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domingo, 25 de junio de 2017

Sistema Airbag

AIRBAG

De sobra son conocidas las ventajas que reporta la utilización del cinturón de seguridad. Proporciona un medio de sujección al asiento firme y seguro que 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. Este sistema evita el desplazamiento del tórax y cintura del ocupante del asiento; sin embargo, no evita que la cabeza pueda llegar a desplazarse tanto como para alcanzar el volante del vehículo. En el caso de un impacto frontal contra un objeto inmóvil, circulando a una velocidad de más de 25 -30Km/h, existe un riesgo muy importante de sufrir lesiones graves en cabeza, cervicales y parte alta del tronco del ocupante del asiento. Para reducir las consecuencias de este tipo de accidentes se ha diseñ ado el sistema de Airbag. Básicamente, el Airbag (que traducido significa «bolsa de aire») está constituido por un cojín hinchable, colocado en el interior del volante, y que es capaz de desplegarse por completo en caso de impacto, ofreciendo al ocupante del vehículo una zona sobre la que pueda amortiguar su desplazamiento como consecuencia de la colisión. Este sistema permite reducir en mas del 50 % el riesgo de sufrir lesiones en caso de accidente a la vez que reduce la gravedad de las mismas en caso de q ue lleguen a producirse.  Aunque actualmente todos los automóviles del mercado llevan un airbag frontal de serie para el asiento del conductor, los investigadores han propuesto un tipo de airbag distinto según la colisión: el lateral (en las puertas del co che), en los techos, en el capó, bajo el salpicadero, trasero, cortinas hinchables, air-belt…hasta un máximo de ocho que se pueden montar en un coche. EI Airbag surge en primer término en Los Estados Unidos como un complemento de seguridad y con un concepto diferente a lo que entendemos por Airbag en Europa. En EE.UU. la legislación no obliga al uso del cinturón de seguridad en muchos Estados y esto conlleva que los Airbag americanos sean diferentes a los europeos ya que ni en tamaño ni la forma de la bolsa de aire pueden ser los mismos. Esto se debe a que si la persona no Ileva el cinturón de seguridad, el Airbag debe ser de un volumen muy elevado (alrededor de 70 a 90 litros de capacidad) para poder absorber por completo el peso del cuerpo del ocupante del vehículo al desplazarse por el impacto. También debe incorporar una protección especial en la parte inferior de la bolsa de aire para proteger las rodillas del conductor. Sin embargo, el sistema de Airbag USA (esta es la denominación para este tipo de Airbag) no es el más efectivo pese a ser el de mayor tamaño. Hay que tener en cuenta que, si el ocupante del vehículo no lleva el cinturón de seguridad, la velocidad de impacto, aunque sea contra una bolsa de aire, es muy elevada, lo que supone un riesgo elev ado de lesión. En caso de vuelco, el ocupante podría quedar atrapado bajo el vehículo o salir despedido de él al no Ilevar el cinturón; en el caso de colisión múltiple el Airbag es de un sólo uso, quedando luego el sistema inutilizado y el ocupante a merce d de nuevos impactos sin la seguridad del cinturón. Por este motivo y conforme a la legislación vigente en Europa, los Airbag que tenemos en nuestro continente son diferentes, y se denominan Euroairbag o Eurobag. La principal diferencia estriba en que el A irbag es de menor tamaño (unos 35 I.), ya que debe diseñarse única y exclusivamente para trabajar con ocupantes que Ileven el cinturón de seguridad. Al ser la bolsa de aire más pequeña, la expansión del Airbag está más controlada, es más suave y precisa y consigue mejores resultados. En el caso del Airbag USA, si el ocupante Ileva el cinturón de seguridad abrochado, el sistema no es tan eficaz como el europeo debido a que los tiempos de disparo de los Airbag americanos son más rápidos (para adelantarse al d esplazamiento del cuerpo durante el impacto por no ir sujeto por el cinturón de seguridad). Por lo tanto, si se lleva el cinturón abrochado, el resultado es que el ocupante entra en la bolsa de aire cuando ésta ha pasado su máximo Ilenado, provocando una n otable pérdida de eficacia.

.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 sig uientes figuras se observará la secuencia típica de un accidente (velocidad 56 Km/h).

Aquí se observa el momento exacto de la colisión (tiempo 0). Ni el ocupante del 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.

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 tr avés 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.







Por último, y después de unos 0,12 segundos tras la colisi ón, 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 Ilenar completamente todo el volumen de la bolsa (casi el doble que un Euroairbag) y poder recibir por completo el cuerpo del ocupante del vehículo.

En la mayoría de sistemas de Airbag, el disparo del detonador no depende únicamente del tiempo trans currido 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 f actores 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 c ojín 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. A continuación se estudiarán los componentes de un sistema Airbag y se verá cuáles son las señales que influyen en el funcionamiento de éste.

Componentes de un sistema de Airbag

El Airbag es un sistema extremadamente sencillo en lo que a componentes accesibles se refiere. Incluso algunos model os (Citroen Xantia, BMW Serie 3, etc.) incorporan todos los componentes del sistema dentro del propio volante. 

Aunque existen variantes del sistema, estos son los elementos que se pueden encontrar en la instalación de Airbag de la mayoría de vehículos:

-Unidad de control: se encarga de la gestión del sistema. Es de tamaño muy reducido y muy simple en su construcción. ??Cojín hinchable: es la bolsa que protege a los ocupantes del vehículo. Puede llevar varias repartidas a lo largo del hinchable (Airbag de ac ompañante, laterales, traseros, etc.).
-Contactor espiral: es el elemento que proporciona una conexión eléctrica ininterrumpida entre el detonador del cojín (en el volante) y la instalación conectada a la unidad de control. Puede no ser de espiral, sino del tipo escobillas, pero sólo en vehículos con la unidad de control integrada en el propio volante.
-  Testigo de averías: imprescindible en un sistema en el que un mal funcionamiento puede provocar serias lesiones a los ocupantes del vehículo. Si permanece enc endido o parpadea en marcha o a la hora de arrancar el vehículo, el Airbag no funciona y hay que revisar el sistema.



Unidad de control
En la figura siguiente se pueden observar la forma y disposición de dos tipos de unidades de control para sistema s de Airbag.

Como se puede ver, la unidad de control puede ser externa (el sistema más habitual) o integrada con el propio volante. En cualquier caso, la instalación de la unidad de control siempre debe obedecer a dos principios básicos:

-Ir situada en una zona firme del vehículo para poder detectar con precisión los datos del impacto.
 -Permitir su fácil sustitución, ya que habitualmente se deben cambiar después de cada accidente. Incluso en algunos casos, aunque no haya sido disparado el cojín hinchable , es recomendable hacerlo. La unidad de control se encarga directamente del disparo del sistema, para lo cual debe disponer de un sistema de seguridad que impida disparos accidentales. Básicamente, este sistema dispone de dos sensores, que habitualmente se encuentran dentro de la propia centralita:

-Sensor de deceleración
 -Sensor mecánico de seguridad

El sensor de decelación va integrado en la unidad de control como un elemento electrónico más. Se trata de un sensor piezoeléctrico capaz de convertir la dec eleración mecánica en señal eléctrica (al modificar la presión aplicada al sensor, la tensión de salida cambia). Así, en un impacto con fuerte deceleración, la inercia que actúa sobre el sensor modifica la señal de salida, indicando a la central, con toda precisión, la velocidad del impacto y deceleración que se provocará. Estos datos se consultan a la memoria de la ECU y, si se considera necesaria la intervención del Airbag, se provoca el encendido de los detonadores situados en el cojín o cojines hinchabl es 

Puesto que el funcionamiento de cualquier sistema no puede estar libre de errores o defectos, además del sensor electrónico de deceleración los sistemas de Airbag disponen de uno o varios sensores mecánicos. Éstos confirman que el sistema deba ser det onado. En la siguiente figura se puede ver la forma de uno de estos sensores:



Los sensores pueden ser del tipo externo (sobre todo en BMW y Mercedes) o interno. Los primeros se suelen montar dobles (uno a cada lado del vehículo), en el frontal o cerca d e las torretas de amortiguación, como se aprecia en la figura siguiente:



Con esta disposición se consigue una buena zona en donde confirmar la gravedad del impacto. En el caso del sensor interno (el más habitual), éste se ubica en la propia ECU de control. Ambos sensores trabajan según el mismo principio. En la figura siguiente se observa su constitución interna.


de la figura se deduce que se trata de un sensor mecánico, ya que únicamente dispone de una masa magnética retenida en su posición de reposo mediante un muelle con un tirado muy preciso. Esta masa puede desplazarse por efecto de la inercia a lo largo de un carril o tubo (depende de la forma del sensor). En este desplazamiento consigue cerrar unos contactos Reed (contactos muy precisos que se cierran magnéticamente, se emplean en sistemas de alarma para detectar vibraciones, apertura s de puertas, etc.). Estos contactos se encuentran en serie con el circuito de vigilancia de la unidad de control, de forma que, para permitir el disparo del Airbag, tanto el sensor de deceleración como el sensor mecánico deben suministrar la señal de encl avamiento. De este modo, el sistema no puede provocar disparos erróneos del Airbag bajo condiciones que no requieran la intervención del sistema, como alcance del vehículo por su parte posterior, vuelcos, frenadas a tope, golpes contra baches, bordillos, e tc. Por otro lado, los sistemas electrónicos son muy sensibles a las radiaciones electromagnéticas, como las que irradia un teléfono móvil o las cercanías de una central eléctrica o un aeropuerto. El sensor mecánico evita el riesgo de que estas radiaciones provoquen falsos disparos del sistema al interferir en el sensor piezoeléctrico de deceleración.

Estrategia de funcionamiento

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 ent rada 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).







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 fun cionar, 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 ext erna 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 garantiza r el disparo del Airbag aunque no se disponga de 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 de sconectado 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, cartografias de deceleración, etc.). 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 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 despu és 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 especifica.

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 d e 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).

Cojín hinchable
En las siguientes figuras se pueden apre ciar la forma de un cojín o bolsa hinchable, así como su constitución interna.







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 hinch able 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 Ilenar 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 es ta manera que se comience la combustión en un lateral del cojín, con la consecuente deformación y pérdida de eficacia.




Una vez que se comienza la combustión, se genera una enorme cantidad de gas, compuesto casi en su mayoría por nitrógeno. Esto aclara u n 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 d urante 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 hinchab le 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 hi nchable bajo la acción del gas creado en la combustión.





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 costur as 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, pe rmitiendo así la salida de este. En la siguiente figura se puede ver un salpicadero rasgado por el impacto de la bolsa de Airbag después de su disparo, además de otro modelo de Airbag de acompañante con la tapa de salida abierta y la bolsa de Airbag desple gada:




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 d e 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 (Euroairbag) o no (Airbag USA ), el tipo de volante sobre el que irá montado, la forma del 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 pero que además posee una forma muy especifica para proteger las rodillas y l a región abdominal a la vez que salvaguarda la parte del tronco y cabeza de los ocupantes.





Precauciones especiales con el cojín hinchable

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:




-Manipular lo menos posible el cojín hinchable. Siempre que se desmonte se d eben 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.




-Desmontar el cojín hinchable si se somete el hinchable a temperaturas elevadas c omo 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 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 salpic adero. 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 funcionam iento 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 eléctric a.

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 siguien te 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. 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 e ncuentra montado en el vehículo hay que detonarlo con las puertas y ventanillas cerradas. Lo ideal en estos casos es colocarse a 10 mts. 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 se extenderán los cab les (como mínimo a 10 m. de 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 d el 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.

Contactor espiral
El Airbag montado en el volante requiere una conexión el éctrica 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.




Como se observa, se trata de una pieza circ ular 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) pe rmitiendo 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.






La única precaución que hay que tener al desmontar y montar este elemento es que tiene una posición especifica; 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. Podr ía 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 ce ntrado 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 un idad de control. A continuación, con el conector espiral suelto y libre de conexiones, se mide con un polímetro en la escala mas baja de resistencia entre un terminal del conector que va al detonador del cojín hinchable y un terminal del conector de la ins talación. 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 se guros 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 desco nectado.
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 conta cto, 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 ar rancar 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 operat ivo.

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 pirotécnicos (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


Elementos a sustituir en caso de accidente

Como norma, tras un accidente en el que interviene el Airbag hay que sustituir los cojines hinchables, el conector espiral (suele deteriorarse tras el impacto por la deformación de la columna de dirección), y la unidad de control. En algunos modelos muy específicos (BMW, Ford, Opel,...) la unidad de control s e reprograma sin necesidad de sustituirla, pero, en la mayoría de los casos, hay que cambiarla, ya que el sensor mecánico de deceleración es de un solo uso. Hay que tener en cuenta que la mayoría de vehículos actuales requieren programar la unidad de contr ol aunque sea nueva. Por este motivo, en numerosas ocasiones, después de sustituir todos los elementos del sistema y verificar que la instalación está en correcto estado, el testigo de Airbag permanece iluminado. En estos casos, de momento la única opción es programar la unidad de control con maquinaria de servicio específica.

Instalación Eléctrica

Como se ha podido comprobar a lo largo del estudio del Airbag, la instalación eléctrica de estos sistemas es muy sencilla: una unidad de control con todos los sensores integrados en su interior, alimentaciones para la central, salida para el testigo de avería y salida, a través del conector espiral, a los detonadores. Las comprobaciones de la instalación también son muy sencillas, ya que ni la unidad de control ni los detonadores se pueden comprobar. Las únicas comprobaciones se reducen a controlar el funcionamiento del testigo de Airbag, comprobar alimentaciones y verificar el estado del conector espiral. A continuación se puede ver el esquema eléctrico de un Airbag (conductor, acompañante y cinturones pirotécnicos) correspondiente a Audi A4.



Cinturones con pretensor

Los cinturones de seguridad actuales han dejado de ser una mera sujeción del cuerpo del ocupante del vehículo y han pasado a convertir se en un eficaz complemento del Airbag gracias a la incorporación del sistema de «Pretensado». La mayoría de vehículos actuales incorporan en sus cinturones de seguridad el sistema de pretensado, mediante el cual, en caso de impacto, el cinturón no sólo impide el desplazamiento del ocupante del vehículo, si no que también interviene activamente para aferrarlo contra el asiento. Esto se consigue tensando por medios pirotécnicos (como un Airbag) o mecánicos, alguno de los puntos de sujeción del cinturón, como pueden ser el carrete (donde se recoge el cinturón cuando no está abrochado) o el cierre (en donde se encaja la hebilla del cinturón).

Existen diferentes modelos de cinturones con pretensor en función de su disposición, funcionamiento, etc. Esta podría s er una posible clasificación:
?En función de la zona de actuación:

-Pretensor de carrete.

-Pretensor de cierre.
 -En función de tipo de disparo:

-Mecánico.

-Pirotécnico con disparo mecánico.

-Pirotécnico con disparo eléctrico.

El pretensor de carrete se en cuentra en la zona en la que se recoge el cinturón de seguridad cuando no está desenrollado. EI pretensor hace girar el carrete enroIlando el cinturón en caso de impacto.


El pretensor de cierre, sin embargo, tensa la hebilla en la que se engancha el cinturón al bastidor del asiento. Este es el sistema más habitual, aunque en algún vehículo se pueden encontrar los dos sistemas (el de cierre y el de carrete) combinados, ofreciendo una insup erable sujección del ocupante tanto en la región abdominal como en la zona torácica.

En cuanto al tipo de disparo del pretensor, se comenzará explicando el más sencillo, el pretensor mecánico.



Pretensores mecánicos

Un sistema de pretensor para cint urón de seguridad está diseñado para que, en el momento de un impacto frontal, un mecanismo tense el cinturón, evitando el recorrido muerto de los cinturones convencionales. Este recorrido muerto en un cinturón de seguridad convencional está provocado por el sistema de recogida del carrete en donde se instala el mecanismo de inercia. Este mecanismo bloquea el cinturón cuando se desenrolla con demasiada rapidez como consecuencia de un impacto. En la figura 28 se puede ver la forma interna de un sistema de pr etensor mecánico.

Como se observa, el sistema es muy sencillo. En primer lugar, se tiene un muelle con un tarado muy fuerte y en estado de compresión. Un extremo del muelle hace tope contra la base interna del sistema de pretensado, mientras que el otro e xtremo está conectado, mediante un cable de acero, a la hebilla en donde se sujeta el cinturón de seguridad. En estado de reposo, el muelle se encuentra retenido por un saliente que, a su vez, está conectado a una palanca mediante una masa sensora. Cuando tiene lugar un accidente frontal, la inercia que ha acumulado durante la marcha la masa sensora, provoca su desplazamiento, al desplazarse actúa sobre la palanca, y ésta, a su vez, libera el muelle. EI muelle se estira, y retrae todo el sistema de anclaje del cinturón de seguridad unos 8 cm en sentido de tensado. De esta forma, tras el impacto, el recorrido del ocupante del vehículo es muy reducido, gracias a la acción tensora del pretensor, reduciendo de forma muy importante las consecuencias del accidente.

EI sistema de pretensado mecánico tiene la desventaja de que no es muy preciso, ya que incluso con golpes laterales fuertes o vibraciones producidas durante una reparación de chapa en las proximidades del pretensor, puede Ilegar a dispararse. Por otro l ado, la fuerza del muelle que provoca el tensado del cinturón se va perdiendo con el paso del tiempo restando eficacia al sistema. Por este motivo, se diseñaron los sistemas de pretensado pirotécnico, en el que la fuerza de tensado se crea mediante una exp losión controlada (como en un Airbag).


Pretensor pirotécnico de mando mecánico

En la siguiente figura se ilustra la forma interna de un sistema de pretensado pirotécnico con mando mecánico (sistema de pretensado de carrete).



Como se puede o bservar, en el interior del pretensor existe una pequeña carga explosiva (cartucho detonante). Dicha carga está conectada a un cilindro en el que puede desplazarse un émbolo conectado a la hebilla del cinturón de seguridad. Cuando la carga explosiva se det ona se crea una gran presión en el cilindro, arrastrando de forma muy rápida el émbolo conectado al carrete del cinturón, provocando el tensado en el momento del impacto del vehículo. Para detonar el sistema se utiliza un mando mecánico mediante percutor. Como se puede ver en la figura, se coloca un muelle que retiene en su posición de reposo un percutor. Cuando se produce un impacto, la inercia arrastra el cilindro (A) hacia afuera liberando el percutor. Dicho percutor actúa sobre la carga explosiva, igual que en una pistola actúa el percutor sobre la bala, provocando la explosión de la carga.

Corno ya se comentaba anteriormente, el principal inconveniente de los sistemas de pretensado mediante mando mecánico, bien sean pirotécnicos o no, es que no son demasiado precisos. Pueden dispararse por vibraciones o golpes que no requieran la entrada en funcionamiento del sisterna. Además son muy delicados a la hora de su manipulación por el riesgo de disparo fortuito. Por todo esto se diseñaron los sistemas pirotéc nicos de mando eléctrico, que se estudian a continuación.
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Pretensor pirotécnico de mando eléctrico

En la siguiente figura se representa la forma interna de un sistema de pretensado pirotécnico con mando eléctrico:





Como se puede o bservar, en el interior del pretensor existe una pequeña carga explosiva (cartucho detonante). Dicha carga está conectada a un cilindro en el que puede desplazarse un émbolo conectado a la hebilla del cinturón de seguridad. Cuando la carga explosiva se det ona se crea una gran presión en el cilindro, arrastrando de forma muy rápida el émbolo conectado al carrete del cinturón, provocando el tensado en el momento del impacto del vehículo. Para detonar el sistema se utiliza un mando mecánico mediante percutor. Como se puede ver en la figura, se coloca un muelle que retiene en su posición de reposo un percutor. Cuando se produce un impacto, la inercia arrastra el cilindro (A) hacia afuera liberando el percutor. Dicho percutor actúa sobre la carga explosiva, igual que en una pistola actúa el percutor sobre la bala, provocando la explosión de la carga.

Corno ya se comentaba anteriormente, el principal inconveniente de los sistemas de pretensado mediante mando mecánico, bien sean pirotécnicos o no, es que no son demasiado precisos. Pueden dispararse por vibraciones o golpes que no requieran la entrada en funcionamiento del sisterna. Además son muy delicados a la hora de su manipulación por el riesgo de disparo fortuito. Por todo esto se diseñaron los sistemas pirotéc nicos de mando eléctrico, que se estudian a continuación.



Pretensor pirotécnico de mando eléctrico

En la siguiente figura se representa la forma interna de un sistema de pretensado pirotécnico con mando eléctrico:






Una vez disparado el pretensor, ya sea mecánico o pirotécnico, se bloquea en la posición de máximo tensado. Los sistemas más usados son los de serreta (parecido a la retención de una palanca de freno de mano) y los d e bolas de acero. Este último sistema es el que se ilustra en la figura anterior. Después del disparo, las bolas de acero hacen cuña en la parte final del recorrido del émbolo conectado a la hebilla del cinturón de seguridad, evitando el retorno de dicho é mbolo.

EI disparo del pretensor en los sistemas de mando eléctrico siempre se hace de forma simultánea al Airbag. Es decir, si es necesario que entre el Airbag los pretensores se disparan. Si el impacto no es suficientemente grave, no se dispara ni el Air bag ni los pretensores, dejando que el cinturón de seguridad con su sistema de inercia se encargue de la seguridad de los ocupantes del vehículo. Sin embargo, aunque el disparo de Airbag y pretensor va ligado, los tiempos de funcionamiento son diferentes. Así, el Airbag se suele disparar unas 20 milésimas de segundo después del impacto, mientras que los pretensores se disparan alrededor de unas 10 milésimas de segundo antes. Esto se hace porque, en primer lugar, lo que se pretende es frenar el desplazamient o del ocupante con el cinturón, para, posteriormente, amortiguar el impacto con el Airbag. Esta combinación de sistemas de Airbag y pretensor resulta excepcionalmente eficaz.

Precauciones especiales

Las precauciones eléctricas que se deben tener a l a hora de manipular un sistema de pretensor son las mismas que las descritas en el apartado de Airbag, sobre todo en lo que respecta al intervalo de espera después de desconectar la batería antes de cualquier intervención sobre el sistema. En cuanto a las precauciones mecánicas, simplemente recordar que, sobre todo en el caso de los pretensores con mando mecánico, las vibraciones pueden provocar el disparo accidental, por lo que la manipulación de los pretensores debe hacerse con mucho cuidado.

Un punto muy importante a tener en cuenta en la manipulación de los pretensores es que la mayoría de ellos disponen de un sistema de seguridad para desconectarlo en caso de que tengamos que manipularlos. Normalmente se hace roscando un tornillo en un orificio especia l del pretensor o pasando una brida a su través, también por un orificio especialmente diseñado a tal efecto. Con esto se evitan disparos accidentales. La forma de identificar si el pretensor está o no activado es muy variada dependiendo del fabricante. En algunos modelos existe una ventana de comprobación con varios colores (rojo desactivado, verde activado por ejemplo); en otros se identifica mediante un pasador, etc.

Otro punto importante a tener en cuenta es que siempre se debe sujetar el tensor por al gún sitio especial definido por el fabricante. Una norma básica que se puede aplicar a todos los pretensores es sujetarlos por la hebilla en la que se engancha el cinturón. Este es un sitio seguro, ya que en caso de disparo accidental del pretensor las per sonas no sufrirán daño alguno. En la figura siguiente se puede observar esta zona:







Después de un accidente

Al igual que los sistemas de Airbag, tras un accidente se deben sustituir los pretensores. Hay que cambiarlos por parejas, aunque uno de los pretensores no se haya disparado, ya que ambos son iguales, y si uno de ellos no se ha disparado es que está defectuoso. Para saber si un pretensor se ha disparado o no, basta con fijarse en el brazo que va desde la hebilla de anclaje al cuerpo del
pretensor. Si se ha disparado apreciaremos que este brazo es muy corto, encontrándose la hebilla de anclaje prácticamente pegada al pretensor.

Instalación eléctrica

La instalación eléctrica de un sistema con pretensores es muy sencilla. En la figura que v iene a continuación se observa el esquema eléctrico, que ya se había visto anteriormente:




La unidad de control debe disponer de dos salidas mas, además de las de los detonadores de los Airbag, y que serán las correspondientes a los detonadores de los p retensores. No hacen falta sensores especiales ni variaciones en la instalación ya que, como ya se ha comentado, el sistema funciona al mismo tiempo y por el mismo tipo de accidentes que el sistema Airbag. No hay comprobación eléctrica posible para los cin turones con pretensor, ya que los detonadores son iguales a los empleados en los airbag, lo que significa que no se pueden comprobar con ningún aparato de medida sin correr el riesgo de un disparo accidental.









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