Estructura de deformación programada en los vehículos

La estructura frontal de muchos vehículos consta de deformación zonas de diferentes grados de acero, cada una con cierto papel en una colisión. La estructura es diseñada para ayudar a proporcionar una mayor protección en una colisión frontal.

Historia de la deformación programada en vehículos

El concepto de zona de deformación fue inventado y patentado originalmente por el ingeniero húngaro de Mercedes-Benz Béla Barényi en 1937 antes de trabajar para Mercedes-Benz y en una forma más desarrollada se realizó en 1952. El Mercedes-Benz "Ponton" de 1953 fue una implementación parcial de sus ideas, al tener una plataforma fuerte y profunda para formar una celda de seguridad parcial, patentada en 1941.

La patente de Mercedes-Benz número 854157, concedida en 1952, describe la característica decisiva de la seguridad pasiva. Barényi cuestionó la opinión que había prevalecido hasta entonces de que un coche seguro tenía que ser rígido. Dividió la carrocería del automóvil en tres secciones: el compartimiento de pasajeros rígido que no se deforma y las zonas deformables en la parte delantera y trasera.

La primera carrocería de Mercedes-Benz desarrollada usando la patente fue el Mercedes W111 “Tail Fin” Saloon de 1959. La celda de seguridad y las zonas de deformación se lograron principalmente mediante el diseño de los largueros: estos estaban rectos en el centro del vehículo y formaban una jaula de seguridad rígida con los paneles de la carrocería, los soportes delanteros y traseros estaban curvados para que se deformaran en el caso de accidente, absorbiendo parte de la energía de la colisión.

Un desarrollo más reciente para estos miembros longitudinales curvos es debilitarlos mediante nervaduras verticales y laterales para formar estructuras telescópicas de deformación de "lata de choque" o "tubo de aplastamiento".

¿Cómo funciona la deformación programada?

Las estructuras laterales de diferentes grados de acero y un número de tubos y miembros están todos diseñados para "mover" el cuerpo hacia un lado, ayudar a reducir el riesgo de intrusión en el habitáculo.

El transporte (zona de los pasajeros) debe ser el área del auto que tiene más resistencia en un impacto y a proporcionar una mejor protección.

Ya en la etapa de diseño de la estructura de la carrocería de un automóvil, se diseñan áreas específicas como la parte delantera o trasera para que, en caso de accidente, se deformen de una manera predeterminada y, por lo tanto, reduzcan significativamente la energía del impacto.

Esto contribuye a una reducción significativa de las fuerzas que actúan sobre los ocupantes en caso de accidente y reduce considerablemente el riesgo de lesiones para los pasajeros.

Sin embargo, la celda de seguridad para pasajeros de un automóvil está diseñada de modo que, incluso en accidentes graves, su estructura y, por lo tanto, el espacio residual para los ocupantes permanece prácticamente intacto. Las fuerzas del accidente se dirigen específicamente alrededor del habitáculo hacia otras secciones de la carrocería. Son principalmente las pruebas de choque las responsables de la prueba práctica de la eficacia de las zonas de deformación programadas. Todos los modelos de SEAT tienen zonas de deformación programadas.

Las zonas de deformación, las zonas de aplastamiento o las zonas de choque son una característica de seguridad estructural que se utiliza en los vehículos, principalmente en automóviles, para aumentar el tiempo durante el cual se produce un cambio en la velocidad (y, en consecuencia, el impulso) a partir del impacto durante una colisión por una parte controlada.

Por lo general, las zonas de deformación se ubican en la parte delantera del vehículo para absorber el impacto de una colisión frontal, pero también se pueden encontrar en otras partes del vehículo. Según un estudio del Centro Británico de Investigación de Reparación de Seguros de Automóviles sobre el lugar donde se produce el daño por impacto del vehículo, el 65 % fueron impactos frontales, el 25 % impactos traseros, el 5 % en el lado izquierdo y el 5 % en el lado derecho.

Algunos autos de carrera usan aluminio, nido de abeja compuesto/fibra de carbono o espuma absorbente de energía para formar un atenuador de impacto que disipa la energía del choque utilizando un volumen mucho más pequeño y un peso menor que las zonas deformables de los autos de carretera. Los atenuadores de impacto también se han introducido en los vehículos de mantenimiento de carreteras en algunos países.

Aplastamiento y deformación progresiva controlada con intrusión limitada.

Para que el impacto del choque sea menor, se debe controlar el evento de aplastamiento y la deformación debe hacerse de tal manera que la intrusión de otros componentes en el habitáculo es menor.

Se prefiere el modo de aplastamiento axial al modo de aplastamiento de flexión ya que el modo de flexión tiene menor contenido energético.
Para lograr este objetivo se identifican tres zonas de aplastamiento diferentes:

  • Zona frontal suave: reduce la agresividad del choque entre peatones y vehículos y colisiones entre diferentes vehículos.
  • Zona de aplastamiento primario: Consiste en la principal estructura absorbente de energía antes del tren de fuerza. Se caracteriza por una estructura progresiva relativamente uniforme.
  • Zona de aplastamiento secundaria: Se encuentra entre la zona principal y el pasajero compartimiento y a veces se extiende en el compartimiento de pasajeros hasta cortafuegos Proporciona una plataforma estable para la zona primaria y transfiere la carga al habitáculo de la forma más eficaz posible.

Las zonas deformables funcionan gestionando la energía del choque y aumentando el tiempo durante el cual se produce la desaceleración de los ocupantes del vehículo, al mismo tiempo que evitan la intrusión o la deformación de la cabina de pasajeros. Esto protege mejor a los ocupantes del automóvil contra lesiones. Esto se logra mediante el debilitamiento controlado de las partes exteriores sacrificables del automóvil, mientras se fortalece y aumenta la rigidez de la parte interna de la carrocería del automóvil, convirtiendo la cabina de pasajeros en una "celda de seguridad", mediante el uso de más vigas de refuerzo y mayor resistencia. La energía de impacto que llega a la "celda de seguridad" se distribuye en un área lo más amplia posible para reducir su deformación. Volvo introdujo la zona deformable lateral con la introducción del SIPS (Sistema de protección contra impactos laterales) a principios de la década de 1990.

Inercia y desaceleración, y el papel de la estructura de deformación programada.

Cuando un vehículo y todo su contenido, incluidos los pasajeros y el equipaje, viajan a gran velocidad, tienen lo que se llama inercia, lo que significa que seguirán adelante con esa dirección y velocidad (primera ley de movimiento de Newton).

En el caso de una desaceleración repentina de un vehículo con armazón rígido debido a un impacto, el contenido del vehículo sin sujeción continuará hacia adelante a su velocidad anterior debido a la inercia e impactará el interior del vehículo con una fuerza equivalente a varias veces su peso normal debido a la gravedad. El propósito de las zonas de deformación es reducir la velocidad de la colisión para aumentar el tiempo durante el cual los ocupantes desaceleran para disminuir la fuerza máxima impartida sobre los ocupantes durante un tiempo determinado.

Los cinturones de seguridad restringen a los pasajeros para que no salgan volando a través del parabrisas, y están en la posición correcta para el amortiguamiento de la bolsa de aire y también aumentan el tiempo durante el cual los ocupantes desaceleran. Los cinturones de seguridad también absorben la energía de inercia de los pasajeros al estar diseñados para estirarse durante un impacto, nuevamente para aumentar el tiempo durante el cual un ocupante desacelera. En resumen: un pasajero cuyo cuerpo se desacelera más lentamente debido a la zona de deformación (y otros dispositivos) durante un tiempo más largo sobrevive con mucha más frecuencia que un pasajero cuyo cuerpo impacta indirectamente contra una carrocería de metal dura y sin daños que se ha detenido casi instantáneamente Es como la diferencia entre golpear a alguien contra una pared de cabeza (fracturando su cráneo) y de hombro (magullando levemente su carne) es que el brazo, al ser más suave, tiene decenas de veces más para reducir su velocidad, cediendo un poco a un tiempo, que el cráneo duro, que no está en contacto con la pared hasta que tiene que lidiar con presiones extremadamente altas.

El estiramiento de los cinturones de seguridad mientras sujetan a los ocupantes durante un impacto, significa que es necesario reemplazarlos si se repara un vehículo y se vuelve a poner en la carretera después de una colisión. También deben reemplazarse si su estado se ha deteriorado, p. por desgaste o fallas mecánicas o de montaje de la correa. En Nueva Zelanda, es oficialmente obligatorio reemplazar los cinturones de seguridad desgastados del tipo de carrete de inercia solo con cinturones del tipo "agarrador de correas" que tienen menos juego y son más efectivos en los automóviles más antiguos. Los autos más nuevos tienen cinturones de seguridad pretensados ​​activados electrónicamente que están sincronizados para funcionar con el disparo de la bolsa de aire. Comprar cinturones de seguridad usados ​​no es una buena idea, incluso en países donde es legal hacerlo, porque es posible que ya se hayan estirado en un evento de impacto y que no protejan a sus nuevos usuarios como deberían.

El impacto final después de que el cuerpo de un pasajero golpea el interior del automóvil, la bolsa de aire o los cinturones de seguridad es el de los órganos internos que golpean la caja torácica o el cráneo debido a su inercia. La fuerza de este impacto es la forma en que muchos choques automovilísticos causan lesiones incapacitantes o potencialmente mortales. Otras formas son el daño óseo y la pérdida de sangre, debido a los vasos sanguíneos desgarrados, o el daño causado por una fractura de hueso cortante en órganos y/o vasos sanguíneos.

La secuencia de tecnologías de reducción de velocidad (zona deformable, cinturón de seguridad, bolsas de aire, interior acolchado/deformable) está diseñada para trabajar en conjunto como un sistema para reducir la fuerza máxima del impacto en el exterior del cuerpo del pasajero al alargando el tiempo durante el cual se imparte esta fuerza. En una colisión, disminuir la desaceleración del cuerpo humano incluso en unas pocas décimas de segundo reduce drásticamente la fuerza máxima impartida.

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