Pedeorelha | Como funcionam os airbags

Vlad Krasen
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O airbag implantado dentro dos restos mortais de um Enzo Ferrari. Veja mais fotos de segurança automotiva. Michael Tullberg / Getty Images

Durante anos, o confiável cinto de segurança foi a única forma de contenção passiva em nossos carros. Houve debates sobre sua segurança, especialmente em relação às crianças, mas com o tempo, grande parte do país adotou leis obrigatórias sobre o uso do cinto de segurança. As estatísticas mostram que o uso de cintos de segurança salvou milhares de vidas que poderiam ter sido perdidas em colisões.

Como os cintos de segurança, o conceito de airbag - um travesseiro macio contra o qual pousar em caso de acidente - existe há muitos anos. A primeira patente de um dispositivo inflável de pouso forçado para aviões foi registrada durante a Segunda Guerra Mundial. Na década de 1980, surgiram os primeiros airbags comerciais em automóveis.

Desde o ano modelo 1998, todos os carros novos vendidos nos Estados Unidos foram obrigados a ter airbags no lado do motorista e do passageiro. (Caminhões leves entraram na regra em 1999.) Até o momento, as estatísticas mostram que os airbags reduzem o risco de morte em uma colisão frontal direta em cerca de 30 por cento. Em seguida, vieram os airbags laterais montados no assento e na porta. Hoje, alguns carros vão muito além de ter airbags duplos para ter seis ou até oito airbags. Tendo evocado parte da mesma controvérsia que cercou o uso do cinto de segurança em seus primeiros anos, os airbags são objeto de sérias pesquisas e testes do governo e da indústria.

Neste artigo, você aprenderá sobre a ciência por trás do airbag, como o dispositivo funciona, quais são seus problemas e para onde vai a tecnologia daqui.

Leis do movimento

Antes de olhar para os detalhes, vamos revisar nosso conhecimento sobre leis do movimento. Primeiro, sabemos que objetos em movimento têm impulso (o produto da massa e da velocidade de um objeto). A menos que seja de fora força atua sobre um objeto, o objeto continuará a se mover em sua velocidade e direção atuais. Os carros são compostos por vários objetos, incluindo o próprio veículo, objetos soltos no carro e, claro, passageiros. Se esses objetos não forem restringidos, eles continuarão se movendo em qualquer velocidade em que o carro estiver viajando, mesmo se o carro for parado por uma colisão.

Parar o momentum de um objeto requer força atuando durante um período de tempo. Quando um carro bate, a força necessária para parar um objeto é muito grande porque o impulso do carro mudou instantaneamente, enquanto o dos passageiros não - não há muito tempo para trabalhar. O objetivo de qualquer sistema de contenção suplementar é ajudar a parar o passageiro e, ao mesmo tempo, causar o menor dano possível a ele.

O que um airbag quer fazer é diminuir a velocidade do passageiro para zero com pouco ou nenhum dano. As restrições com que deve funcionar são enormes. O airbag tem espaço entre o passageiro e o volante ou painel e uma fração de segundo para trabalhar. Mesmo essa pequena quantidade de espaço e tempo é valiosa, no entanto, se o sistema puder diminuir a velocidade do passageiro de maneira uniforme, em vez de forçar uma parada abrupta de seu movimento.

Na próxima seção, veremos as partes de um airbag e veremos como ele infla.

O objetivo de um airbag é diminuir o movimento do passageiro para a frente da maneira mais uniforme possível em uma fração de segundo. Existem três partes em um airbag que ajudam a realizar essa façanha:

o Bolsa em si é feito de um tecido fino de náilon, que é dobrado no volante ou painel ou, mais recentemente, no assento ou na porta.
o sensor é o dispositivo que informa a bolsa para inflar. A inflação acontece quando há uma força de colisão igual a bater em uma parede de tijolos a 10 a 15 milhas por hora (16 a 24 km por hora). Um interruptor mecânico é acionado quando há uma mudança de massa que fecha um contato elétrico, informando aos sensores que ocorreu um acidente. Os sensores recebem informações de um acelerômetro construído em um microchip.
O airbag sistema de inflação reage a azida de sódio (NaN3) com nitrato de potássio (KNO3) para produzir gás nitrogênio. Rajadas de nitrogênio inflam o airbag.

O airbag e o sistema de inflação armazenados no volante. Veja mais imagens de segurança automotiva.

Os primeiros esforços para adaptar o airbag para uso em carros esbarraram em preços proibitivos e obstáculos técnicos envolvendo o armazenamento e liberação de gás comprimido. Os pesquisadores se perguntaram:

Se houvesse espaço suficiente em um carro para um cilindro de gás
Se o gás permaneceria contido em alta pressão durante a vida útil do carro
Como a bolsa pode ser expandida de forma rápida e confiável em uma variedade de temperaturas operacionais e sem emitir um estrondo ensurdecedor

O sistema de inflação usa um propelente sólido e um dispositivo de ignição.

Eles precisavam de uma maneira de deflagrar uma reação química que produzisse o nitrogênio que inflaria a bolsa. Pequeno infladores de propelente sólido veio para o resgate na década de 1970.

O sistema de inflação não é diferente de um impulsionador de foguete sólido (veja Como funcionam os motores de foguete para obter detalhes). O sistema de airbag acende um propelente sólido, que queima extremamente rápido para criar um grande volume de gás para inflar a bolsa. A bolsa então literalmente rajadas de seu local de armazenamento a até 322 km / h - mais rápido do que um piscar de olhos! Um segundo depois, o gás se dissipa rapidamente por meio de pequenos orifícios na bolsa, assim esvaziando a bolsa para que você possa se mover.

Mesmo que todo o processo aconteça em apenas um vigésimo quinto de um segundo, o tempo adicional é suficiente para ajudar a prevenir lesões graves. o substância pulverulenta liberado do airbag, a propósito, é amido de milho comum ou pó de talco, que é usado pelos fabricantes de airbag para manter os sacos flexíveis e lubrificados enquanto estão armazenados.

A seguir, veremos alguns dos cuidados de segurança associados aos airbags, especialmente quando se trata de crianças.

Desde os primórdios dos airbags de automóveis, os especialistas alertam que os airbags devem ser usados em conjunto com os cintos de segurança. Os cintos de segurança ainda eram completamente necessários porque os airbags funcionavam apenas em colisões frontais que ocorriam a mais de 10 mph (6 km / h). Apenas os cintos de segurança poderiam ajudar em batidas e colisões laterais (embora os airbags laterais estejam se tornando mais comuns agora), colisões traseiras e impactos secundários. Mesmo com o avanço da tecnologia, os airbags ainda são eficazes apenas quando usados com um cinto de segurança de colo / ombro.

Não demorou muito para aprender que a força de um airbag pode prejudicar quem está muito perto dele. Os pesquisadores determinaram que a zona de risco para airbags do motorista é a primeira 2 a 3 polegadas (5 a 8 cm) de inflação. Portanto, posicionar-se a 25 cm do airbag do motorista oferece uma margem de segurança clara. Meça esta distância do centro do volante ao esterno. Se você atualmente se senta a menos de 25 centímetros de distância, pode ajustar sua posição de direção das seguintes maneiras:

Mova seu assento para trás o máximo possível, enquanto alcança os pedais confortavelmente.
Recline ligeiramente as costas do assento. Embora os designs dos carros variem, a maioria dos motoristas pode atingir a distância de 10 polegadas mesmo com o banco do motorista totalmente para a frente, reclinando ligeiramente as costas do banco. Se o assento reclinado dificultar a visão da estrada, você pode se levantar usando o sistema de elevação do assento do seu carro (nem todos os carros têm isso!) Ou uma almofada firme e não escorregadia para obter o mesmo efeito.
Aponte o airbag para o peito, em vez da cabeça e do pescoço, inclinando o volante para baixo (isso só funciona se o volante for ajustável).

As regras são diferentes para crianças. Um airbag pode ferir gravemente ou até mesmo matar uma criança desafivelada que esteja sentada muito perto dele ou que seja atirada contra o painel durante uma frenagem de emergência. Os especialistas concordam que os seguintes pontos de segurança são importantes:

Crianças de 12 anos ou menos devem viajar com o cinto de segurança em um assento de carro apropriado para a idade, devidamente instalado no banco traseiro.
Bebês em cadeiras infantis voltadas para trás (menores de um ano e pesando menos de 20 libras / 10 kg) nunca devem viajar no banco da frente de um carro que tenha airbag do lado do passageiro.
Se uma criança com mais de um ano de idade deve viajar no banco da frente com um airbag do lado do passageiro, ele ou ela deve estar em uma cadeira de segurança infantil voltada para a frente, um assento elevatório ou um cinto de cintura / ombro devidamente ajustado, e o assento deve ser movido o mais longe possível.

Para obter mais informações sobre assentos de carro para crianças, leia Bancos de carro: fatos rápidos.

Em certos casos especiais, os proprietários de automóveis podem solicitar a desativação de seus airbags. Na próxima seção, discutiremos as etapas a serem seguidas se você quiser ter seu airbag desativado.

Em resposta às preocupações sobre crianças - e outras pessoas, especialmente pessoas menores - sendo mortas ou gravemente feridas por airbags com defeito ou excessivamente potentes, a National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) em 1997 emitiu uma regra final para permitir que os fabricantes de automóveis usem airbags - airbags alimentados. Esta regra permite que os airbags sejam depowered em 20 a 35 por cento. Além disso, a partir de 1998, oficinas de reparo e revendedores foram autorizados a instalar interruptores liga / desliga que permitem a desativação dos airbags. Os proprietários de veículos agora podem ser autorizados (pela NHTSA) a ter interruptores liga / desliga instalados para um ou ambos os airbags em seu carro se eles (ou outros usuários de seu carro) caíssem em um ou mais destes grupos de risco específicos:

Para o lado do motorista e do passageiro - Indivíduos com condições médicas em que os riscos de disparo do airbag excedem o risco de impacto na ausência de um airbag
Para o lado do motorista (além das condições médicas) - Aqueles que não conseguem se posicionar para operar seus carros adequadamente, pelo menos, 10 polegadas (25,4 cm) para trás do centro da tampa do airbag do motorista
Para o lado do passageiro (além de condições médicas) - Pessoas que precisam transportar um bebê em um sistema de retenção para crianças virado para trás no banco dianteiro porque o carro não tem banco traseiro, o banco traseiro é muito pequeno para acomodar uma cadeira para criança voltada para trás ou porque é necessário monitorar constantemente a condição médica de uma criança
Para o lado do passageiro (além de condições médicas) - Indivíduos que precisam transportar crianças entre um e 12 anos no banco dianteiro porque (a) o carro não tem banco traseiro, (b) o proprietário do veículo deve transportar mais crianças do que pode caber no banco traseiro ou (c) porque é necessário monitorar constantemente a saúde de uma criança

Se você gostaria de ter um interruptor liga-desliga instalado em seu carro, você precisa de uma cópia do folheto da NHTSA, "airbags e interruptores liga-desliga: informações para uma decisão informada" e o formulário que o acompanha, Pedido de interruptor liga-desliga do airbag. Você pode encontrá-los no site da NHTSA, bem como em clubes AAA, revendedores de carros novos e departamentos estaduais de veículos motorizados. A NHTSA enviará a você uma carta de autorização que você poderá levar a uma oficina. (Antes de se preocupar com tudo isso, você deve verificar com sua concessionária ou oficina para ver se um botão liga / desliga está disponível para seu carro.) Alguns retrofit on-off switches podem ser encontrados e usados se os requisitos federais forem atendidos - os interruptores devem ser operados por uma chave e equipados com luzes de advertência para indicar se as bolsas estão desligadas ou ligadas.

Obviamente, mesmo que você tenha a opção de desligá-lo, o airbag deve ser deixado ligado para os motoristas que podem sentar-se a pelo menos 25 centímetros de distância. Para quem não pode (mesmo com as sugestões listadas acima), a bolsa pode ser desligada. Um grupo de médicos na Conferência Nacional sobre Indicações Médicas para desativação de airbag considerou as condições médicas comumente relatadas em cartas ao NHTSA como uma possível justificativa para desligar os airbags. Eles não recomendaram, no entanto, desligar os airbags para condições relativamente comuns, como:

marca-passos
Óculos
angina
enfisema
asma
mastectomia
cirurgia anterior nas costas ou pescoço
idade avançada
osteoporose
artrite
gravidez

De modo geral, você não pode desativar o airbag sem instalar um botão liga-desliga retroajustado. No entanto, se um interruptor liga-desliga retrofit ainda não estiver disponível (do fabricante do veículo) para o seu carro, a NHTSA autorizará a desativação do airbag caso a caso, sob condições apropriadas. Nunca tente desativar a bolsa sozinho - lembre-se, esta não é uma almofada macia! É uma pancada forte e pode machucá-lo quando você não sabe o que está fazendo.

Quanto aos interruptores liga-desliga instalados de fábrica, a NHTSA permite que os fabricantes de automóveis instalem botões liga-desliga do airbag do passageiro em veículos novos, em circunstâncias limitadas - apenas se o veículo não tiver banco traseiro ou se o banco traseiro for muito pequeno para acomodar uma cadeira de segurança para crianças voltada para trás. E os fabricantes não têm permissão para instalar interruptores liga-desliga para o airbag do motorista em nenhum veículo novo. Por que essas regras? A NHTSA decidiu contra os interruptores liga-desliga instalados de fábrica por medo de que se tornassem equipamento padrão em todos os veículos novos - mesmo aqueles comprados por pessoas que não pertenciam a grupos de risco. Eles também viram a integração de interruptores liga-desliga em carros novos (e o subsequente redesenho dos painéis de instrumentos) como algo que desviaria recursos do desenvolvimento de sistemas de airbag mais seguros e avançados.

As atividades destinadas a manter e melhorar os benefícios dos airbags para salvar vidas estão em pleno andamento. Novos testes patrocinados pela NHTSA usam critérios aprimorados de lesão "fictícia" com base em novos conhecimentos e pesquisas.

Até recentemente, a maioria dos avanços feitos em segurança automotiva foram em impactos dianteiros e traseiros, embora 40 por cento de todos os ferimentos graves de acidentes são o resultado de impactos laterais e 30 por cento de todos os acidentes são colisões de impacto lateral. Muitas montadoras responderam a essas estatísticas (e aos novos padrões resultantes) reforçando portas, molduras de portas e seções do piso e do teto. Mas os carros que atualmente oferecem airbags laterais representam a nova onda de proteção dos ocupantes. Os engenheiros dizem que projetar airbags laterais eficazes é muito mais difícil do que projetar airbags frontais. Isso ocorre porque grande parte da energia de uma colisão de impacto frontal é absorvida pelo pára-choque, capô e motor, e leva quase 30 a 40 milissegundos antes de chegar ao ocupante do carro. Em um impacto lateral, apenas uma porta relativamente fina e alguns centímetros separam o ocupante de outro veículo. Isso significa que os airbags laterais montados na porta devem começar a ser acionados em apenas cinco ou seis milissegundos!

Os engenheiros da Volvo experimentaram diferentes maneiras de montar airbags laterais e escolheram a instalação no encosto do banco porque isso protege os passageiros de todos os tamanhos, independentemente de como o assento está posicionado. Este arranjo permite que eles coloquem um sensor mecânico de disparo nas laterais das almofadas do assento sob o motorista e o passageiro dianteiro. Isso evita que o airbag do lado não danificado do carro seja inflado. A instalação de todo o pacote de airbag no encosto do banco também oferece a vantagem de evitar disparos desnecessários que podem ser causados por colisões com pedestres ou bicicletas. É preciso uma colisão de cerca de 12 mph (19 km / h) para acionar airbags laterais.

Os engenheiros da BMW escolheram airbags de porta. A porta tem mais espaço, permitindo uma bolsa maior que proporciona mais cobertura.

o airbag de cabeça, ou Estrutura Tubular Inflável (ITS), se parece um pouco com uma grande salsicha e, ao contrário de outros airbags, é projetado para permanecer inflado por cerca de cinco segundos para oferecer proteção contra o segundo ou terceiro impacto. Trabalhando com o airbag lateral, o ITS deve oferecer melhor proteção em algumas colisões laterais. Outra opção para proteção da cabeça em impactos laterais é o airbag de cortina.

Tudo isso deixa bem claro que a ciência dos airbags ainda é nova e está em rápido desenvolvimento. Você pode esperar muitos avanços neste campo, à medida que os designers apresentam novas ideias e aprendem com os dados de acidentes do mundo real.

Para mais informações sobre airbags e assuntos relacionados, confira os links na próxima página.

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