Como funcionam os airbags

  Há anos, o bom cinto de segurança era o único sistema de retenção passiva existente nos nossos carros. No início, surgiram controvérsias sobre sua segurança, especialmente em relação às crianças. Mas com o tempo­ os Estados Unidos adoptaram leis obrigatórias para o seu uso. Estatísticas mostram que o uso do cinto de segurança tem salvo milhares de vidas que poderiam ser perdidas nos acidentes. 

  Como os cintos de segurança, os airbags – bolsas insufláveis macias que amortecem o impacto – estão a ser desenvolvidos há anos. A primeira patente de um dispositivo capaz de diminuir o impacto de aterragens forçadas de aviões foi requerida durante a Segunda Guerra Mundial. Os primeiros airbags comerciais em automóveis apareceram nos anos 80.

  Desde o ano-modelo 1998, todos os carros novos vendidos nos Estados Unidos são obrigatoriamente equipados com essas bolsas insufláveis no lado do motorista e do passageiro (pickups e utilitários, um ano depois). Actualmente, as estatísticas mostram que o airbag reduz à volta de 30% o risco de morte  numa colisão frontal directa. Depois vieram os airbags montados nas portas laterais e bancos. Actualmente, além dos airbags duplos muitos carros têm seis ou oito airbags. Assim como no caso do cinto de segurança, quando os airbags surgiram também houve polêmica em relação ao seu uso, de modo que se tornaram objectos de importantes pesquisas e testes realizados pelo governo e pela indústria norte-americana.

Neste artigo conhecerá a ciência por detrás dos airbags: como o dispositivo funciona, quais os seus problemas e para onde as pesquisas apontam.

  Antes de nos prendermos aos detalhes, vamos rever sobre as leis do movimento. Para começar, sabemos que objectos em movimento têm um momento (o produto da massa pela velocidade de um objecto). A não ser que uma força externa actue sobre um objecto, ele continuará a movimentar-se na velocidade e direcção constante. Os carros contam com diversos componentes, incluindo o carro em si, objectos soltos no seu interior e, claro, passageiros. Se esses objectos não estiverem seguros, eles continuarão a mover-se, independente da velocidade em que o automóvel esteja e até mesmo quando ele for parado devido a uma colisão.

  Para cessar o momento de um objecto, é necessário que uma força actue sobre ele por um certo período de tempo. Quando um automóvel colide, a força necessária para parar um objecto é muito grande porque o momento do automóvel mudou instantaneamente, enquanto que o do passageiro não mudou - não há muito tempo para agir. A meta de qualquer sistema de retenção complementar é ajudar a parar o passageiro com o mínimo de dano possível.

  A função de um airbag é parar a velocidade do passageiro com pouco ou nenhum dano. As limitações com as quais o airbag opera são enormes, e ele dispõe apenas do espaço entre o passageiro e o volante ou painel e uma fracção de segundo para agir. Contudo, estes espaços e tempos mínimos são preciosos para eles permitirem desacelerar o passageiro de maneira uniforme, em vez de interromper seu movimento bruscamente.

O airbag possui três componentes que o auxiliam na sua tarefa:

A bolsa, que é feita de um tecido fino de náilon, o qual é dobrada dentro do volante ou painel ou, em carros mais modernos, no interior do encosto do banco e da porta.

  O sensor, que é o dispositivo que envia o comando para insuflar a bolsa. Ela enche quando ocorre uma força de colisão equivalente a uma batida contra um muro de tijolos a uma velocidade entre 15 e 25 km/h (10 a 15 milhas por hora). Um interruptor mecânico é accionado quando há um deslocamento de massa que fecha um contacto eléctrico, informando aos sensores que houve uma colisão. Os sensores recebem essa informação através do acelerômetro, existente num microprocessador.

  O sistema de inflação do airbag consiste na reação da azida de sódio (NaN3) reagir com o nitrato de potássio (KNO3) para produzir gás nitrogênio. São os fortes deslocamentos de nitrogênio quente que enchem o airbag.

  O sistema do airbag detona um propelente sólido, que queima extremamente rápido para criar um grande volume de gás que enche a bolsa. Essa bolsa então explode de dentro de seu compartimento a aproximadamente 320 km/h (200 m/h) - mais rápido do que um piscar de olhos! Um segundo mais tarde, o gás dissipa-se rapidamente através de minúsculos furos na bolsa, que logo esvazia para que você consiga-se mover.



  Mesmo que o processo inteiro aconteça em apenas quatro centésimos de segundo, é tempo suficiente para ajudar a prevenir ferimentos sérios. A substância tipo pó liberada pelo airbag é composta por amido de milho comum ou talco, usados pelos fabricantes de airbag para mantê-lo maleável e lubrificado enquanto estiver armazenado.

Segundo a revista Scientific American:

  A idéia de usar uma almofada que encha rapidamente para prevenir ferimentos em colisões tem uma longa história antes do Departamento de Transportes do Estados Unidos solicitar, nos anos 80, que o equipamento fosse adaptado para o uso em automóveis. A primeira patente de um dispositivo insuflável que diminuísse o impacto de aterragens forçadas em aviões foi registada durante a Segunda Guerra Mundial.

  Os primeiros esforços para adaptar o airbag para o uso em carros apresentaram problemas devido aos preços abusivos e obstáculos técnicos que envolviam o armazenamento e liberação de gás comprimido. Para saber da viabilidade do airbag em carros foi feita uma pesquisa que abordava as seguintes informações:

Se haveria espaço suficiente dentro de um carro para um recipiente de gás.

Se o gás permaneceria contido sob alta pressão por toda a vida útil do carro.

Como a bolsa poderia se expandir rápida e confiavelmente, com uma variedade de temperaturas em acção e sem emitir um som capaz de lesionar a audição.

  Era preciso encontrar uma maneira de desencadear uma reacção química que produzisse o nitrogênio necessário para encher a bolsa. Nos anos 70, pequenos "enchedores" de propelente sólido solucionaram esse problema.

  Nos primórdios do airbag para carros, especialistas alertaram para o facto de que o novo dispositivo deveria ser usado juntamente com o cinto de segurança. Cintos de segurança ainda eram completamente necessários porque os airbags operavam apenas em colisões frontais a mais de 15km/h. Portanto, somente os cintos poderiam ajudar em caso de choques e colisões laterais (embora actualmente airbags laterais sejam mais comuns), colisões traseiras e impactos mais leves. Mesmo com o avanço da tecnologia, os airbags são eficientes somente quando usados em conjunto com um cinto de segurança de três pontos!

  Não demorou para observarem que a força de um airbag pode lesar quem estiver muito próximo a ele. Pesquisadores definiram que a zona de risco para o airbag do motorista são os primeiros 5 a 8 centímetros de inflação. Desta forma, posicionar o condutor a uma distância de 25 centímetros do airbag proporciona uma perfeita margem de segurança. Meça a distância do centro do volante até a região do seu osso esterno. Se costuma sentar-se a menos de 25 centímetros de distância, poderá ajustar a sua posição de direção das seguintes maneiras:

Mova seu assento para trás o máximo possível, de modo que ainda consiga alcançar os pedais confortavelmente.

  Incline ligeiramente o encosto de seu assento. Embora o modelo dos carros varie, a maioria dos condutores consegue alcançar o volante a uma distância de 25 centímetros mesmo com o assento do condutor deslocado completamente para a frente. Mas se a inclinação do assento dificultar a visão da estrada, poderá elevar usando o sistema de elevação do assento (nem todos os automóveis dispõem disso) ou uma almofada firme e não escorregadia para conseguir o mesmo efeito.

Direccione o airbag para o seu peito, e não para sua cabeça ou pescoço, baixando o volante de direcção. Mas isso só funciona em carros com volante ajustável.

  As regras são diferentes para crianças. O airbag pode ferir seriamente ou mesmo matar uma criança que esteja sem cinto de segurança e sentada muito próxima, ou se for arremessada contra o painel durante uma travagem repentina. Especialistas concordam que os seguintes pontos de segurança são importantes:

Crianças abaixo de doze anos devem viajar afiveladas numa cadeira própria para sua idade, instalada no banco traseiro do carro.

  Bebês em cadeiras infantis voltadas para trás (abaixo de um ano de idade e com menos de 10 kg) nunca devem viajar em bancos dianteiros que tenham airbag do lado do passageiro.

  Se uma criança acima de um ano precisar viajar no banco dianteiro que tenha airbag do lado do passageiro, deverá estar numa cadeira de segurança voltada para frente sobre um assento com sistema de elevação ou com um cinto de segurança de três pontos de ajuste apropriado, e o banco deve ser deslocado ao máximo para trás.

 

Desactivação

 

   Devido à preocupação com o facto de crianças e adultos de baixa estatura  morrerem ou serem gravemente feridos devido ao mau funcionamento de um airbag ou por causa de airbags extremamente potentes, a Administração Nacional de Segurança de Tráfego nas Estradas (National Highway Traffic Safety Administration - NHTSA) emitiu, em 1977, um regulamento definitivo obrigando os fabricantes de carros para usarem airbags menos potentes. Esse regulamento permite que a potência dos airbags seja reduzida em torno de 20 a 35%. Mais ainda, desde 1998, oficinas mecânicas e revendedores de automóveis estão autorizados a instalar interruptores que permitem que os airbags sejam desactivados. Agora os proprietários de veículos estão autorizados pelo NHTSA a instalarem interruptores em um ou mais airbags do seu automóvel caso eles (ou outros usuários do automóvel) estejam enquadrados em um ou mais grupos de risco como:

  Para os lados do motorista e do passageiro - indivíduos com saúde debilitada, em que o risco de accionamento do airbag possa exceder o risco de impacto em um carro sem o equipamento.

  Para o lado do motorista (somando-se ao estado de saúde debilitada) - aqueles que não puderem posicionar-se de maneira apropriada para dirigir o seu automóvel, estando a menos de 25 cm (10 pol) do centro da tampa do airbag.

  Para o lado do passageiro (somando-se ao estado de saúde debilitada) - motoristas que precisam transportar um bebé numa cadeira infantil voltada para trás no banco dianteiro porque (1) o automóvel não possui banco traseiro, (2) o banco traseiro é muito pequeno para acomodar este tipo de cadeira, ou (3) porque é necessário vigiar constantemente o estado de saúde da criança.

  Para o lado do passageiro (somando-se ao estado de saúde debilitada) - motoristas que precisam transportar crianças de 1 a 12 anos no banco dianteiro porque (1) o automóvel não possui banco traseiro, (2) precisa carregar mais crianças do que o banco traseiro comporta, ou (3) porque é necessário vigiar constantemente a saúde da criança.

   Alguns interruptores adaptados podem ser encontrados e utilizados se a regulamentação estiver a ser cumprida. Estes interruptores devem ser operados por uma chave e equipados com luzes indicadoras que avisam se o airbag está ligado ou desligado. Mas mesmo tendo a opção de desligar o airbag, o correto é que ele permaneça ligado nos casos em que o motorista consegue-se posicionar a uma distância de, no mínimo, 25 centímetros. Para aqueles que não conseguem (mesmo com as sugestões dadas acima), o airbag pode ser desligado. Um grupo de profissionais reunidos na Conferência Nacional de Indicações Médicas para a Desactivação do Airbag (National Conference on Medical Indications for Air Bag Deactivation) considerou as condições médicas comummente relatadas em cartas à NTHSA como possíveis justificativas para desactivar os airbags. Entretanto, não se recomenda o desligar os airbags em situações relativamente comuns, tais como no uso de marcapassos ou óculos, angina, enfisema, asma, mastectomia, cirurgias simples nas costas ou pescoço, idade avançada, osteoporose, artrite ou gravidez.

   Em termos gerais,  não pode se desactivar o airbag sem antes instalar um interruptor adaptado. Entretanto, se um interruptor adaptado ainda não estiver disponível (pelo fabricante) para seu carro, a NHTSA irá autorizar a desactivação para cada caso em particular, sob condições apropriadas. Nunca tente desactivar o airbag sozinho - lembre-se de que não se trata apenas de uma almofada macia! Ele dá uma pancada violenta que pode feri-lo se não souber o que está a fazer.

   Em relação aos interruptores instalados de fábrica, a NHTSA permite que os fabricantes instalem interruptores para os airbags dos passageiros apenas se o veículo não possuir banco traseiro ou se o banco traseiro for muito pequeno para acomodar uma cadeira infantil voltada para trás. Actualmente, os fabricantes não estão autorizados a instalar interruptores para o airbag do motorista em qualquer veículo novo. Qual a razão desta regra? A NHTSA decidiu impedir a instalação generalizada de interruptores de fábrica por temer que eles pudessem tornar-se um item de série de todos os carros novos - mesmo aqueles adquiridos por pessoas que não se enquadram nos grupos de risco. Eles também viram a integração de interruptores em carros novos (e a consequente remodelação dos painéis de instrumentos) como algo que desviaria recursos do objectivo de desenvolver sistemas de airbags mais seguros e avançados.

 

O futuro do airbag

 

    As actividades voltadas à manutenção e melhoria dos benefícios proporcionados pelos airbags na  preservação da vida humana seguem a toda força. Novos testes patrocinados pela NHTSA usam bonecos de teste (manequins antropométricos, dummies) com padrão de ferimentos mais avançados, baseados em pesquisas e conhecimento.

   Até à pouco tempo, os avanços alcançados na segurança de automóveis diziam respeito a impactos frontais e traseiros, embora 40% dos ferimentos graves em acidentes e 30% de todos os acidentes resultem de colisões laterais. Muitos fabricantes de automóveis responderam a essas estatísticas reforçando portas, estruturas de portas, do chão e do tecto. Mas os automóveis que oferecem airbags laterais são a nova tendência em procteção dos passageiros. Engenheiros dizem que projetcar airbags laterais eficientes é muito mais difícil que projectar frontais. Isto porque muita da energia de colisão frontal é absorvida pelos pára-choques, capo e motor e leva entre 30 a 40 milissegundos até alcançar o passageiro. Num impacto lateral, apenas uma porta relativamente fina e a poucos centímetros separam o ocupante do automóvel do outro veículo. Isto significa que os airbags instalados nas portas devem ser accionados em ínfimos seis milissegundos, no máximo!

    Os engenheiros experimentaram diferentes modalidades de airbags laterais e constataram que, quando instalados no encosto do banco, protegem passageiros de todos os tamanhos, independente da posição do banco. Essa disposição permite a instalação de um sensor mecânico de disparo nas laterais do estofamento dos bancos localizados em baixo do condutor e do passageiro da frente. Isto impede que o airbag do lado não danificado seja accionado. A instalação de todo o conjunto do airbag no encosto do banco também oferece a vantagem de prevenir accionamentos desnecessários, que poderiam ser causados por colisões com pedestres ou bicicletas. É preciso ocorrer uma colisão de, aproximadamente, 20 km/h  para disparar os airbags laterais.

  Os engenheiros da BMW escolheram os airbags montados nas portas. Segundo eles, a porta tem mais espaço e acomoda uma bolsa maior, proporcionando mais cobertura.

   O airbag de cabeça, ou Estrutura Tubular Insuflável (ITS), foi apresentado em todos os modelos da BMW ano 1999 (com excepção dos descapotáveis). Estes airbags parecem-se um pouco com grandes salsichas e, ao contrário dos outros, são programados para permanecerem cheios por cerca de cinco segundos, isto para que continue protegendo o ocupante do carro caso aconteça mais do que  um impacto. Funcionando em conjunto com o airbag lateral, o ITS oferece mais protecção em certas colisões laterais. Outra opção para procuração da cabeça nos impactos laterais é o airbag de cortina.

    Perante isto, fica claro que a ciência do airbag ainda é recente e está em rápido desenvolvimento. Pode esperar muitos avanços nesse campo à medida que os projectistas surjam com novas ideias e adquiram conhecimento a partir de informações vindas de situações reais de acidentes.

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