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Capítulo 1
Sistemas electrónicos de seguridad en vehículos
1. Introducción

Los vehículos actuales disponen de numerosos sistemas de seguridad y estos han ido evolucionando sustentados por el auge tecnológico de la electrónica e informática aplicada al automóvil. Como ejemplo se pueden destacar las redes multiplexadas o buses de datos, capaces de hacer compartir información a todas las unidades de control del vehículo.

En el presente capítulo se va a hacer mención a sistemas electrónicos de seguridad, si bien a este respecto hay que distinguir entre seguridad activa y pasiva.

Formarían parte de la seguridad pasiva todos aquellos sistemas diseñados para que una vez se haya producido el accidente, este tenga las menores consecuencias sobre los pasajeros. Como ejemplos de estos sistemas destacan: la deformación programada de la carrocería, los airbags, los cinturones con retención, la columna de dirección retráctil, etc.

Y la seguridad activa comprendería todos los sistemas que equipan el automóvil con el objetivo de evitar un posible accidente, es decir, todo aquello que mejore la dinámica de funcionamiento del vehículo y la comodidad del conductor.

2. Airbag

La protección del conductor y de los pasajeros es uno de los puntos más importantes en el diseño y construcción del vehículo. Indudablemente el uso conjunto del airbag y los cinturones de seguridad con tensado automático es la forma más eficaz a la hora de evitar lesiones en caso de que se produzca un accidente.

Las principales funciones del airbag son estas:

1 Evitar un golpe contra el salpicadero.

2 Reducir las lesiones en cara, cuello y tórax.

3 Evitar el contacto con los cristales rotos y aristas agresivas del interior del habitáculo.

Importante

El airbag evita los golpes contra el salpicadero de los vehículos y el contacto con cristales rotos y aristas agresivas del habitáculo.

Los sistemas airbag y pretensores son los encargados de ofrecer un alto grado de seguridad pasiva a los ocupantes, gracias a su estudiado diseño.

Actividades

1. Realizar una búsqueda sobre los diferentes tipos de airbags que se pueden encontrar instalados en los vehículos.

2. Investigar cuál fue la primera marca de vehículos en incorporar el airbag como sistema de seguridad.

En caso de golpes de la suficiente magnitud, los diferentes airbags entrarán en funcionamiento, protegiendo a todos los ocupantes del vehículo, tanto a los de los asientos delanteros como los traseros, tanto si el golpe es frontal como lateral.

2.1. Componentes del sistema

El sistema está compuesto por los diferentes dispositivos de airbag (frontales, laterales y de cortina) que equipan el vehículo. En la siguiente figura, se cita como ejemplo un sistema dotado de la mayoría de ellos.

Nota

La centralita electrónica de control es la que activa los airbags y pretensores en caso de impacto.

La unidad de control es el cerebro del sistema, controla los distintos componentes. Ante una situación evidente de choque y por medio de sensores de deceleración electrónicos y mecánicos, la centralita activa, en función de la importancia del impacto, los diferentes actuadores: airbags y/o pretensores.

La centralita está ubicada en la carrocería del automóvil, normalmente debajo del túnel central del vehículo, junto al centro de gravedad, para que el sensor piezoeléctrico de deceleración calcule correctamente la deceleración.

Una flecha indica el sentido de marcha del vehículo en que debe quedar montada.

La veracidad de la información de deceleración se asegura mediante dos sensores, uno electrónico y otro electromecánico, ubicados ambos en el interior de la centralita electrónica.

En el caso de que la centralita reciba información veraz de deceleración, por parte del sensor electrónico, esta activará los dispositivos, siempre y cuando esté cerrado el sensor electromecánico.

La centralita es capaz de realizar su función incluso si se cortase la batería del vehículo durante algunas fracciones de segundo (200 mseg), garantizando así la actuación y memorización de los datos.

Dentro de los niveles de actuación se pueden encontrar dos situaciones características:

1 Impactos leves que requiera solo la activación de los pretensores de los cinturones, pero no del airbag.

2 Impactos que requieran la activación de pretensores y airbags: este caso contaría con la activación de los dos sensores de impacto que se encuentran dentro de la centralita.

2.2. Módulo airbag de conductor

El airbag lado conductor es un dispositivo de seguridad pasiva compuesto por una bolsa inflable, cuya misión es interponerse en caso de choque entre las partes duras o cortantes del vehículo y el cuerpo del conductor.

La bolsa inflable y el dispositivo de inflado se ubican en el interior del cuerpo del volante, protegidos por una tapa que también desempeña la función de activación de los dispositivos acústicos y otros mandos que pudiesen ir situados en el volante del vehículo.

Importante

En el cuerpo del volante va situada la bolsa inflable y el dispositivo de inflado del airbag.

Los componentes serían los siguientes:

1 Carcasa de cierre: en caso de activación se desgarra en puntos predefinidos para permitir la salida adecuada de la bolsa.

2 Bolsa inflable: tiene un volumen de 42 litros, aproximadamente, y está realizada en hilo de nylon y recubierta de neopreno, tejido elegido para no provocar abrasiones cutáneas. Permanece plegada para permitir que el inflado sea más rápido y el deshinchado gradual y controlado.

3 Bloque de sujeción del sistema: que puede portar una carga de tipo pirotécnico o con una de tipo híbrido.

2.3. Dispositivo híbrido de inflado

El dispositivo de inflado de tipo híbrido se compone de un depósito de gas argón comprimido y de una pequeña carga explosiva que se activa de forma eléctrica, accionando de forma programada la carga de dicho depósito.

Sabía que...

El argón es el tercero de los gases nobles, incoloro e inerte como ellos, y constituye el 0,934% del aire seco. Su nombre proviene del griego y significa inactivo, ya que no reacciona.

2.4. Dispositivo de inflado pirotécnico

El dispositivo de inflado de tipo pirotécnico desempeña su tarea mediante la generación de gas obtenido tras desencadenarse la explosión después de la combustión violenta de la carga.

Nota

El dispositivo de inflado pirotécnico del airbag usa como gas de inflado el nitrógeno.

El dispositivo contiene un propulsor bajo forma de pequeñas pastillas de combustible sólido, que desencadenan la explosión mediante una unidad eléctrica de encendido. La mezcla de varios componentes (sodio, nitrato de potasio y silicio) produce nitrógeno con el que se realiza el inflado de la bolsa.

Dispositivo de inflado pirotécnico

La principal diferencia entre un dispositivo de inflado de airbag híbrido y otro pirotécnico radica en que en el híbrido el gas de inflado no es fruto de una mezcla de gases en combustión, sino que se encuentra a presión (argón); y el pirotécnico es una mezcla que da como resultado nitrógeno y otras sustancias no nocivas.

La bolsa de airbag, en su parte posterior, lleva unos orificios por los que sale el gas emitido una vez realizada su función.

Tiempos de actuación

En la siguiente figura, se puede observar cómo se va produciendo el inflado de la bolsa del airbag, tanto el del conductor como el del acompañante, transcurriendo unos pocos milisegundos en realizarse todo el proceso.

Nota

El tiempo necesario para el inflado del airbag es de unas 20 centésimas de segundo.

A continuación, se puede observar la secuencia real de inflado de la bolsa, desde que rompe la tapa del volante, hasta su total inflado. Cabe destacar la importancia que tiene llevar puesto el cinturón de seguridad, ya que limita el desplazamiento del ocupante.

Actividades

3. Investigar dónde van ubicados los sensores de impacto de los sistemas de airbag.

4. Existen airbags de capacidad variable. Informarse de su funcionamiento.

Recuerde

El almacenamiento y posterior reciclaje de un airbag ha de seguirse según la legislación vigente, evitando su explosionado. Si esto no es posible, el explosionado se realizará con las medidas de seguridad oportunas y en un lugar seguro. Se utilizará el equipo adecuado: guantes, máscara y gafas de protección.

Cable en espiral

En el módulo airbag de conductor se requiere de una conexión constante entre el detonador del airbag y la centralita, que lo activaría en caso necesario, pero al mismo tiempo se tiene que poder maniobrar la dirección.

El cable del contacto en espiral asegura la conexión eléctrica del módulo airbag lado conductor con la centralita o unidad de control, permitiendo en todo momento poder girar la dirección a través del volante que hace de contenedor de este.

El cable está compuesto por una espiral enrollada para permitir la rotación del volante en las dos direcciones sin someter la conexión a tracción, de manera que se pueda mantener la comunicación eléctrica.

Mediante el cable del contacto en espiral, además del módulo airbag, también se asegura la conexión eléctrica de los demás dispositivos que se alojan en el volante: mandos autorradio, claxon, control de velocidad, etc.

Importante

El cable del contacto en espiral asegura la conexión eléctrica del airbag y de los demás dispositivos del volante.

Está formado por dos partes: una que se fija al acoplamiento de la dirección y palancas de mando; y otra, la que gira, se acopla al volante.

Cuando debido a una avería es necesario sustituir el cable en espiral, el repuesto nuevo viene de fábrica bloqueado en la posición de montaje. Después de montado habrá que retirar el pasador de bloqueo.

El platillo superior se acopla al volante a través de las pestañas de anclaje. Cuando se desmonte el cable en espiral y se tenga que volver a montar, hay que marcar la posición correcta y sujetar las dos partes con una brida de sujeción.

2.5. Precauciones en la manipulación de airbags

Las principales precauciones que deben tomarse en la manipulación de los airbags son las siguientes:

1 La centralita se encarga de verificar el buen funcionamiento del sistema. No hay que tratar de hacer comprobaciones eléctricas con el polímetro, ya que la corriente eléctrica del propio medidor podría llegar a activar la carga explosiva del airbag.

2 Antes de manipular un airbag, se debe desconectar previamente la batería y esperar al menos de 15 a 30 minutos, dado que los acumuladores de energía deben descargarse para evitar su activación.

3 En el banco de trabajo se instalan los módulos con la cubierta hacia arriba y lejos de otros objetos y fuentes de calor. Hay que evitar apilarlos o colocar algún objeto sobre estos.

4 Para su transporte y manipulación se debe colocar de tal manera que la bolsa inflable apunte en sentido ascendente, nunca de base.

5 Ha de respetarse la posición del cable en espiral para evitar roturas, y es conveniente para ello hacer unas marcas de referencia.

6 Si después de una manipulación en el circuito airbag se nota resistencia en la dirección, hay que revisar la bobina ya que puede que esta esté mal colocada.

7 Después de que un airbag sea activado, este ha de ser totalmente reemplazado, nunca hay que intentar su reutilización.

Nota

Los airbags no pueden ser reutilizados. Una vez que han sido activados deben ser reemplazados y desechados.

Aplicación práctica

Tiene que desmontar en el taller un airbag del lado conductor. ¿Cómo procedería?

Solución

Desconectar la batería del vehículo y esperar al menos tres minutos antes de realizar ninguna intervención.

Normalmente el airbag del conductor va sujeto al volante por dos tornillos; en el caso de la imagen siguiente, se accede a ellos con una llave Allen.

Situación de los tornillos de desmontaje

Quitar los dos tornillos laterales y separar cuidadosamente el airbag del volante.

Extracción del airbag

Separar las conexiones eléctricas del cable en espiral y retirar el airbag.

Extracción del airbag

Almacenar el modulo airbag en un lugar seguro o proceder a su detonación controlada en condiciones optimas de seguridad.

2.6. Módulo de pasajero

El módulo airbag de pasajero está formado por elementos similares a los del módulo de conductor, cambiando en la capacidad del cojín (70 a 150 litros, aproximadamente), en la cantidad de gas necesario para su inflado y en no ser necesario el cable en espiral. El dispositivo de inflado es de tipo híbrido.

Importante

El dispositivo de inflado del módulo airbag de pasajero es de tipo híbrido.

La tapa del alojamiento que contiene el módulo airbag de pasajero está dotada de zonas fusibles, con rotura preestablecida, y de una correa de sujeción que impide el lanzamiento del conjunto contra el ocupante.

La corriente eléctrica que envía la UCE -Unidad de Control Electrónico- al detonador activa la carga de encendido, que a su vez libera el gas contenido en el generador. Los gases liberados salen por la punta de la aguja, rompiendo así el diafragma de retención del gas y entrando en el cuerpo del generador.

La rápida salida del gas provoca su expansión rompiendo las sujeciones de la tapa y facilitando la salida del airbag al exterior, que en tan solo 20 milisegundos estará totalmente inflado.

En caso de que se monte una silla para niños en el asiento del pasajero, es posible deshabilitar el funcionamiento de este airbag con un conmutador situado en el salpicadero y accionado por la misma llave de contacto.

En algunos modelos fabricados recientemente se ha previsto un dispositivo de deshabilitación automática del módulo airbag de pasajero. Este dispositivo consiste en un sensor situado bajo toda la superficie del asiento del pasajero,

Nota

El funcionamiento del airbag se puede deshabilitar con un conmutador situado en el salpicadero.

capaz de detectar la presencia o no del ocupante y, además, en caso de airbag de inflado variable puede detectar el peso del ocupante.

2.7. Sensores de choque lateral

Para la detección de los golpes laterales, en caso de estar equipado el vehículo de airbag lateral, se equipan los llamados sensores de choque lateral, montados sobre los montantes de la carrocería. Estos sensores son de efecto piezoeléctrico, generando una tensión al sufrir una deformación, de esta manera la unidad de control de los airbags envía la señal y si es de magnitud suficiente activará los airbags laterales.

En los dos sensores se graba una flecha que debe dirigirse hacia el exterior del vehículo para su correcto funcionamiento.

Deben montarse dos en cada lado y en serie, con el fin de obtener una señal redundante que sea totalmente fiable.

Sensor de ocupante del asiento

2.8. Módulo de airbag lateral

Este airbag se monta en las laterales de los asientos delanteros, alojado en una carcasa en la cual se introduce el generador de gas y el cojín plegado.

La capacidad de este tipo de airbag es de unos 12 litros y suelen montarse dispositivos híbridos generadores del gas. Al actuar este dispositivo protege la zona lumbar del ocupante del vehículo ante un choque lateral.

Importante

El airbag lateral tiene una capacidad de unos 12 litros y protege la zona lumbar de los ocupantes ante un choque lateral.

Una vez que el airbag ha actuado, se desinfla automáticamente por medio de unos orificios que se practican de fábrica a tal efecto y por la pérdida de gas por tratarse de un material poroso.

Airbag lateral activado

2.9. Airbag de cortina

El modulo de cortina viene a complementar la protección de los ocupantes en caso de accidente. Se trata de dispositivos con una capacidad de inflado de unos 24 litros y protegen al ocupante en la parte superior del cuerpo ante un golpe lateral o vuelco del vehículo. El cojín tiene forma alargada y al inflarse cubre todo el lateral afectado.

Importante

El airbag de cortina tiene una capacidad de unos 24 litros y protege al ocupante en la parte superior del cuerpo ante un golpe lateral o vuelco del vehículo.

El airbag de cortina tiene los siguientes componentes:

1 Un contenedor del gas, fijado al montante.

2 El cojín plegado a todo el lateral, fijado a la carrocería del vehículo.

3 Un sistema de difusión del gas.

El airbag de cortina es activado mediante una señal eléctrica procedente de la unidad de control, la cual activa una carga pirotécnica que libera el gas contenido en el generador. El gas es canalizado y se distribuye a través de un tubo flexible a lo largo de la totalidad del airbag.

Para mantener unido el cojín con la parte superior del larguero, se utiliza un tirante de sujeción unido a la columna delantera, el cual tiene la misión de impedir que el airbag se desplace en caso de accidente, evitando así el contacto del cuerpo con el exterior, aunque la ventanilla esté abierta o rota.

Airbag de cortina desplegado

Al arrancar el vehículo, el testigo de anomalías permanecerá encendido durante unos segundos. Se enciende para indicar la fase de autodiagnosis inicial del sistema. Si este testigo permaneciese encendido más de cuatro segundos indicaría la detección de una anomalía.

Al desmontar el airbag, una sujeción metálica cortocircuita los dos terminales. Con este sistema se asegura la no activación accidental del airbag debido a la acumulación de cargas electrostáticas. En aplicaciones más actuales, los airbags son activados con corriente alterna, en vez de continua, con lo cual se evita el problema antes mencionado.

Los airbags no se pueden reparar, debiéndose sustituir por otro nuevo en caso de fallo o actuación, y además solo debe ser manipulado por personal formado adecuadamente.

De hecho, en algunos países es necesario tener una certificación especial para poder legalmente repararlos y manipularlos.

Nota

En algunos países hay que tener una certificación especial para reparar y manipular un airbag.

Actividades

5. Evaluar qué tipos de airbags son los más importantes a la hora de comprar un vehículo.

6. Valorar las consecuencias de no montar un cable de espiral en la posición correcta.

Aplicación práctica

En su taller tiene un vehículo con el testigo del airbag siempre encendido, lo cual indica que existe una avería. Una vez realizada la lectura de averías con la máquina de diagnosis y realizadas distintas pruebas, tiene que sustituir el cable en espiral. ¿Cuál sería el procedimiento que llevaría a cabo?

SOLUCIÓN

Situar las ruedas en posición de línea recta.

Desmontar el airbag del conductor.

Desmontar el conector del contactor (1) y quitar el tornillo del volante (2).

Con ayuda de un extractor desmontar el volante y desmontar las tapas de la columna de dirección.

Desconectar el conector (A) del mazo de cables del salpicadero del conector (B) del carrete del cable y, a continuación, desconectar el conector (C) de dicho mazo de cables del cable en espiral (D).

Soltar la orejeta (1) y, a continuación, retirar el cable en espiral.

En el montaje, situar el cable en espiral con la marcas como indica la figura y realizar las operaciones inversas al desmontaje.

Importante

Tras un explosionado de airbag, este genera una importante fuente de calor, por lo que hay que evitar que a su alrededor se encuentren materiales inflamables y esperarse unos minutos para su manipulación, para evitar una deflagración mayor que produzca heridas y quemaduras.