Este artículo explicará el mecanismo de inflado de los **airbags**, una tecnología que ha demostrado ser salvavidas en accidentes de alta velocidad. Aunque el cinturón de seguridad es crucial, detener el cuerpo humano en tan solo 100 milisegundos sin causar mucho daño es un desafío de ingeniería significativo.
El desafío de los cinturones de seguridad
Los cinturones de seguridad están diseñados para frenar el movimiento del cuerpo humano durante un accidente, pero en choques fuertes, ejercen una gran fuerza en el área del pecho, lo que puede provocar lesiones internas en los órganos. Para evitar esta fuerza excesiva, los cinturones de seguridad modernos liberan ligeramente la tensión con la ayuda de una barra de torsión, lo que permite que el cuerpo superior se mueva hacia adelante antes de detenerse.
Al analizar la física de un accidente detalladamente, es importante tener en cuenta que los cinturones de seguridad detienen el movimiento del cuerpo superior, excluyendo el cuello y la cabeza. Cuando solo el cuerpo superior se detiene y el cuello y la cabeza no, las consecuencias son preocupantes. La cabeza puede moverse en un movimiento de péndulo perfecto, lo que puede causar daños severos en accidentes de alta velocidad, incluso con el uso del cinturón de seguridad.
La solución: los airbags
Es aquí donde entran los airbags. Estos tienen un efecto amortiguador y, al mismo tiempo, evitan que el conductor o pasajero golpee el tablero de instrumentos. Sin embargo, la primera forma de inflar los airbags utilizando aire comprimido resultó en un fracaso debido a dos problemas principales: la falta de precisión del sensor y la incapacidad de llenar el airbag lo suficientemente rápido para evitar daños en el impacto.
El fundador de **Joyson Safety Systems**, Allen K. Breed, fue el pionero en resolver estos problemas. Introdujo inventos innovadores, como el uso de un sensor de bola y tubo para mejorar la precisión del sensor. Este sensor utiliza una bola de acero que se mantiene en su lugar gracias a un imán. Durante una colisión, el automóvil se desacelera rápidamente, lo que hace que la bola se separe del imán debido a su inercia y cierre el circuito, enviando una señal al inflador del airbag.
El mayor avance de Breed fue el uso de explosivos químicos en lugar de aire comprimido. Utilizó un químico llamado **azida de sodio**, que se convertiría rápidamente en un estado gaseoso si se activaba a una temperatura superior a los 300 grados Celsius. Con solo 50 gramos de azida de sodio, se generaban casi 70 litros de nitrógeno para inflar el airbag en tan solo 30 milisegundos.
Estos dos avances revolucionaron el uso comercial de los airbags. En 1988, Chrysler introdujo el diseño patentado de Breed en sus vehículos modelo Dodge Daytona, lo que tuvo un gran éxito y llevó a otros fabricantes de automóviles a implementar tecnologías de airbag similares.
Mejoras y desafíos
Sin embargo, este diseño tenía algunos inconvenientes importantes. El gas producido después de la explosión de la azida de sodio era tóxico, lo que provocaba problemas de escape y exposición a los ocupantes del vehículo. Para abordar este problema, científicos incorporaron nitrito de potasio y dióxido de silicio para neutralizar el efecto tóxico del gas.
Otro desafío clave fue el caso notorio de Takata y su retiro de 67 millones de airbags. El azida de sodio utilizado en su diseño tenía la propiedad de absorber fácilmente la humedad, lo que llevaba a explosiones violentas y ruptura del airbag cuando había fugas durante la etapa de diseño o fabricación. Para evitar incidentes similares, se incorporaron agentes secantes y se implementaron rigurosos controles de calidad.
El azida de sodio también fue reemplazado por **nitrato de guanidina** como generador de gas en los airbags. Este químico es menos tóxico y menos explosivo, y no es sensible a la humedad. Estas mejoras hicieron que los airbags fueran aún más seguros y confiables.
Sensores y control electrónico
Además de las mejoras químicas, los airbags también fueron perfeccionados mediante el uso de sensores y unidades de control electrónicas avanzadas. En lugar de utilizar interruptores eléctricos, se implementaron sensores MEMS (Sistemas Microelectromecánicos) junto con unidades de control electrónico para detectar con mayor precisión los accidentes y determinar la gravedad del impacto.
El algoritmo utilizado por la unidad de control electrónico toma en consideración la información proporcionada por sensores de velocidad de las ruedas, giroscopios, sensores de presión de frenos y sensores de ocupación de asientos. Basándose en la gravedad del impacto, la unidad de control decide cuándo activar el generador de gas y cuánto inflar el airbag. Todo el proceso de inflado ocurre en solo 20 a 30 milisegundos, y el airbag permanece abierto durante 100 milisegundos para amortiguar el impacto. Después de ese tiempo, se desinfla gradualmente para permitir una desaceleración más suave del cuerpo.
Beneficios y precauciones
Los airbags distribuyen la fuerza del impacto sobre una superficie más amplia y, al desinflarse, proporcionan un tiempo adicional para viajar antes de detenerse por completo. Es importante recordar que los airbags solo funcionarán si se usa el cinturón de seguridad, ya que la velocidad de inflado es extremadamente alta y podría ser peligrosa si se choca directamente contra el airbag.
En resumen, los airbags son una tecnología vital que ha salvado muchas vidas en accidentes de alta velocidad. Gracias a los avances en la precisión del sensor, la utilización de explosivos químicos y las mejoras en la detección electrónica de impactos, los airbags se han convertido en una característica estándar en los vehículos modernos, ofreciendo una protección adicional y reduciendo el riesgo de lesiones graves en caso de colisión.
Asegúrate de mantener tu cinturón de seguridad siempre abrochado para que esta maravillosa tecnología de airbags pueda cumplir su función eficazmente.
¡Gracias por leer este artículo!
