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ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL AIRBAG

Aquí encontrará útiles conocimientos y prácticos consejos relacionados con el sistema airbag del vehículo.

Los sistemas de seguridad pasiva tienen la función de ofrecer la mejor protección posible de los pasajeros en caso de accidente. Hoy en día, existen numerosos modelos de airbag y poco a poco se han convertido en un estándar en todas las clases de vehículos. En esta página podrá conocer qué componentes forman parte de un sistema de retención y cómo los airbags y los tensores del cinturón protegen a los conductores de posibles daños en caso de accidente serio. Toda esta información se completa con importantes instrucciones para la búsqueda de fallos en los sistemas de seguridad pasiva.

Importantes instrucciones de seguridad
La siguiente información técnica y los consejos prácticos aquí descritos han sido elaborados por HELLA con el fin de ayudar de forma práctica a los Talleres en su trabajo diario. La información facilitada en esta página web está pensada solamente para personal debidamente cualificado y con formación específica.

 

SISTEMA AIRBAG SRS: FUNDAMENTOS

En este capítulo queremos ocuparnos del sistema airbag. Nos gustaría explicar todos los recambios, su función, cómo se ponen en marcha y los posibles pasos a seguir para localizar una avería. Dado que la tecnología, desde la introducción de los sistemas airbag, se ha desarrollado de manera vertiginosa en los últimos años, vamos a describir las piezas y los procesos de manera general.

 

Para obtener una visión más detallada de los sistemas en algún vehículo concreto, deberán consultarse las indicaciones del fabricante del vehículo. Las tareas de mantenimiento y diagnosis solamente podrán ser realizadas por personal debidamente cualificado y formado.

 

Deberán tenerse en cuenta todos las prescripciones y las directrices legales. En los años 60 surgieron las primeras ideas para crear un sistema airbag. En aquella época representaba un obstáculo enorme el tiempo que necesitaba la bolsa de aire para hincharse. Se intentó solucionar este problema con aire comprimido. Sin embargo, esta opción no cumplía con los requisitos necesarios. A principios de los años 70 se lograron los primeros éxitos y la bolsa de aire podía inflarse en el tiempo previsto con la ayuda de cargas propulsoras y pirotécnicas.

 

Los primeros sistemas airbag se introdujeron a mediados de los 70 y principios de los 80 en vehículos de gama alta. A finales de los 80 se introdujo el airbag para el acompañante, y poco o poco se crearon otros modelos, como p.ej. el airbag para la cabeza o para los laterales. Actualmente, los sistemas airbag forman parte del equipamiento estándar de un vehículo.

FUNCIONAMIENTO DEL AIRBAG: COMPONENTES

Unidad de control del airbag

La unidad de control es el núcleo del sistema airbag y se ubica en el centro del vehículo. Normalmente se encuentra en la zona del tablero de instrumentos, en la zona llamada túnel central.

 

Cumple con las siguientes funciones:

  • Detección de accidentes.
  • Detección a tiempo de las señales emitidas por los sensores.
  • Activación a tiempo de los circuitos de encendido necesarios.
  • Suministro de energía de los circuitos de encendido por medio del condensador, independientemente de la batería del vehículo.
  • Autodiagnosis de todo el sistema.
  • Registro de los fallos surgidos en la memoria de averías.
  • Encendido del testigo luminoso de control del airbag si falla el sistema.
  • Unión a las otras unidades de control por medio de CAN-Bus.

En las unidades de control modernas se almacena información que se ha obtenido gracias a diversos tests que simulan accidentes. Permiten clasificar el accidente por su grado de gravedad.

 

Se realizan las siguientes clasificaciones:

  • Gravedad 0 = accidente leve; no se ha accionado ningún airbag
  • Gravedad 1 = accidente de gravedad media; es posible que se hayan activado los airbags en una primera fase
  • Gravedad 2 = accidente grave; se han accionado los airbags en la primera fase
  • Gravedad 3 = accidente muy grave; se han accionado los airbags en la primera y en la segunda fase

 

Además del grado de gravedad, la unidad de control, para su estrategia de activación, también tiene en cuenta otro tipo de información sobre el sentido de la marcha (impacto de la potencia), p.ej. 0°, 30° y el tipo de accidente. También tiene en cuenta si los ocupantes llevaban puesto el cinturón de seguridad o no.

Sensores de accidente

Dependiendo del sistema airbag y del nº de airbags disponibles, los sensores de accidente y de aceleración se encuentran directamente en la unidad de control, o también pueden ubicarse como si fueran satélites en el frontal o en el lateral del vehículo

 

Los sensores frontales siempre se montan de dos en dos. Por regla general se trata de sensores que trabajan según el sistema masa-resorte. Dentro del sensor se encuentra una polea que se ha llenado con un peso enorme. Esta polea de peso está rodeada por una abrazadera de bronce, cuyo extremo va fijado a la polea de peso y a la carcasa del sensor. Esta circunstancia permite a la polea de peso un único movimiento cuando la fuerza aplicada procede de una dirección determinada. Si se aplica la fuerza, la polea de peso gira contra la abrazadera de bronce y cierra por medio de un contacto el circuito de corriente hacia la unidad de control. Para la autodiagnosis, el sensor lleva una resistencia con una impedancia muy elevada.

Otro tipo de sensor de movimiento es aquel en el que se ha empleado masa de silicio. Si se aplica la fuerza, se moverá la masa de silicio del sensor. Dependiendo de la suspensión de la masa del sensor se produce una modificación en su capacidad eléctrica, que sirve de información a la unidad de control.

 

Debido a su rápida posibilidad de registro se emplean los sensores para poder transmitir información a la unidad de control lo más rápidamente posible en caso de accidentes laterales.

 

También se emplean sensores de presión. Estos sensores se montan en las puertas y reaccionan, en caso de accidente, ante un cambio de presión dentro de las puertas. En vehículos que lleven este tipo de sensores de presión es muy importante que las láminas de aislamiento de las puertas vuelvan a montarse correctamente si ha habido que desmontarlas. Si las láminas de aislamiento de las puertas no se montan correctamente y se produce una pérdida de presión en un accidente, podría verse afectado el funcionamiento de los sensores de presión.

 

Al desmontar los sensores de accidente siempre deberá respetarse la dirección de montaje, que va indicada en el sensor mediante una flecha. El umbral de activación se sitúa en una aceleración de aprox. 3 – 5 g. Por motivos de seguridad y para evitar una activación involuntaria, siempre deberán enviar la información para activar el/los airbag(s) dos sensores que trabajen de manera independiente. Un ejemplo de sensor de seguridad es el sensor Safing.

Sensor de seguridad Safing

El sensor Safing tiene la función de evitar que el airbag se active involuntariamente.

 

Está conectado en línea con los sensores frontales. El sensor Safing va integrado en la unidad de control del airbag. Está compuesto por un contacto Reed, dentro de un tubo lleno de resina, y de un imán con forma de anillo. El contacto Reed abierto se encuentra dentro de un tubo lleno de resina sobre el que se encuentra el imán con forma de anillo. El imán va sujeto al extremo de la carcasa por medio de un muelle. Si se aplica fuerza, el imán se desliza contra la potencia del muelle a través del tubo lleno de resina y cierra el contacto Reed. Con ello, el contacto para activar el airbag está cerrado.

ESTRUCTURA DE UN AIRBAG: ESTRUCTURA

El airbag del volante está compuesto por una bolsa de aire que posee un volumen de aprox. 67 l, de un soporte para la bolsa, de un generador situado sobre el soporte del generador y de una cubierta del airbag (cubierta del volante). En caso de accidente, la unidad de control encenderá el generador. Para ello se calienta un fino alambre mediante corriente de encendido, y este fino alambre enciende el cebador.

 

A continuación, no se produce una explosión, sino una combustión de la carga propulsora. Dicha carga propulsora está formada por un compuesto llamado azida de sodio. El gas que surge durante la combustión se expande y reacciona con el oxidante (un medio de proporcionar oxígeno, como p.ej. el óxido de cobre o de hierro) hasta convertirse casi en nitrógeno puro, que es lo que llena la bolsa de aire. Debido a la toxicidad de la azida de sodio también se emplean otros combustibles sólidos, sin ácido, como carga propulsora. Éstos no sólo reaccionan ante el nitrógeno, sino también ante el dióxido de carbono (aprox. 20 %) y el vapor de agua (aprox. 25 %). El agente expansor se encuentra normalmente en forma de pastilla, guardado al vacío en la cámara de combustión.

El agente expansor que se utilice dependerá del tamaño de la bolsa de aire y de cuán elevada deba ser la velocidad para que se produzca la apertura. Mediante una reacción química tras el encendido en la cámara de combustión se producen temperaturas de hasta 700°C. El gas que surge aquí fluye con una presión de aprox. 120 bar a través de un tamiz de filtro. A ello le sigue un enfriamiento para que la temperatura se sitúe bajo los 80°C al salir, con el fin de evitar que se quemen los ocupantes del vehículo. El ruido que se produce es muy similar al de un disparo de un arma. Se necesitan unos 30 ms para que la bolsa de aire se llene completamente. En los sistemas más modernos se emplean generadores de gas de dos etapas. Dependiendo de la gravedad del accidente, la unidad de control enciende ambos cebadores, uno tras otro. Cuanto más corta es la distancia entre los encendidos, más rápidamente se llena la bolsa de aire. En todos los casos se encienden ambos generadores de gas, con el fin de proteger del accidente a los ocupantes del vehículo.

 

En el airbag del acompañante y en el del lateral se emplean generadores híbridos. Con este tipo de generadores se emplea una segunda fuente de gas, además del gas de la combustión. En un recipiente a presión se halla una mezcla gaseosa compuesta por un 96% de argón y un 4% de helio, con una presión de aprox. 220 bar. El recipiente a presión va cerrado por medio de una membrana. En caso de activación, la carga propulsora mueve un pistón que atraviesa la membrana y permite que fluya una corriente del gas. El gas que surge de la combustión se mezcla con el gas del recipiente a presión, con lo que la temperatura de salida se situará cerca de los 56°C. El volumen del airbag del acompañante es de aprox. 140 l, y se llena completamente en unos 35 ms.

En los airbags laterales (llamados Thorax bags), el proceso es muy parecido aunque, debido a la deformación que sufren las bolsas (zona de arrugas), se necesita un encendido mucho más rápido de los generadores del gas para llenar las bolsas de aire. En caso de accidente lateral, con una velocidad de aprox. 50 km/h, deberá producirse el encendido de los generadores tras unos 7 ms, y la bolsa de aire deberá estar completamente llena tras 22 ms. Los airbags laterales van montados en el revestimiento de la puerta o en el respaldo del asiento. Cuando se trata de airbags de cabeza debemos diferenciar entre el modelo hinchable de estructura tubular y el modelo de cortina hinchable. El modelo hinchable de estructura tubular fue el primer airbag para la cabeza. Tenía el aspecto de una salchicha que se desplegaba desde el techo sobre las puertas delanteras. El modelo de cortina hinchable se extiende sobre toda la parte superior del lateral del vehículo. Se monta dentro del marco del techo, sobre las puertas del vehículo.

Bolsa de aire en airbag

La bolsa de aire está compuesta por un tejido de poliamida muy resistente y de larga duración. Posee un coeficiente de fricción muy bajo para que pueda desplegarse fácilmente y para que el contacto con la piel sea más suave. Para proteger la bolsa de aire y para evitar que se quede "pegada", se le ha espolvoreado talco, que forma una nube blanca cuando la bolsa se despliega. En su interior lleva cintas de unión que sujetan la bolsa de aire cuando se hincha, dándole la forma deseada. En la parte trasera lleva aberturas de corriente a través de la cuales puede escaparse el gas.

 

Existen 2 maneras de doblar la bolsa de aire: La manera estándar y la que tiene forma de estrella. La que tiene forma de estrella se despliega hacia el conductor de un modo menos extendido, lo que resulta una ventaja cuando los ocupantes del vehículo no se encuentran sentados en la posición debida.

Cable espiral

El cable espiral representa la unión entre la rígida columna de dirección y el volante móvil. Permite asegurar la comunicación entre la unidad de control del airbag y el generador de gas durante el movimiento giratorio del volante. La lámina conductora va enrollada de tal manera que es capaz de seguir el movimiento giratorio de 2,5 giros en cada dirección.

 

Es importante ser muy cuidadoso a la hora de montar o desmontar este cable espiral. Deberá garantizarse que la dirección se encuentre en la posición central y que las ruedas también se encuentran rectas. Si se ha desmontado el cable espiral, no podrá volver a enrollarse.

Detección de ocupación de los asientos

Para poder controlar mejor el uso de los airbags y para evitar que se activen innecesariamente, existe una detección de ocupación de los asientos. La detección de ocupación de los asientos puede realizarse de distintas maneras. Se utilizan unas alfombrillas que actúan como sensores de peso y que están formadas por sensores de presión y por una electrónica de evaluación. Estos sensores de peso en forma de alfombrilla pueden integrarse solamente en el asiento del acompañante o también, en los vehículos más modernos, en el asiento del conductor y en los asientos traseros. También existe la opción de utilizar sensores infrarrojos y de ultrasonido. Se montan en la zona de las luces interiores / del espejo retrovisor, y supervisan tanto la ocupación de los asientos como la posición del acompañante. De esta manera puede detectarse una posición incorrecta a la hora de sentarse.

 

La información sobre la ocupación de los asientos tiene una influencia directa sobre la activación de los airbags, la activación de los tensores del cinturón y también sobre los reposacabezas activos. Si algún asiento no está ocupado, el sistema airbag lo detecta y, en caso de accidente, no activaría los correspondientes sistemas de protección.

Cableado del airbag

Para una mejor identificación de los cables y de los enchufes del airbag, éstos son de un color amarillo muy llamativo.

 

Dentro de los enchufes se encuentra un puente para cortocircuitos que evita que el airbag se active de manera involuntaria cuando haya que realizar alguna tarea en ellos. Esto podría ocurrir, por ejemplo, si existiera carga estática.

 

El puente para cortocircuitos es un contacto que, al separar la conexión del enchufe, une los dos contactos dentro del enchufe, con lo que se evitarían posibles caídas de potencial.

Tensor del cinturón

El tensor del cinturón tiene la función de evitar que el cinturón esté "muy flojo" en caso de accidente. Esta situación puede producirse por llevar ropa muy amplia y vaporosa, o por adoptar una posición sentado "demasiado relajada". El tensor del cinturón puede ir integrado en el cierre o en la bobina del cinturón. Si el tensor del cinturón va integrado en el cierre, se compone p.ej. de las siguientes piezas: tubo rígido, cordón, pistón, generador de gas y cebador. En caso de accidente, el generador de gas se enciende como en el airbag. El gas se expande y desliza el pistón en el tubo rígido. Gracias a que el cordón une el pistón con el cierre del cinturón, éste último se desplaza hacia abajo, y con ello se evita que el cinturón quede demasiado flojo. Si el tensor del cinturón va integrado en la bobina del cinturón, se evita que el cinturón quede demasiado flojo por medio de un sistema mecánico especial para enrollarlo.

 

En caso de activación se enciende un generador que pone en movimiento una serie de bolitas. Las bolitas giran un rodillo que está unido a la bobina del cinturón. Debido al movimiento giratorio, el cinturón se enrolla de una manera predefinida. Las bolitas caen a continuación en un recipiente pensado para ello, con el fin de que no sufran ningún daño.

 

Otras posibilidad es el "principio del motor rotativo". En este caso, si se activa el airbag, se acciona un pistón circular debido a la carga propulsora, y este pistón evita, gracias a su movimiento giratorio, que el cinturón quede demasiado flojo. Para minimizar la carga en el pecho en caso de accidente, se ha instalado un delimitador de potencia del cinturón en el cinturón del conductor y en el del acompañante.

Delimitador de potencia del cinturón

El delimitador de potencia del cinturón es un sistema automático y adaptativo del cinturón que, con la ayuda de un generador de gas, al igual que en el airbag, produce una conmutación entre un nivel de fuerza muy elevado y otro muy bajo.

 

Gracias al óptimo ajuste entre el tensor del cinturón y el airbag, la energía cinética de los ocupantes del vehículo se reparte lentamente durante la duración del accidente, con el fin de reducir la carga.

Desconexión de la batería

Para evitar el peligro que supone un cortocircuito y el consiguiente fuego que puede ocasionarse, la batería de la red de a bordo se desconecta durante un accidente.

 

Esta circunstancia se produce por medio de un relé de desconexión o de un generador de gas. La señal para la desconexión de la batería procede de la unidad de control del airbag. El generador de gas funciona en este caso de manera parecida al tensor del cinturón. Cuando se activa el airbag, se separa la conexión entre la batería y el cable de conexión dentro del borne conectado.

REPARACIÓN DEL AIRBAG: COMPROBACIÓN Y DE DIAGNOSIS DEL SISTEMA: BÚSQUEDA DE FALLOS

En términos generales debe tenerse en cuenta que las tareas que deban realizarse en el sistema airbag solamente deben ser efectuadas por personal cualificado, debidamente formado.

 

También es importante respetar todas las prescripciones legales y las indicadas por el fabricante del vehículo. Estas mismas normas deben aplicarse a la hora de deshacerse de los airbags viejos o de aquellos que ya hayan sido activados. Se recomienda formar a todos los trabajadores del Taller ya que, aunque muchas tareas que no están relacionadas necesariamente con el airbag, a veces es necesario desmontar el airbag o el tensor del cinturón. Por ejemplo, en las labores relacionadas con el tablero de instrumentos.

 

Al igual que en las tareas de buscar fallos y realizar diagnosis en otros sistemas, también aquí deberá comenzarse con una inspección visual. En dicha inspección deberá comprobarse si alguna pieza visible del sistema airbag presenta algún daño y si las conexiones de los contactos están unidas correctamente. Una causa de fallo bastante común es una mala conexión a los tensores del cinturón o a los airbags laterales en los asientos delanteros. Debido al movimiento hacia delante y hacia atrás de los asientos, las conexiones se sueltan y se producen resistencias en la transferencia. El cable espiral también representa un punto débil. Debido a la exigencia que le supone cada movimiento del volante puede producirse algún fallo. En cualquier caso, siempre será necesario un equipo de diagnosis. Si a través de una inspección visual se detecta una conexión deficiente, deberá borrarse la memoria de averías mediante el equipo de diagnosis.

Si no se detecta ninguna deficiencia mediante una inspección visual, deberá consultarse la memoria de averías utilizando una máquina de diagnosis. Los fallos que aparezcan en el sistema pueden ser detectados normalmente por la propia autodiagnosis y se almacenarán en la memoria de averías. Si en la memoria de averías se registra alguno de los siguientes fallos: Señal deficiente, señal demasiado pequeña / demasiado grande, puede deberse p.ej. a una avería en el cable. En tal caso pueden revisarse, por medio de un multímetro, las conexiones de los cables entre los sensores y la unidad de control para comprobar la conexión a masa y la continuidad. Para localizar los sensores y las conexiones con enchufe, así como la ocupación de los pins en la unidad de control, se necesitan planos de conexión e instrucciones específicas del fabricante. Básicamente debe tenerse en cuenta que la batería del vehículo esté desconectada y que tanto los sensores como la unidad de control estén también separados del mazo de cables. No deberá utilizarse ningún adaptador "fabricado por uno mismo" (como p.ej. un clip de oficina torcido) para conectar los cables de comprobación con los enchufes. Dichos "adaptadores" podrían dañar los sensibles contactos y podrían producir, de manera involuntaria, nuevos fallos. Se recomienda utilizar puntas de prueba especiales que se ajusten a los contactos del enchufe, con el fin de garantizar que se establece un contacto adecuado.