Un cinturón de seguridad es un arnésdiseñado para sujetar a un ocupante de unvehículo si ocurre una colisión. Comenzaron autilizarse en aeronaves en los años 1930 y, luegode años de polémica, su uso en Coches esactualmente obligatorio en muchos países.El objetivo de los cinturones de seguridad esminimizar las heridas en una colisión,impidiendo el pasajero se golpee con loselementos duros del interior, en especial con laspersonas en la fila de asientos anterior, y que seaarrojado fuera del vehículo.

El cinturón se debe colocar los más pegado posible al cuerpo, plano y sin nudos o dobleces. Los pilotos de competición llevan los arneses bastante apretados, pero no es necesario en un coche de calle. El cinturón de las caderas debe estar situado por delante de las crestas ilíacas, los huesos que sobresalen en las caderas. Esto es para que sujete al cuerpo contra un hueso duro y no contra el abdomen blando.En el caso de las embarazadas, se vende un accesorio para asegurarse que el cinturón queda debajo de la barriga. Se engancha entre las piernas a la banda de la cintura y por debajo del asiento.

Está comprobado que el cinturón de seguridad reduce considerablemente el número de lesiones y la gravedad de las mismas en los ocupantes de los vehículos implicados en accidentes de tráfico, ya que en caso de vuelco sujeta a los ocupantes y evita que se golpeen son el interior del vehículo así como que puedan salir despedidos a través de las ventanas de los mismos. También es efectivo en accidentes frontales, laterales y traseros.

Las ventajas de usar el cinturónLa principal función de este dispositivo es mantener al ocupante en su sitio y evitar que la persona salga despedida fuera del vehículo o se desplacen dentro del habitáculo en caso de colisión.

El cinturón es útil en cualquier tipo de trayecto, corto o largo, urbano o por carretera y tanto en las plazas delanteras como en las traseras. Y es que un pasajero de unos 50 kilos de peso que viaja en un asiento trasero puede producir una fuerza de 3.000 kilos contra la plaza delantera en un choque a tan sólo 50 km/h.

El cinturón es útil en cualquier tipo de trayecto, corto o largo, urbano o por carretera y tanto en las plazas delanteras como en las traseras. Y es que un pasajero de unos 50 kilos de peso que viaja en un asiento trasero puede producir una fuerza de 3.000 kilos contra la plaza delantera en un choque a tan sólo 50 km/h.

En el caso de los niños de menos de 36 kilos o de altura inferior a 1,5 metros, el cinturón de seguridad no es efectivo, por lo que deben utilizar elementos de retención homologados y adecuados a su peso y estatura.

Por último, un detalle importante: el airbag nunca puede ser un sustituto del cinturón de seguridad, sino un complemento, ya que ambos elementos están diseñados para trabajar juntos y si el airbag se activa sin el cinturón puede ser incluso más perjudicial.

Tipos de Cinturones:

Cinturón de dos puntosEs el que se coloca sobre las caderas del pasajero. Se lo sigue utilizando principalmente en los aviones. Se lo ha criticado por causar la separación de la espina lumbar, causando a veces parálisis (conocida como "síndrome del cinturón de seguridad")

Cinturón de tres puntosIncluyen un cinturón en la falda y otro que va de un punto de anclaje en el primero a otro punto por sobre el hombro

del pasajero.

Cinturón de cinco puntosMás seguros, pero más restrictivos, se suelen utilizar en sillas para niños y en Coches de competición. La porción de la falda se conecta a un cinturón entre las piernas. Además hay dos cinturones por sobre ambos hombros, haciendo un total de cinco puntos de anclaje.Pretensor cinturón de seguridad

Ya se ha comentado la importancia de utilizar el cinturón de seguridad por su aporte en la reducción de lesiones en caso de accidente. Los pretensores en los cinturones de seguridad mejoran la eficacia de éstos en impactos de cierta consideración. En caso de impacto, estos elementos permiten que el cinturón de seguridad no sólo impida el desplazamiento de los ocupantes del vehículo, sino que también intervenga activamente para aferrarlo contra el asiento.

El pretensor cuando se activa tensa el cinturón de seguridad, manteniendo a los ocupantes pegados al asiento durante el impacto. Esto permite el correcto funcionamiento de los demás sistemas de seguridad pasiva del vehículo, como pueden ser los airbags o los apoyacabezas activos, al evitar desplazamientos de los ocupantes del vehículo.

Existen pretensores de accionamiento mecánico o pirotécnico, y pueden actuar en el carrete del cinturón, en el cierre o en ambos puntos. El accionamiento de mayor efectividad por su precisión y confiabilidad es el pirotécnico, que activa el pretensor a través de una explosión controlada de forma similar a un airbag. El pretensor se dispara a través de sensores mecánicos de inercia o bien haciendo uso de los sensores del airbag. En este último caso se obtiene una óptima complementación entre el pretensor y el airbag frontal, con lo que la combinación de estos sistemas resulta tremendamente eficaz para reducir lesiones en impactos frontales.

Limitador de tensión cinturón de seguridad

En caso de accidente el cinturón de seguridad, si bien protege de una gran cantidad de lesiones graves, también puede causar algunas heridas en la región del tórax. Estas heridas se producen por la acción del cinturón de seguridad al retener el cuerpo del ocupante bajo impactos violentos.

El limitador de tensión permite el estiramiento controlado del punto de fijación del cinturón de seguridad, reduciendo de esta forma la tensión de este sobre el tórax del ocupante.

Esto permite reducir drásticamente el riesgo de fracturas en las costillas, por ejemplo.Para maximizar la eficacia del cinturón de seguridad es necesario que éste se mantenga siempre sin holguras y ajustado al cuerpo del ocupante. Si existen holguras, mayor será la probabilidad que el cinturón de seguridad provoque heridas en caso de impacto. Este problema es solucionado con el pretensor para el cinturón de seguridad, el cual es un excelente complemento al limitador de tensión, ya que mejora su eficacia.

Apoyacabezas activo (sistema de protección cervical)

Para reducir el riesgo de lesiones bajo un impacto trasero se debe reducir al máximo el movimiento relativo entre las cabezas de los ocupantes y el resto del cuerpo. La primera medida para evitar este riesgo es que el apoyacabezas se encuentre cerca de la cabeza de los ocupantes al momento del impacto. Por esta razón es importante regularlos adecuadamente cuando se ingresa a un vehículo nuevo (ver “apoyacabezas traseros”).

Ejemplos de sistemas de apoyacabezas activos

Los apoyacabezas activos se activan bajo impactos posteriores, y están diseñados para acercarse automáticamente a la cabeza de los ocupantes en estas circunstancias. Esto no significa que no deban ser regulados tal como se hace con los apoyacabezas convencionales: la regulación de estos elementos es fundamental. Cuando se produce un impacto posterior, el apoyacabeza activo se desplaza inmediatamente hacia la cabeza del conductor, evitando que ésta se “quede atrás” en el movimiento hacia delante del resto del cuerpo. Este comportamiento permite reducir las lesiones por el llamado “efecto latigazo” (ver “apoyacabezas traseros”).

Apoyacabezas traseros

Los apoyacabezas sirven para prevenir lesiones cervicales en impactos traseros. Para que sean eficaces, deben estar posicionados detrás de la cabeza del conductor. Sin embargo, normalmente ocurre que los apoyacabezas son regulados en su posición mas baja, reduciendo drásticamente su protección de caso de impacto posterior, llegando incluso a ser contraproducentes.

Cuando un vehículo sufre un impacto trasero es sometido a una aceleración hacia delante, lo que provoca que el asiento empuje el cuerpo del ocupante también hacia adelante. Si la cabeza de éste no se encuentra apoyada, oscila respecto del torso, lo que provoca un violento cambio de dirección en el cuello, que toma forma de “s” al principio y posteriormente se va hacia atrás. Este movimiento se denomina efecto latigazo.

Los apoyacabezas deben estar regulados de manera de maximizar su contribución a la seguridad de cada persona en caso de impacto posterior. La posición ideal del apoyacabezas es a menos de 5 cm de distancia, tanto vertical como horizontal, de la cabeza. La figura siguiente ilustra la regulación de este elemento.

Regulación correcta de los apoyacabezas

En la figura, la zona de mayor seguridad (good) queda determinada por las distancias de seguridad tanto en altura (height) como en separación (backset), siendo la región donde se cruzan las dos franjas de seguridad. Si se aumentan cualquiera de las distancia anteriores se sale fuera de la región óptima, indicando que el nivel de seguridad entregado por el apoyacabezas.

Los apoyacabezas traseros, como se ve, son tienen una función de suma importancia en impactos traseros.

sirve para proteger a los ocupantes del vehículo en caso de choque, evitando el golpe contra las

superficies rígidas del interior del habitáculo. Actúan de barrera, y ayudan a retener de manera

suave el cuerpo del ocupante. Este sistema de seguridad pasiva está destinado a servir de

protección suplementario y nunca puede sustituir a los cinturones de seguridad. Básicamente hay tres tipos de airbags: frontal (para conductor y

acompañante), lateral (para proteger en colisiones laterales) y de cortina (para proteger la cabeza)

Airbag frontalSi se sufre un impacto frontal contra un objeto inmóvil, circulando a unas velocidades superiores a 30 km/h, existe un importante riesgo de sufrir lesiones graves en cabeza, cervicales y parte alta del tronco del ocupante del asiento. Para reducir las consecuencias de este tipo de accidentes se ha diseñado el sistema de airbag frontal. Básicamente, el airbag (bolsa de aire en inglés) está constituido por un cojín hinchable, colocado en el interior del volante en el caso del conductor y en el tablero para el copiloto, capaz de desplegarse por completo en caso de impacto, ofreciendo al ocupante del vehículo una zona sobre la que puede amortiguar su desplazamiento como consecuencia de la colisión.

Su principio de funcionamiento se basa en la absorción de la energía cinética del choque mediante la amortiguación que produce una bolsa llena de gas. Al chocar contra la bolsa, que debe estar completamente inflada en ese momento, el cuerpo transmite a la misma su energía, al tiempo que ésta le impide que se mueva y lesione. El airbag frontal se activa entre 5 y 20 milisegundos bajo impactos frontales y oblicuos de hasta 30º respecto del eje longitudinal del vehículo. Cuando la bolsa se infla alcanza velocidades de 250 km/h, lo que permite que esté completamente inflada cuando el cuerpo del ocupante la impacte. Luego del contacto del cuerpo del ocupante, la bolsa se desinfla automáticamente.

Durante el impacto, el airbag frontal entrega una suficiente área de contacto para el cuerpo del conductor, aunque no obstaculiza completamente su visión. El mecanismo que activa la bolsa es operado por fuerza de inercia, lo que evita cualquier activación inesperada producto de fallas en el sistema eléctrico del vehículo. Es importante mencionar que el airbag está diseñado para funcionar una sola vez, y que si se activa debe ser reemplazado únicamente por el fabricante del vehículo.

Secuencia de funcionamiento de un airbag frontal

Para el correcto uso de la bolsa de aire frontal deben seguirse los siguientes consejos:*Utilizar siempre el cinturón de seguridad*Sentarse a una distancia mínima de 30 cm del volante de dirección*No ubicar nunca a un bebé en su silla de seguridad invertida si el asiento cuenta con airbag frontal. Los bebés deben ser transportados en sillas de seguridad en los asientos traseros del vehículo.

Consecuencias de instalar una silla para niños mirando hacia atrás en el asiento delantero

Airbags lateralesEl impacto lateral tiene características distintas a las del impacto frontal. En este caso, solamente 20 a 30 cm de la estructura lateral del vehículo protegen a los ocupantes del golpe. Esta razón es citada por estudios internacionales para explicar la mayor gravedad de los accidentes en que se producen impactos laterales.

Tipos de montaje de airbags laterales: en las puertas (izquierda) y en los asientos (derecha)

Los airbags laterales son bolsas de aire de alrededor de 12 lt de capacidad que se instalan en los asientos o bien en las puertas del vehículo. Su misión es proteger la cabeza y las caderas del ocupante, evitando el impacto de éste con la estructura de la puerta. Debido al escaso espacio entre el cuerpo del ocupante y la puerta del automóvil, la bolsa se despliega inmediatamente cuando detecta un impacto lateral, tardando alrededor de 3 milisegundos.

Al igual que en caso del airbag frontal, las bolsas de aire laterales reducen drásticamente su utilidad si se activan cuando el ocupante no tiene ajustado su cinturón de seguridad. Según un estudio realizado por Volvo, los airbags laterales reducen en un 40% las graves consecuencias de los accidentes laterales.

Airbag para la cabeza (cortina)

En algunos impactos, la presencia de airbags laterales no es suficiente para evitar que la cabeza de los ocupantes golpee las ventanas laterales, o que salga al exterior si estas están abiertas. Para controlar esta situación se desarrolló el airbag para la cabeza, que retiene el movimiento de la cabeza de forma controlada en caso de

impacto.

Tipos de airbag para la cabeza: de cortina (izquierda) y tubular (derecha)

Esta bolsa de aire se ubica en la parte interior del marco del vehículo, recubriendo el lateral a la altura de las ventanillas. En algunos modelos la bolsa es individual y de forma tubular, y en otros es un colchón de mayores dimensiones que protege a todos los ocupantes de un lado. Su tiempo de inflado es de 25 milisegundos.Estas bolsas muestran toda su eficacia cuando se produce un impacto lateral contra un objeto estrecho, como puede ser un poste o un árbol. En estas circunstancias, el airbag para la cabeza puede hacer la diferencia entre la vida y la muerte de los ocupantes, siempre que estos utilicen el cinturón de seguridad.

1 airbag para la rodilla del conductor. Ubicado debajo del tablero, funciona junto

con el airbag delantero para reducir las lesiones en las piernas de la persona que

maneja el auto en el momento del impacto.

Además, el sistema de seguridad personal de Ford adapta el uso de los airbags a la

gravedad del impacto producto del choque, el uso de los cinturones de seguridad del conductor y los pasajeros, la posición del

asiento del conductor y la clasificación de los pasajeros.

¿Cómo se consigue inflar un airbag en centésimas de segundo?

Un microsensor mide la deceleración y envía los datos a un centro de cálculo para su análisis. Ante una fuerte colisión, la central manda un impulso eléctrico que inflama una pequeña cantidad de pólvora negra situada por debajo de la bolsa plegada y en contacto con el contenedor de generación de gas. Éste incluye unas pastillas de azida de sodio (NaN3) que, debido al calor generado en la detonación, desprenden los 30 litros de nitrógeno que inflarán el airbag.

Con el objetivo de hacer la frenada más eficiente y segura se ideó y se ha ido perfeccionando el llamado sistema de frenado antibloqueo ("Antilock Bracking System, o ABS).

Básicamente consiste un sistema que evita el bloqueo de las ruedas al frenar, y por tanto evita que se pierda el control direccional del vehículo. Esto es así porque sólo una rueda que gira, sin bloquearse, puede generar unas fuerzas laterales que pueden cumplir con las funciones de dirección y control del vehículo.

Este sistema de regulación de la frenada comienza con unos sensores ubicados en las ruedas que controlan permanentemente la velocidad de giro de las mismas, por eso que también se les llama captadores RPM de ruedas. A partir de los datos que suministra cada uno de los sensores, la unidad de control electrónica (la ECU) es capaz de calcular mediante un algoritmo matemático una velocidad media, que se toma que corresponde aproximadamente a la velocidad del vehículo. Comparando las distintas velocidades que va adquiriendo una rueda con la media global se puede saber si esta rueda amenaza o no con bloquearse.

2.2- Sensores de rueda

Los sistemas de sensores ABS, también llamados captadores de rueda, miden la velocidad instantánea en cada rueda, enviando constantemente esta información a la ECU. El conjunto está compuesto por el captador o sensor y un generador de impulsos o rueda fónica (dentada) que gira con la rueda. El sensor de rueda se instala en el buje de la rueda, donde queda posicionado frente a la corona dentada que forma parte del propio eje de transmisión, dejando un entrehierro de un milímetro entre ambos

El sensor o captador se rige por el principio de inducción. Está formado por imán permanente y una bobina conectada con la unidad hidráulica. El imán permanente crea un flujo magnético que se ve afectado por el paso de los dientes de la corona frente al imán, de manera que genera una tensión eléctrica en la bobina de tipo alternativa casi sinusoidal, cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de giro de la rueda. La amplitud de la tensión en el captador es función de la distancia (entrehierro) entre diente y captador y de la frecuencia.

Unidad de Control Electrónico (ECU)

La ECU se encarga del tratamiento de las señales enviadas por los captadores o sensores de cada rueda. Es el cerebro del sistema ABS. Recibe información de los sensores y envía señales a las válvulas ABS y a la unidad hidráulica para el caso de sistemas hidráulico de frenos. Hay ECUs para aplicaciones de montaje en la cabina o bien en el bastidor.

El sistema de funcionamiento de la ECU se inicia con las informaciones recibidas por cada sensor, que son tratadas en paralelo mediante unos microcomputadores. En caso de desigualdad de las informaciones recibidas entre los sensores, la ECU supone que hay peligro de bloqueo en alguna rueda e inicia el proceso de regulación de la frenada, es decir, activa el ABS.

La respuesta o salida de la ECU es amplificada para que sirvan para activar a las electroválvulas y la unidad hidráulica.Además la ECU sirve para la realización de la diagnosis, según una doble vertiente:- por un lado, la ECU realiza acciones autónomas que utiliza para labores de comprobación de sus periféricos y de su propio funcionamiento, es decir, auto-diagnosis;- por otro lado, se refiere a la posibilidad de acceder a las informaciones o estado del sistema desde el exterior, es decir, la diagnosis exterior que realiza un mecánico mediante el aparato de diagnosis.

- ElectroválvulasEstán constituidas de un solenoide y de un inducido móvil que desarrolla las funciones de apertura y cierre. La posición de reposo es asegurada por la acción de un muelle incorporado. Todas las entradas y salidas de las electroválvulas van protegidas por unos filtros.Con el objeto de reducir la presión de los frenos se incorpora una válvula anti retorno a la válvula de admisión. La válvula se abre cuando la presión de la bomba de frenos sea inferior a la presión de estribo, por ejemplo, cuando se deja de frenar estando el ABS funcionando.El circuito de frenado está provisto de dos electroválvulas de admisión abiertas en reposo y de dos electroválvulas de escape cerradas en reposo. Será la acción separada o simultánea de las electroválvulas la que permitirá modular la presión en los circuitos de frenado.

Unidad hidráulica (H/U):

En el modo de operación de ABS, la H/U cambia los conductos de líquido para controlar la presión del líquido de los cilindros de rueda, como respuesta a la instrucción recibida del ABSCM. La H/U también forma parte del conducto del líquido de frenos que se extiende desde el cilindro maestro a los cilindros de rueda, junto con las tuberías.

Relé de la válvula:Actúa como interruptor de alimentación de la válvula de solenoide y de la bobina del relé del motor, como respuesta a una instrucción recibida del ABSCM. El relé de la válvula también constituye uno de los circuitos de mando duplicados de el piloto de ABS.Relé del motor:Sirve como interruptor de alimentación del motor de la bomba, como respuesta a una instrucción recibida del ABSCM.Interruptor de la luz de parada:Informa al ABSCM si se está pisando o no el pedal del freno como condición para determinar la operación del ABS.

Piloto de ABS:

Alerta al conductor que hay una anomalía en el ABS. Estando conectados el conector de diagnóstico y el terminal de diagnóstico, la luz destella para indicar los códigos de averías como respuesta a una instrucción recibida del ABSCM.

Módulo de control de la transmisión automática (TCM) (Sólo vehículos con A/T):

Proporciona los controles para los cambios (fijando la velocidad en 3a o cambiando las características de transmisión entre las ruedas delanteras y traseras en un vehículo 4WD) como respuesta a una instrucción recibida del ABSCM.

VENTAJAS DE LOS FRENOS ABS· El proceso instantáneo de regulación garantiza una manejabilidad plena del automóvil en todo momento, incluso en situaciones de frenado de emergencia. · El automóvil permanece siempre manejable, incluso al frenar a fondo. · El conductor (hasta el menos experto) conserva un dominio perfecto del automóvil al frenar. · El automóvil no derrapa al frenar a fondo en una curva. · El comportamiento del automóvil al frenar es independiente de las condiciones del suelo: por ejemplo, si el centro de la calzada está seco, mientras que el arcén está cubierto de nieve. · En conjunto, el ABS constituye una contribución importante a la seguridad activa del automóvil.