pueden tener con los frontales, trabajan de forma muy distinta y llevan a cabo funciones diferentes. Si se analiza un choque frontal de un vehículo se distinguen principalmente dos impactos, el que sucede entre el vehículo y el agente externo (muro, otro vehículo, etc. …), 2


denominado primer impacto, y la colisión de los ocupantes contra las partes internas del vehículo, denominado segundo impacto. El airbag juega un papel muy importante en el segundo impacto ya que, como se va a ver a continuación, evita en la medida de lo posible que ocurra. Estudio del efecto del cinturón de seguridad y airbag en el ocupante de un vehículo en caso de colisión Las leyes de la mecánica establecen que un cuerpo, de masa con una velocidad, lleva asociado un MOMENTO CINÉTICO de valor M x V . Para variar el momento cinético de un cuerpo es necesario aplicarle una fuerza F durante un determinado tiempo t , siendo el producto de ambos factores el impulso ejercido. Ante una variación del momento cinético, la velocidad inicial, la final, la fuerza aplicada y el tiempo de aplicación están relacionados de la siguiente forma:            

Donde M es la masa del cuerpo, V1 es la velocidad inicial, V2 es la velocidad final, F es la fuerza aplicada y t el tiempo de aplicación de la fuerza. Si se despeja la fuerza en la ecuación, queda:

  En un choque frontal, V2 es cero y V1 es la velocidad a la que circulaba el vehículo antes del impacto. Es entonces el tiempo el que va a definir el valor de la fuerza. Si el llamado segundo impacto tiene lugar contra partes duras del vehículo como el volante, el parabrisas o el salpicadero, el tiempo de aplicación de la fuerza es despreciable, prácticamente cero, por lo que la fuerza alcanza valores muy grandes provocando lesiones graves e incluso mortales. El airbag se interpone entre el torso y cabeza de los ocupantes y las partes duras del vehículo aplicando una fuerza de menor valor durante un periodo de tiempo mayor, de modo que, el valor máximo alcanzado por la fuerza esté siempre dentro de valores admisibles por el cuerpo humano.

COMPOSICIÓN: 1. Detectores de impacto situados normalmente en la parte anterior del vehículo, la parte que empezará a desacelerarse antes en caso de colisión, aunque cada vez se ponen más sensores, distribuidos por todo el vehículo de manera que no se produzcan errores de su activación. 2. Dispositivos de inflado, que gracias a una reacción química produce ningún espacio de tiempo muy reducido gran cantidad de gas (de un modo exclusivo). Un detector de impacto que determina cuando se producen choques y activar inflado del airbag. 3. Bolsas de nailon infladas normalmente como nitrógeno resultante de la reacción química, con un sistema de inflado basado en una reacción química que se 3


produce casi modo exclusivo y da lugar a un gran volumen de gas nitrógeno. Esta reacción es activada por sistema eléctrico controlado por el detector de impacto.

El sistema airbag en su conjunto consta de los siguientes elementos:  

 

UNIDAD ELECTRÓNICA que contará con un transformador de tensión DISPARADOR que dispondrá de un captador de aceleración e interruptor de mercurio ACUMULADOR para reserva de energía LA UNIDAD DE AIRBAG con bolsa de tejido Poliamida con cintas de retención en su interior y revestida de neopreno.

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En el centro del airbag se coloca una espoleta con un fulminante que al recibir una señal eléctrica (chispa) inicia la combustión del propulsante sólido (NaN3) o nitrato de sodio, produciéndose un gas nitrógeno en el interior de la Bolsa en cantidad suficiente para reducir el impacto. Si la distancia de parada que consiste en igualar energía cinética del vehículo con el trabajo de frenado se sobrepasa en casi del doble (desaceleración), se dispara el airbag. Información ampliada sobre quién o integrados, microprocesadores y micro controladores utilizados en la UCE del airbag y UCES del CAN.

1. 2. 3. 4. 5.

Volante con Airbag (con cojín hinchable y unidad de control) Unidad de diagnosis Protección para las rodillas Sensores de choque Testigo de control Airbag

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ESQUEMA ELÉCTRICO DEL AIRBAG CON OPCIONES

El esquema comprende distintos circuitos de corriente al que se le ponen piezas o esquemas para una mejor comprensión. Los circuitos electrónicos trabajan siempre según los mismos principios: (sensor, Termistor, airbag, resistencia NTC, etc.) Siempre le llegará un cable, dos o más (según la complejidad del circuito), en caso de que le llegan sólo cable para ser positivo (+), y lógicamente se cerrará el circuito a través de la masa (-) que la toma el componente por ir en contacto con el motor o chasis. Hay coches en América que la conexión al chasis se hace por positivo (+) siendo los principios iguales. Si llegan dos cables, uno va ser positivo (+) y el otro negativo (-) de, y se le llegan más, puede tener impulsos de encendido, etc. pero siempre va a suceder lo que pasa en una lámpara para que ilumine; a un lado de la resistencia debe llegar positivo (+) y al otro negativo (-). La UCE del esquema pueden funcionar con muchos dispositivos que se añadan, y en caso de disparo del airbag puede hacerse en combinación con la UCE PRINCIPAL es lo que en las puertas; se corte la tensión de la bomba de combustible, que suenen las alarmas, etc. según se haya previsto en el diseño Todo sistema eléctrico para que funcione, siempre llegará una terminal positiva y una negativa, y después, según se haya diseñado tendrá unos Pins o Terminales (tensión o resistencia) y según sean estos valores, la UCE enviará a otros valores de tensión o de resistencia. Hace funcionar los sistemas, lo que debe conocerse muy bien es como se desenvuelven cada componente para saber verificarlo, ya que localizan las conexiones en la UCE es muy sencillo: basta conseguir el color del cable entre componentes y el esquema eléctrico airbag con opciones.

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UNIDAD ELECTRÓNICA DE MANDO DEL AIRBAG La siguiente figura representa una UNIDAD DE MANDO PARA AIRBAG que contienen la totalidad de componentes necesarios para hacer detonar los o el airbag en caso de colisión choque con retención de velocidad a cero y superando una aceleración negativa o desaceleración superior al doble del aceleración de la gravedad (G), o cercana a ella. Las unidades de mando para airbag pueden contener todos los circuitos para hacer detonar los mismos, o bien pueden tener una cantidad de circuitos y el resto puede estar en otros lugares del coche. En la actualidad y debido al avance de la electrónica con chips y micros cada vez más potentes y baratos, las unidades de mando llevan incorporados casi todos los componentes tal como se ve la figura y son: TRANSFORMADOR DE TENSIÓN Transforma la atención de 12 V a 24, 36 ó más (según el diseño) y que se utiliza para la excitación del airbag. RESERVA DE ENERGÍA Son condensadores que almacenan la tensión transformada a 24,36, etc. voltios y la mantienen durante unos 20 minutos para asegurar un correcto funcionamiento ante eventual corte de tensión. INTERRUPTOR DE IMPACTO. Es un interruptor de mercurio (mecánico) que va montado con ligera inclinación, y al producirse una retención brusca, abre un circuito eléctrico, que en combinación con un acelerómetro que mide la desaceleración, al coincidir ambas señales con apertura de circuito, el micro que controla la desaceleración envía una señal eléctrica al fulminante de espoleta para que inicialice la combustión del propulsante sólido del airbag. En coches antiguos y con sistemas iniciales del airbag (años 1990 a 1998) las unidades de mando eran generalmente diseñadas para que en cada siniestro (detonación del airbag) se tuviese que sustituir la casi totalidad de los componentes, mientras que en la actualidad, se puede aprovechar la unidad de mando para varios disparos del airbag, siendo la tónica general el evitar sustituir estos componentes por deterioro, o desconocimiento de su funcionamiento. Si la DISTANCIA DE PARADA que consiste en igual a la energía cinética del vehículo con el trabajo de frenado se sobrepasen casi el doble en desaceleración (1. 8G), se dispara el airbag, es decir:

½

xP

/ GxV²

FxD

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Acelerómetro Acelerómetro el interruptor interruptor de impacto impacto ACELERÓMETRO En modo general de funcionamiento consiste en un cristal piezoeléctrico sometido a una carga y presión constante producida por un resorte y una masa inerte. La presión hacia arriba o hacia abajo se modifica en función de la aceleración y desaceleración, dando lugar a una tensión de salida proporcional a la presión ejercida sobre el cristal piezoeléctrico. A la derecha se presenta presenta un detector de tensión tensión cuyos valores valores recoge del acelerómetro, acelerómetro, y funciona así: el amplificador diferencial tiene dos estados estables como en el flip – flop; cambia de estado siempre que el nivel de entrada supere al nivel de referencia pre ajustado. Con los componentes indicados, una diferencia de sólo 100 mV con respecto a la referencia, producirá el cambio de estado y abrirá el circuito. El interruptor de mercurio en una frenada muy brusca y ante un impacto va a abrir el circuito y si coincide con la apertura con el del acelerómetro, será cuando se dispare el airbag según se puede ver en el circuito precedente, que viene a ser de enclavamiento de CC para alarma y cuyo funcionamiento consiste en: La abertura momentánea de los dos interruptores dispara el SCR, y entonces se enclava y provee toda la potencia de carga hasta que de accionado el interruptor de puesta a cero horas o RESET tal como sucede en las UCE modernas para que se pueda utilizar en más detonaciones. Este circuito se emplea en disparo de alarmas, detonación de explosivos y circuitos de protección.

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E S T R A T E G I A D E F U N C IO IO N A M I E N T O

En la figura siguiente se observa la zona de colisión sobre el vehículo que puede provocar el disparo del Airbag: La unidad de control realmente no determina el ángulo con el que se provoca la colisión. Sin embargo, los impactos fuera de este ángulo no provocan deceleraciones frontales (desplazamiento de los ocupantes hacia el frontal del vehículo) que requieran la entrada en funcionamiento del Airbag, dejando que los cinturones de seguridad proporcionen la suficiente retención para evitar lesiones a los ocupantes del vehículo. La unidad de control únicamente mide deceleraciones frontales para poder determinar la entrad a o no en funcionamiento del dispositivo. Dichas mediciones las realiza mediante los dos sensores explicados anteriormente. El diagrama de funcionamiento interno de una de estas unidades de control se puede observar en la figura 13 (Sistema con Airbag del acompañante).

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Existe en primer lugar una zona de "Alimentación de Tensión", en la que se observan unos condensadores conectados al sistema ("Reserva de Energía"). En caso de accidente existe un alto riesgo de que la red eléctrica del vehículo deje de funcionar, bien por destrucción de la batería durante el impacto o por el corte de los cables de alimentación. Sin embargo, el disparo del Airbag debe garantizarse durante toda la duración de la colisión (alrededor de 0,12 segundos) aunque la alimentación externa de la unidad de control desaparezca. Por este motivo se utilizan unos condensadores de gran capacidad (normalmente de 35 V y 2200 -4700 uF) que son capaces de almacenar suficiente potencia eléctrica para autoabastecer a la unidad de control y garantizar el disparo del Airbag aunque aunque no se disponga disponga de alimentación alimentación externa. Este montaje con condensadores es precisamente el que obliga a esperar, al menos, 10 ó 15 minutos antes de desconectar cualquier elemento de la instalación de Airbag después de haber desconectado la batería, ya que existe riesgo de que se produzca un disparo accidental debido a la carga acumulada por los condensadores. En el esquema anterior se observa la zona del "Sensor de Aceleración", que informa de las deceleraciones del vehículo, un "Amplificador y Filtro" que prepara la señal del sensor de aceleración para que pueda ser reconocida por la unidad central. Por otro lado está la zona A/D (convierte las señales eléctricas analógicas en señales eléctricas digitales que pueden ser procesadas por las memorias de la unidad central), un "microprocesador" (el cerebro del sistema) y unas memorias de almacenamiento de datos (peso del vehículo, tipo de Airbag, cartografías de deceleración, etc.).

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Esta zona de memorias es la que ocasiona en numerosas ocasiones que tras un accidente, y después de la sustitución del Airbag, el testigo de averías siga encendido y el sistema no funcione. Esto se debe a que, cuando se sustituye una unidad de control en vehículos actuales, hay que codificarla, esto es, indicar a la unidad de control el tipo y modelo de vehículo, nº de Airbag que que equipa, equipa, etc. En algunas unidades de control antiguas esto se podía hacer externamente. Por ejemplo, en los primeros modelos de VW, cuando se sustituía una central de Airbag después de un accidente, solía quedarse el testigo de avería encendido en los modelos sin Airbag de acompañante, ya que en éstos hay que colocar una resistencia de 2,5 Ohmios en el cableado del detonador de Airbag de acompañante para que no se detecte avería. S in embargo, las unidades de control modernas se codifican programando estas memorias (EEPROM) con maquinaria especifica. Esto limita en gran manera las operaciones de reparación de Airbag para talleres que no dispongan de esta maquinaria específica. Otra zona importante es la del "Sensor de Seguridad", que es la compuesta por el sensor mecánico en serie con el circuito principal de disparo, como se puede apreciar en la figura. Por último, las zonas de potencia, una para el testigo de averías en el cuadro de abordo ("Lámpara"), y otra, la más importante, para los detonadores. Esta zona es la encargada de amplificar la señal de salida de la unidad central para poder detonar los Airbag. La señal de salida va desde los 12 hasta los 35 V, dependiendo del tipo y modelo de unidad de control. La zona denominada "Watch -Dog" (guardián) se utiliza como control interno, verificando todas las funciones internas de la central para evitar errores de funcionamiento. Si se detecta fallo en alguna de las zonas de la central (las que se han ido enumerando anteriormente) se conecta el testigo de averías indicando un mal funcionamiento del sistema. Entonces, se desconecta completamente el Airbag (sistema inactivo).

SISTEMA ESTRUCTURAL COJÍN HINCHABLE En las siguientes figuras se pueden apreciar la forma de un cojín o bolsa hinchable, así como su constitución interna.

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Este es uno de los elementos más importantes y a la vez más peligroso del sistema, ya que en su interior se encuentra el material explosivo capaz de inflar el cojín hinchable en milésimas de segundo. En la figura anterior se aprecia este explosivo en forma de pastillas. Dichas pastillas forman un propulsor sólido capaz de generar mediante su combustión una enorme cantidad de gas (99 % Nitrógeno), suficiente para llenar el cojín hinchable. Este combustible posee una energía de combustión tal, que se emplea en aplicaciones militares como fuente propulsora de misiles. Entre las pastillas propulsoras se encuentra la parte más importante del cojín hinchable:

EL DETONADOR. El detonador es el elemento responsable de la ignición de los explosivos que contiene el cojín, al recibir una señal de disparo de la unidad de control. Dicha señal provoca un arco voltaico (como una bujía de encendido) en el interior del detonante. A partir de ese momento se desencadena la combustión del propulsor sólido. Es habitual encontrar cerca del detonador cierta cantidad de pólvora negra para ayudar a que el arco voltaico sea más intenso y se propague uniformemente por el propulsor sólido, evitando de esta manera que se comience la combustión en un lateral del cojín, con la consecuente deformación y pérdida de eficacia. 12


Una vez que se comienza la combustión, se genera una enorme cantidad de gas, compuesto casi en su mayoría por nitrógeno. Esto aclara un poco la duda acerca de si el disparo del Airbag puede provocar una intoxicación por el gas generado. El nitrógeno se encuentra como componente habitual del aire que se respira, es decir, es inofensivo para el ser humano. Además hay que tener en cuenta que se genera el gas, pero inmediatamente se expande al exterior evitando concentraciones perjudiciales. El resto de componentes del gas generado se han calificado como inofensivos en la concentración y tiempo de exposición a la que se puede estar sometido durante el disparo de un Airbag. El gas generado sale a través de una rejilla metálica que tiene dos misiones: en primer lugar filtrar las posibles partículas de propulsor sólido sin combustionar que pudieran provocar riesgo de incendio al salir al hinchable del vehículo; en segundo lugar, disminuir la temperatura del gas (no olvidemos que surge de una violenta explosión) para que resulte inofensivo para los ocupantes del vehículo. En la figura siguiente se observa cómo se produce la expansión del cojín hinchable bajo la acción del gas creado en la combustión.

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EL MATERIAL EXPLOSIVO Suele utilizarse como material propulsante el NITRO DE SODIO (NaN3) que tiene buenas características para producir gran cantidad de gases y una considerable velocidad y presión de detonación. El Nitro de Sodio forma parte de la dinamita en 26%, siendo los otros componentes: nitroglicerina en 62. 5%; nitrocelulosa en un 2.5% y aserrín en 9% siendo sus características: 1. 2. 3. 4.

Calor de explosión Velocidad de detonación Cantidad de gases Presión de detonación

1174 Kcal/kg 6400 m/s 645 ltr/kg 97,500 kg/cm ²

La expansión del cojín se efectúa a través de unas costuras invisibles situadas en el interior de la tapa que recubre el Airbag. La propia fuerza de expansión del cojín hinchable rasga estas costuras de forma controlada, permitiendo la salida al exterior. En el caso de los Airbag de acompañante se utiliza el mismo sistema, aunque algunos modelos utilizan una tapa basculante que sale despedida hacia arriba durante la expansión del cojín hinchable, permitiendo así la salida de este. En la siguiente figura se puede ver un salpicadero rasgado por el impacto de la bolsa de Airbag después después de su disparo, además además de otro modelo modelo de Airbag de acompañan acompañante te con la tapa de salida abierta y la bolsa de Airbag desplegada:

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El cojín encargado de recoger el gas está fabricado con un tejido muy resistente con una base de nylon en su exterior y una de neopreno en su interior. El nylon permite obtener un cojín muy resistente, con un volumen reducido al plegarlo (bolsa de Airbag más pequeña) y muy ligero, que permite alcanzar la forma deseada muy poco tiempo después de la detonación. El neopreno del interior del cojín evita que el gas se filtre al exterior a través del tejido en las zonas destinadas a soportar el impacto del cuerpo del ocupante del vehículo. Sin embargo, el gas debe salir del cojín para evitar el efecto de rebote (igual que si dejamos caer un balón al suelo y rebota) en el cuerpo del ocupante del vehículo. Para esto, el cojín dispone de varios orificios de un calibre muy específico en la parte posterior (la que apunta al volante). Estos orificios permiten la salida controlada del gas cuando el cuerpo del conductor entra en contacto con el Airbag, ofreciendo una retención progresiva y constante, con la consecuente amortiguación. Este efecto de retención es el más complicado de conseguir al diseñar un cojín hinchable para Airbag. Si existe demasiada retención, habrá riesgo de lesiones por impacto contra el cojín y rebote del ocupante; si la retención es baja, la cabeza del conductor puede llegar a tocar el volante con lo que la ventaja del Airbag estaría anulada. Por este motivo, a la hora de diseñar el cojín hinchable se debe tener en cuenta si se aplican con cinturón de seguridad (Euro airbag) o no (Airbag USA), el tipo de volante sobre el que irá montado, la forma del hinchable, hinchable, etc. La forma del cojín hinchable queda determinada por unos refuerzos internos en forma de cintas que permiten adaptar su forma al hinchable y a la situación del Airbag. Por ejemplo, en la siguiente figura se tiene la forma controlada de un Airbag para acompañante, en el que se puede apreciar como tiene una forma mucho más grande que el Airbag para conductor conductor pero que además posee una forma muy específica para proteger proteger las rodillas y la región abdominal a la vez que salvaguarda la parte del tronco y cabeza de los ocupantes.

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TESTIGO DE AVERÍAS En el cuadro de instrumentación se dispone de un testigo de funcionamiento de Airbag. Este testigo es gobernado directamente la unidad de control, y permite conocer el estado del sistema se enciende a la puesta en contacto, y permanece encendido unos 3 -6 segundos (depende de cada modelo). Tras arrancar el motor el testigo debe apagarse, en caso de que el testigo no se apague o parpadee, indica una avería en la instalación de Airbag, también indica que el sistema no se ha activado y, por lo tanto, el Airbag no se disparará en caso de impacto. EI encendido de este testigo puede obedecer a fallos como:       

Defecto en la instalación de cables Fallo de la unidad de control Fallo de los detonadores Defecto en la alimentación Defecto en los sensores de impacto Unidad de control sin programar Airbag disparado (no se han cambiado todos los componentes después de un accidente)

En la mayoría de los casos en los que el testigo de Airbag se encienda habrá que efectuar una reparación a veces, simplemente se trata de un fallo transitorio en la alimentación de corriente. Por ejemplo, en algunos vehículos WV el testigo de avería se enciende y permanece encendido cuando se agota la batería, como consecuencia de repetidos intentos de arrancar el motor, en estos casos, el testigo permanece encendido, pero no hay que efectuar ninguna reparación. Simplemente con reparar la avería de la batería o del sistema de carga y borrar el código con maquinaria especial el sistema vuelve a estar operativo. Por último, comentar que, en los casos en los que el vehículo esté equipado con Airbag y cinturones con sistema de pretensor, el testigo de avería también controla este último sistema. Si se enciende en estos vehículos, la avería puede estar localiza da en la instalación de Airbag o en la de cinturones cinturones pirotécnicos pirotécnicos (normalmente (normalmente se utiliza la misma unidad de control para ambos sistemas). Por ejemplo, un fallo típico en los vehículos Ford Escort del 94 -95 es el falso contacto en los conectores eléctricos de los cinturones con pretensor (conectores situados bajo los asientos delanteros). Esta avería provoca el encendido y parpadeo del testigo de Airbag.

CONTACTOR ESPIRAL El Airbag montado en el volante requiere una conexión eléctrica especial para la transmisión de señal en caso de disparo al detonador situado en el cojín hinchable. Dicha conexión debe permitir el giro del volante y mantener en todo momento una unión eléctrica firme que evite falsos contactos (riesgo de disparo accidental). Para conseguir esto, en los sistemas de Airbag con unidad de control separada del volante se utiliza un conector espiral. La forma y situación de este conector puede verse en la siguiente figura. 16


Como se observa, se trata de una pieza circular con al menos dos conectores y cuatro cables (dos de entrada y dos de salida). Internamente, los cables van conectados a unas pistas flexibles, aisladas entre si y arrolladas en forma de muelle espiral. La parte externa del conector espiral está fijada en rotación a la columna de dirección, mientras que la parte interna del conector gira con el movimiento del volante. La forma de las pistas permite que, al girar el volante, éstas se enrollen o desenrollen (dependiendo del sentido de giro del volante) permitiendo la comunicación de la señal eléctrica hacia el detonador del cojín hinchable, sea cual sea la posición de giro. Este sistema no provoca falsos contactos, como los que se producen en los sistemas de escobillas, ya que las pistas son sólidas y sólo están sometidas a un movimiento de flexión. En el caso de las escobillas, el contacto puede perderse brevemente por desgaste de la pista o escobilla, vibración, etc.

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La única precaución que hay que tener al desmontar y montar este elemento es que tiene una posición específica; además, hay que desmontarlo con las ruedas delanteras en posición centrada y el volante bloqueado en esa posición. Esto se debe hacer para evitar que, al girar el volante, podamos romper el conector si éste se ha montado mal. Podría darse el caso de que al colocarlo en posición centrada se sobrepase el recorrido máximo del conector, normalmente este recorrido es de unas 2,5 a 3 vueltas a cada lado desde la posición centrada. Si colocásemos el conector girado y el volante no está centrado puede darse el caso de que se gire más de esas 2,5 a 3 vueltas y se rompan las pistas. Para evitar esto nos fijaremos en la posición del volante y en las marcas de posición del conector espiral. La comprobación del conector espiral es muy sencilla, en primer lugar, se debe desconectar la batería y esperar al menos 10 minutos. Una vez que se pase este tiempo, ya se puede acceder al conector espiral, para desconectar el conector que va al detonador del cojín y al conector de la instalación hasta la unidad de control. A continuación, continuación, con el conector espiral suelto y libre de conexiones, conexiones, se mide con un polímetro en la escala más baja de resistencia entre un terminal del conector que va al detonador del cojín hinchable y un terminal del conector de la instalación. La medida que se debe obtener es de, al menos, 2 ohmios (continuidad), realmente, lo que se comprueba así es la continuidad interna de las pistas de conexión. Hay que tener en cuenta que, para comprobar el contactor espiral, hay que quitar los seguros eléctricos en el conector que cortocircuitan ambas pistas; de lo contrario la medida no será válida. Si el conector espiral tiene alguna pista interna rota se encenderá el testigo de averías en el cuadro de instrumentos y el Airbag permanecerá desconectado.

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 vehículo sufre un desplazamiento violento e incontrolado hacia la parte frontal que debe ser amortiguado por los sistemas de Airbag y cinturón de seguridad. En las siguientes figuras se observará la secuencia típica de un accidente (velocidad 56 Km/h).

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Aquí se observa el momento exacto de la colisión (tiempo 0), ni el ocupante del vehículo vehículo ni el Airbag se han movido a partir de este instante comienza todo el proceso.

Entre 5 y 20 ms después del impacto, dependiendo del sistema de Airbag empleado, el detonador de la bolsa de aire del conductor es activado por la unidad de control del sistema y la explosión que tiene lugar genera el gas suficiente como para que la bolsa de aire comience a expandirse. En el caso de que el vehículo disponga de Airbag de acompañante, lo habitual es que se active simultáneamente al del conductor, aunque depende de si este segundo Airbag lleva uno o dos detonadores. Si lleva dos detonadores, el segundo entra en funcionamiento con unas milésimas de retraso para evitar demasiada violencia en la explosión y poder controlar mejor la expansión del cojín hinchable.

Después de unos 30 a 50 ms el cojín de aire se encuentra completamente inflado a la espera de recibir el impacto del cuerpo del conductor.

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Entre 60 y 80 ms después de la colisión del vehículo, los ocupantes habrán alcanzado el Airbag y se sumergen en la bolsa de aire que, gracias a un vaciado controlado del gas que contiene (a través de unas aperturas especiales que se explicarán con detalle en el apartado 4.2.2), retienen y amortiguan el desplazamiento del cuerpo, eliminando el riesgo de que la cabeza del ocupante golpee el volante.

El movimiento del vehículo se detiene por completo al cabo de unos 0,1 segundos después del impacto. Los ocupantes sufren un efecto de rebote que los desplaza de nuevo hacia sus asientos, el Airbag se encuentra prácticamente vacío de gas.

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Por último, y después de unos 0,12 segundos tras la colisión, los ocupantes se encuentran en sus asientos y el Airbag está completamente deshinchado. En el caso de un Airbag USA, el detonador del cojín hinchable se dispara al cabo de unos 0,001 segundos, casi la mitad de tiempo que tarda el Airbag europeo, para poder llenar completamente todo el volumen de la bolsa (casi el doble que un Euro airbag) y poder recibir por completo el cuerpo del ocupante del vehículo. detonador no depende únicamente En la mayoría de sistemas de Airbag, el disparo del detonador no del tiempo transcurrido desde el impacto, si no que intervienen una serie de factores como son la velocidad del vehículo, aceleración, choque frontal u oblicuo, etc., y esto conlleva que la gestión interna de una unidad de control deba analizar con precisión todos estos factores para poder establecer un disparo del Airbag eficaz. Si este disparo se produce antes o después de tiempo no sólo no se conseguirá el objetivo de reducir el riesgo de lesiones sino que incluso este riesgo puede elevarse (la velocidad de salida del cojín del Airbag es elevadísima, cerca de 250 Km/h). Por este motivo, toda la gestión del sistema de Airbag se suele integrar en una sola unidad de mando, incluidos los sensores, para evitar el riesgo de errores.

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REPARACIONES Y RECOMENDACIONES

Para manipular y reparar coches provistos de airbag o diagnosticar el estado de estos elementos, es imprescindible conocer a fondo el funcionamiento de los airbag, y también conviene tener en cuenta una serie de precauciones para evitar deterioros de módulos electrónicos o detonaciones imprevistas de los mismos. Como premisa, se alerta, que los airbag van cargados con material explosivo por lo que conviene extremar las precauciones de manipulación y deberían tomarse en cuenta las siguientes recomendaciones: 1. No conectar cargadores de batería para arrancar coches con sistemas de unidad central electrónica (UCE) tanto que éstas sean para airbag como para la gestión del motor. Pues se producen picos de tensión que pueden deteriorar estos componentes, si un coche arranca, procurar no agotar la batería ya que puede deteriorarse algún circuito de la UCE y quedaría mermada o imposibilitada en prestaciones. Lo que se debe hacer, es por una batería cargada en sustitución de la deteriorada y tratar de arrancar el coche.} 2. Desconectar el borne negativo (-) de la batería para realizar cualquier trabajo y dejar transcurrir antes unos 20 minutos para que dé tiempo a que se

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DESCARGUEN los condensadores de la UCE a fin de evitar que cualquier fallo en la instalación detone involuntariamente los airbag. 3. No utilizar POLIMETROS de baja calidad (con posibles fallos de su resistencia interna) en la medición de resistencias obtención del circuito del airbag porque la pila que hace funcionar estos aparatos que suele ser de unos 9 V puede producir una intensidad suficiente en el circuito (I = V/R) que podría llegar a ser que salte la chispa en la espoleta del fulminante y producir la detonación imprevista de los airbag. Aunque las modernas UCE están protegidas contra estas eventualidades y además trabajan a más de 36 V que reducen las intensidades para evitar salto de chispa importantes en la espoleta de los airbag, conviene tomar precauciones que se basa en: desenchufar siempre las unidades de airbag, porque de esta manera, dichas unidades eran protegidos por medio de un conector puente de cortocircuito que hace que sea imposible su detonación. 4. PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO DEL AIRBAG: después de ser cualquier intervención en componentes del sistema airbag conviene hacer una prueba funcional simulando como si tuvieran los airbag conectados y para ello debe hacerse lo siguiente: conectar una resistencia de 2.5 a 3 Ohmios en lugar de conectar los airbag y dar al encendido para comprobar que la UCE funciona correctamente y ya se las comprobaciones de rutinas tal como se explicará más adelante al explicar los componentes del circuito. Si se desmontaron Pretensores o volante de dirección y de posicionarse este en la ruta, no se puede encender el vehículo en que se puentee la UCE una resistencia de 2.5 a 3 Ohmios porque de no hacer esto, se provoca una avería “FICTICIA” que la UCE no será

capaz de diferenciar de una avería real ya que encuentra circuito abierto es decir airbag explosionado. Si el coche dispone de trasmisor para "ángulo de dirección" es imprescindible que al desmontar el volante "no se gire" el anillo de fricción y debe fijarse este como una cinta de pegar ya que si se coloca 180° u otros grados desfasados, la posición puede estar bien, pero la UCE indicará una avería en los airbag y pretensores.

PRECAUCIONES ESPECIALES CON EL COJÍN HINCHABLE HINCH ABLE Como ya se ha comentado, el cojín hinchable es el componente más peligroso de la instalación de un Airbag ya que en su interior contiene explosivos. Por este motivo, es la parte más delicada y que requiere mayor atención a la hora de manipularlo. A continuación se observan las normas de seguridad a la hora de manipular un Airbag: Nunca desmontar el cojín hinchable cuando se encuentre conectado eléctricamente a la instalación. Hay que desconectar la batería, esperar al menos 10 minutos y luego desconectar el conector situado en la parte posterior del cojín (conectado al detonador). El conector del cojín es especial, y al desenchufarlo cortocircuita los dos terminales del detonador para evitar riesgo de disparo debido a una señal eléctrica externa. La figura 20 muestra este conector:

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Manipular lo menos posible el cojín hinchable. Siempre que se desmonte se deben situar en una zona protegida y siempre con la parte de salida del cojín (frontal del volante) hacia arriba (ver figura) y en una zona despejada de objetos y personas.

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Desmontar el cojín hinchable si se somete el hinchable a temperaturas elevadas como cabinas de pintado, etc. Si se deben efectuar trabajos de soldadura cerca del cojín hinchable hay que desmontarlo y sacarlo fuera del vehículo. Si se realizan trabajos de soldadura en el exterior del vehículo desconectar la batería y esperar al menos 10 minutos antes de comenzar a soldar. Es muy recomendable en estos casos desconectar también el cojín hinchable. Después de manipular un cojín hinchable que haya sido disparado hay que lavarse las manos con agua y jabón en caso c aso de no emplear guantes (muy recomendable). Los restos de partículas que se generan en la detonación no son tóxicos ni perjudiciales para la salud en concentraciones y tiempos de exposición reducidos, sin embargo no es conveniente permitir que estas partículas entren en contacto con nuestra piel, ojos, boca, etc. Para la comprobación de los detonadores no se puede utilizar ningún aparato de medida para medir su resistencia (suele ser de unos 2 a 4 ohmios) ya que existe riesgo de disparo mediante la corriente que suministra el aparato de medida. La diagnosis de los detonadores se realiza mediante eliminación de averías (como una unidad de control) o mediante el sistema de auto diagnosis de la unidad de control. No modificar los volantes ni las carcasas que recubren los Airbag. No se pueden poner pegatinas, anagramas, tela, etc., ya que pueden reducir la eficacia del cojín hinchable, e incluso producir lesiones. No se pueden aplicar productos abrasivos como detergentes, aceites, etc., para limpiar los recubrimientos del volante o salpicadero. Utilizar únicamente agua y jabón. Desechar cualquier cojín hinchable que haya sufrido impactos, golpes o rozaduras importantes. No se deben utilizar estos elementos en ningún caso. Los fabricantes establecen como riesgo muy elevado de mal funcionamiento del Airbag cuando el cojín hinchable cae al suelo desde una altura de unos 40 cm. De no respetar las precauciones de manipulación de los cojines hinchables se pueden sufrir graves lesiones o provocar errores de funcionamiento del sistema.

INUTILIZACIÓN DEL COJÍN HINCHABLE En algunas ocasiones será necesario destruir el cojín hinchable para entregar el vehículo al desguace. Otras veces, cuando el Airbag no haya sido disparado tras un accidente importante, también será recomendable inutilizar lo. Para estos casos existe la posibilidad y la obligación de provocar manualmente el disparo del Airbag para poder desechar el cojín hinchable. En principio, la operación es muy sencilla, ya que simplemente se trata de aplicar tensión al detonador del Air bag para que se produzca el disparo. EI problema reside en que, como se ha comentado anteriormente, al desconectar el cojín los terminales del detonador se cortocircuitan por lo que es necesario el conector especial para poder efectuar la conexión eléctrica. En cuanto al circuito empleado simplemente requiere un par de cables, de al menos 10 m. cada uno, unas pinzas para conectar a la batería, un interruptor colocado en serie con las dos líneas de cable y el conector para el detonador. En la figura siguiente se tiene el circuito de este disparador manual. En cuanto al procedimiento a seguir, lo más importante es la colocación del cojín hinchable. Lo recomendable es que se encuentre firmemente sujeto, en una zona libre de personas en unos 10 m. a la redonda, y sin ningún objeto o material suelto que pueda salir despedido por la onda expansiva de la explosión. 25


Hay que advertir a las personas presentes el disparo del Airbag ya que el ruido que se produce en la detonación es bastante fuerte. Si el Airbag se encuentra montado en el vehículo hay que detonarlo con las puertas y ventanillas cerradas. Lo ideal en estos casos es colocarse a 10 m. de distancia por delante del vehículo ya que el Airbag puede proyectar objetos en su salida y siempre lo hará hacia la parte trasera del vehículo.

Una vez seleccionado el lugar para la detonación se conectará en primer lugar el conector del detonador (ASEGURARSE DE QUE LA ALIMENTACION NO ESTA CONECTADA EN NINGUN BORNE DE LA BATERIA). A continuación continuación se extenderán extenderán los cables (como mínimo a 10 m. de distancia), distancia), por último se conectará la batería (primero positivo y luego negativo). En estas condiciones, y después de advertir a todos los presentes que se va a detonar un Airbag, se oprimirá el botón de disparo, una vez detona do el Airbag hay que esperar al menos 15 minutos antes de acercarse al cojín para permitir su enfriamiento y disipación del gas. En caso de que el disparo no se produzca hay que dejar pasar al menos 5 minutos antes de acercarse a verificar las conexiones del cojín (DESCONECTAR SIEMPRE LA BATERIA EN SUS DOS BORNES). Terminado este procedimiento ya se puede desechar el Airbag, utilizando los contenedores destinados a tal uso.

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LESIONES OCULARES CAUSADAS POR EL AIRBAG El airbag aumenta las lesiones oculares, el 35% de los accidentados sufre daños al romperse los lentes o por efecto de a reacción química. En los accidentes de tránsito, los lentes pueden convertirse en proyectiles lanzados contra el conductor, el sistema está diseñado para proteger el cuello y el tórax, no fue concebido para salvaguardar la zona del globo ocular, siendo el causante de un importante número de cegueras. Entre los daños que causa a los portadores de lentes y los que producen reacciones químicas generadas en la explosión, el airbag acaba afectando al 35% de los accidentados. Además un tercio de éstos terminan siendo declarados declarados ciegos legalmente, legalmente, ya que la velocidad a la que se expande el airbag produce más lesiones oculares, incluso, que el choque del conductor contra este mecanismo. El airbag, es un puñetazo violento en la cara de imprevisibles consecuencias, su velocidad de despliegue está establecida entre 50 y 113 m/s. La preocupación va orientada hacia los tejidos, la composición y las reacciones químicas que se dan tras el estallido del airbag. Los 70 gramos de ácido sódico que contiene, y que entran en combustión en 0,01 segundos para inflar 60 litros de aire, generan aerosoles de hidróxido y carbonato de sodio que pueden abrasar la córnea en diferentes grados de severidad. El airbag es según especialistas, causa principal de innumerables lesiones cornéales, hemorragias, rotura del cristalino, desprendimiento de retina y perforación ocular, ente otras afecciones. Algunas partículas, liberadas por esta reacción química, se tatúan en e n la córnea y luego resulta imposible eliminarlas…

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AIRBAG LATERAL Como el sistema frontal, este airbag está diseñado para trabajar con la seguridad que brinda el cinturón de seguridad, proveyendo protección desde un moderado a seve ro impacto lateral. En un impacto lateral suficientemente suficientemente severo, el sensor ubicado en el pilar de la puerta detecta la súbita aceleración de la estructura y dispara el respectivo sistema

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PREGUNTAS FRECUENTES COMO IDENTIFICAR SI EL AUTO ESTA EQUIPADO CON AIRBG? Puede ser identificado por varios métodos, algunos modelos con airbag poseerán las leyendas: 1. Supplemental inflatable restrian SRI 2. Supplemental Restriant System SRS 3. AIRBAG Estas señales las podemos encontrar sobre el volante o en el panel de instrumentos

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EL GAS QUE PRODUCE EL AIRBAG ES SEÑAL DE QUE ESTA CALIENTE? Una vez que el sistema es desplegado en un accidente, el airbag en si no es caliente al tacto. Algunos componentes componentes entre entre el modulo estarán calientes calientes por por un corto tiempo QUE HAY DEL GAS DE RESIDUO? El residuo ventilado en el aire, en pocas cantidades es potencialmente irritante, más a su salida al combinarse con el aire del ambiente se convierte el bicarbonato de sodio que no significa peligro alguno. EN UN ACCIDENTE DE TRAFICO EL AIRBAG NO DESPLEGO QUE HAGO? Se recomienda que desconecte el cable negativo de la batería, si tú no estás seguro de cual cable es el negativo, desconecte los dos cables. Si no puede desconectar la batería, no coloque nada frente al modulo del airbag no desplegado, ya que puede ser herido por el mismo en un accionamiento accidental. Así mismo los equipos de seguridad poseen arneses especiales especiales para asegurar los sistemas airbags no activados. HE ESCUCHADO QUE EL SISTEMA CONTINUA ACTIVO AUN DESPUES DE DESCONECTAR LA BATERIA QUE HAY DE ESO? El sistema airbag posee un sistema de reserva de energía con una duración de alrededor de 10 minutos, después de desconectar la batería o poner apagar el vehículo con la llave. NO PODEMOS ATENDER UNA VICTIMA DURANTE 10 MINUTOS? Atienda su paciente normalmente pero como se indico anteriormente no coloque ningún elemento de rescate ni su cuerpo frente al sistema airbag no desplegado EL COMPUESTO DEL GAS REACCIONA CON EL AGUA? No, está diseñado para no reaccionar con el agua, ya que la parte activa del compuesto viene sellada en un envase metálico. SI MI SISTEMA AIRBAG PRECAUCIONES TOMO?

POR

ALGUNA

RAZON

SE

ESTROPEO

QUE

Si fue roto en caso de rescate, o modificaciones al vehículo, no toque o lleve a la boca los químicos expuestos. Y el sistema debe ser reemplazado por completo. EN UN ACCIDENTE, SE DEBE EVITAR GOLPEAR LOS SENSORES DE AIRBAG? 30


Tomar las mismas precauciones como un sistema no desplegado y sobre todo desconecte el borne negativo de la batería, recuerde que cada sensor es un posible gatillo disparador del sistema.

COMO REALIZAMOS EL CIRCULO DE SEGURIDAD INMEDIATO, ES SEGURO MANIPULAR EL AUTO? El auto debe ser asegurado primero con las recomendaciones anteriormente mencionadas, para prevenir movimientos bruscos durante el rescate y posterior verificación de daños y pericia. EN CASO DE RESCATE ES RECOMENDABLE CORTAR EL VOLANTE DESDE LA COLUMNA DE DIRECCION? No es preciso separar el volante de la columna de dirección desde el perno de seguridad, ya que algunos modelos de vehículos poseen airbags duales, con esto si cortamos bruscamente el primero, pueda que esto accione el segundo causando graves heridas. Así en el caso de usar algún tipo de cortadora autógena autógena o sierra no supere los 300°F (148.90° C) COMO DETECTO QUE UN VEHICULO POSEE AIRBAG DE CORTINA Y LATERALES? Como se muestra en las figuras siguientes, la zona en cuestión posee claramente la leyenda marcada.

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EN UNA TAREA DE RESCATE SI ES NECESARIO CORTAR EL PILAR DONDE SE LO DEBE HACER? Si el auto está equipado con sistemas laterales de airbag o de cortina, se debe hacer el corte en la mitad anterior de la puerta delantera, tomando en cuenta de de no cortar ningún componente del sistema.

COMO DESACTIVO EL SISTEMA AIRBAG PARA EL ASIENTO DEL PASAJERO? Muchos modelos de vehículos poseen poseen debajo de la aguantera, o dentro de ella, un interruptor de corte que se lo desactiva con la llave de encendido del vehículo, tome en cuenta que el sistema se arma una vez que el cinturón de seguridad está en su posición, si no está conectado este último el airbag no se activará. Más si el deseo del conductor es desactivarlo introduzca la llave y gire el interruptor y con eso bastara

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CUANTOS AÑOS DURA UN SISTEMA AIRBAG, EL SISTEMA CADUCA? El sistema tiene una vida útil de 10 años, después de lo cual por recomendación del fabricante deberán ser revisados y reemplazados si es del caso, es un gasto oneroso pero tome en cuenta que nuestra propia vida y la de los nuestros dependen de estos sistemas que deben estar funcionando al 100% de su capacidad.

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NUEVOS MODELOS DE AIRBAG

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INDICE SISTEMA AIRBAG ................................................................................................................................... 2 ........................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ......................... ........... 3 COMPOSICIÓN:............................ ......................................... ............................ ........................... ............. 6 ESQUEMA ELÉCTRICO DEL AIRBAG DEL AIRBAG CON OPCIONES ........................... ........................................ ............................ ............................. ....................... ........ 7 UNIDAD ELECTRÓNICA DE MANDO DEL AIRBAG DEL AIRBAG.......................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ .................. .... 7 TRANSFORMADOR DE TENSIÓN ...........................

RESERVA DE ENERGÍA.......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ...................... ........ 7 .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ....................... ........ 7 INTERRUPTOR DE IMPACTO. ............................

ACELERÓMETRO ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................. .... 8 ESTRATEGIA DE FUNCIONAMIENTO ..................................................................................................

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......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .................... ...... 11 SISTEMA ESTRUCTURAL........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ .................. .... 11 COJÍN HINCHABLE ........................... .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 12 EL DETONADOR. ............................ ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ .................. .... 14 EL MATERIAL EXPLOSIVO ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ......................... ........... 16 TESTIGO DE AVERÍAS DE AVERÍAS ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ......................... ........... 16 CONTACTOR ESPIRAL........................... DIAGRAMA DE IMPACTO ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. .................... ...... 18 .......................................... ............................. ............................ ............................ .................. .... 22 REPARACIONES Y RECOMENDACIONES ........................... PRECAUCIONES ESPECIALES CON EL COJÍN HINCHABLE ............................ ........................................... ............................ ............. 23 ......................................... ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 25 INUTILIZACIÓN DEL COJÍN HINCHABLE ...........................

LESIONES OCULARES CAUSADAS POR EL AIRBAG ................................................................... 27 ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 28 AIRBAG LATERAL ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... .. 29 PREGUNTAS FRECUENTES ...........................

NUEVOS MODELOS DE AIRBAG .................................................................................................................. 34 ........................................... ............................ ........................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ......................... ........... 35 INDICE ............................

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Sistema Airbag

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