UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO

LABORATÓRIO DE INOVAÇÃO

Relatório Técnico:

“Sistemas de seguranças ativos e passivos em veículos de passeio, uma visão geral”

Márcio Schneider de Castro, M. Eng.

Florianópolis

Fevereiro de 2011

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Sumário

1. Introdução ................................................................................................................. 2

2. Equipamentos de seguranças ativos ......................................................................... 3

2.1. ABS - Antilock Brake System ........................................................................... 3

2.2. ESP ou ESC- Electronic Stability Program (or Control) – Programa Eletrônico de Estabilidade ou Controle Eletrônico de Estabilidade .............................................. 4

2.3. TC – Traction Control - Controle de tração. ...................................................... 6

3. Equipamentos de seguranças passivos ..................................................................... 7

3.1. Sistema de absorção da carroceria ..................................................................... 7

3.2. Sistemas de retenção, cintos de segurança ....................................................... 10

3.3. Bolsas infláveis ou airbags. ............................................................................. 11

3.4. Encosto de cabeça ............................................................................................ 13

4. Limites biomecânicos de tolerância a impactos automotivos. ............................... 14

4.1. Limites biomecânicos toleráveis para cabeça .................................................. 14

4.2. Limites biomecânicos toleráveis para o pescoço ............................................. 15

4.3. Limites biomecânicos toleráveis para peito ..................................................... 15

4.4. Limites biomecânicos toleráveis para joelho, femur e região pélvica ............. 16

4.5. Limites biomecânicos toleráveis para tíbia ...................................................... 16

4.6. Limites biomecânicos toleráveis para pés/tornozelos ...................................... 17

5. REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 18

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1. Introdução

No tocante à segurança automotiva, especialmente no Brasil há muito a ser feito em todas as áreas relacionadas com esse tema. O automóvel atual, sob o aspecto da segurança, ainda é uma fonte de riscos muito grande, considerando a altíssima energia de movimento desenvolvida pelo mesmo, junto com as pessoas e massas localizadas no interior do mesmo. Esses valores de energia e sua periculosidade, desprezados pela grande maioria dos motoristas e ocupantes de um veículo, não são compatíveis com a natureza de locomoção do ser humano, o qual foi “projetado” para atingir velocidades relativas a uma caminhada ou corrida a pé. Um pequeno descuido involuntário na direção de um automóvel, dependendo das condições de velocidade, das vias e do veículo e ainda, da condição física e sua postura no interior do mesmo podem levar facilmente, a uma condição de alto risco de ferimentos ou mesmo a situações de fatalidade. Mesmo estando a velocidades consideradas "baixas", as conseqüências podem ser muito graves. Estando a 64 km/h, em um impacto como o frontal offset do EuroNCAP, o corpo do motorista utilizando o cinto de segurança é submetido de 15 a 20 vezes a aceleração da gravidade.

Não há o que comentar sobre a importância básica dos sistemas de segurança passivos e ativos, além de uma carroceria sólida e que absorva bem a energia do impacto, (os quais são explicados ao longo dessa revisão bibliográfica) que deveriam ser obrigatórios pela consciência e exigência das pessoas, além da importância da prudência na direção ser fundamental também. Os sistemas de retenção ou os comuns cintos de segurança são o mais efetivo dispositivo do automóvel para salvar vidas em acidentes rodoviários e o incremento do uso do cinto de segurança deve ser uma preocupação de toda a sociedade.

A responsabilidade dos engenheiros e técnicos de trânsito e rodoviários ao projetar e fiscalizar a sinalização e o estado das estradas e vias é muito importante e crítica. Não adianta estar a bordo de um carro com todos os equipamentos de segurança, respeitando o limite de velocidade (por exemplo, de 110 km/h) da via e prestando atenção na direção se surgir, numa curva com raio inadequado para essa velocidade (situação comum no Brasil) uma cratera no asfalto de uma vez e o carro “voar” em direção a uma árvore que não deveria estar ao lado de uma rodovia com limite de 110 km/h. As pessoas que estão ligadas à infra-estrutura são responsáveis e culpadas, tanto ou mais do que aqueles que se envolvem no acidente, por mais que possa ser provado que o mesmo possa ter acontecido por imprudência ou falha mecânica. Ao oferecer um trajeto para as pessoas se movimentarem, o órgão responsável deve garantir que se tenham as condições mínimas de não haver morte ou feridos graves no deslocamento, pois se sabe que sempre haverá possibilidade de falha humana ou do veículo. Essa é a filosofia da "Visão Zero", conforme Raia (2005) adotada como base de reformulação do plano rodoviário da Suécia e que está sendo modelo para toda a Europa. A questão política e cultural por trás de tamanha ineficiência em segurança no trânsito é gravíssima em nosso país, desde a falta de informação do consumidor ou a preferência por equipamentos de status aos de segurança, cobrança excessiva de impostos do governo, que inviabiliza termos todos os equipamentos de segurança nos nossos carros por um valor total mais baixo do que pagamos, até a responsabilidade dos órgãos responsáveis pela implantação e manutenção das nossas estradas. Isto tudo acaba sendo fonte de intermináveis de histórias trágicas no trânsito que deveriam ser evitadas a todo custo.

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2. Equipamentos de seguranças ativos

Atuam na prevenção ou alerta de acidentes. São eles:

2.1. ABS - Antilock Brake System O ABS parte do princípio de que, num instante pequeno delta t, durante o

movimento a região de contato do pneu com o solo tem atrito estático, enquanto a roda gira, a região ou elipse de contato tem velocidade relativa com o solo nula.

Durante uma arrancada ou frenagem, considerando o chão alinhado com o eixo horizontal, por exemplo, surgem forças aplicadas pelas rodas nessa direção na tendência de parar a roda ou tracionar, acelerando. Nessa condição existe um escorregamento permissível e pequeno, da ordem de 11 a 20%, no qual existem valores máximos do coeficiente de atrito.

Se a força aplicada for maior do que o limite em que a resultante de reação do solo considerando o atrito estático, e os valores de escorregamento começam a aumentar até o valor de 100% e a roda começa a arrastar e prevalece somente o atrito dinâmico, com valor muito menor.

O sistema ABS atua através de sensores nas rodas associados a uma central eletrônica que entra em ação considerando a velocidade do veículo, a velocidade de atuação do pedal do freio, entre outros parâmetros. O ABS entra em ação quando a leitura dos sensores das rodas indicam que o escorregamento excede valores permissíveis. Antes dessa condição o sistema funciona como um freio “normal”.

Nessa condição de emergência, faz leituras na freqüência de milissegundos se alguma roda está na eminência de travar ou já está travada, aliviando a pressão da linha de freio para aquela roda, através de válvulas eletrohidráulicas, até ela voltar a girar. Esse alívio continua até que se perceba que a velocidade do veículo não está se reduzindo de acordo com a pressão exigida pelo pedal do freio. Nesse momento a central ordena o aumento da pressão até que a roda entre na iminência de travar novamente. Esse processo resulta em ciclos que se repetem na ordem de centésimos de segundo e permitem que a roda tenha o mínimo de condição de escorregamento total durante uma frenagem.

Durante a atuação, como há a modulação da pressão de frenagem, conforme mencionado acima acaba ocorrendo uma trepidação e ruído normal no pedal, e SEMPRE se deve manter a pressão máxima no mesmo para que o sistema possa atuar adequadamente. Os sistemas de ABS atuais atuam em cada roda interdependentemente (sistemas de 4 canais) e possuem sistemas auxiliares BAS e EBD.

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2.1.1. BAS – Brake assist – Assistência adicional de frenagem

Corrige a aplicação insuficiente de pressão no pedal do freio pelo motorista, em freadas de emergência, ou compensa o alívio dessa pressão quando o pedal pulsa, por causa da atuação do ABS. Testes demonstraram que muitos motoristas incorrem nesses erros, desperdiçando o potencial de frenagem do automóvel. O BAS detecta a rapidez de acionamento do freio e amplia sua atuação, reduzindo os espaços de imobilização em até 45%, segundo a Mercedes-Benz.

2.1.2. EBD – Electronic Brake Distribution – Distribuição Eletrônica de frenagem

O dispositivo aplicado a alguns veículos com ABS usa seus sensores para melhor distribuir a força de frenagem entre os eixos dianteiro e traseiro. Sem o EBD, a distribuição imperfeita pode levar à tendência prematura de travamento das rodas de um dos eixos.

Vídeos: Freios ABS - teste Bosch http://www.youtube.com/watch?v=ZP40PoAPDOM Teste dos freios ABS - QUATRO RODAS http://www.youtube.com/watch?v=x2BVJfaXH0A Teste dos freios ABS - QUATRO RODAS EXPERIENCE 2009 http://www.youtube.com/watch?v=kPeExsHXFro

2.2. ESP ou ESC- Electronic Stability Program (or Control) – Programa Eletrônico de Estabilidade ou Controle Eletrônico de Estabilidade

O programa fornece um elemento extra para a segurança dos ocupantes do

automóvel em situações cruciais, reduzindo drasticamente os riscos de perda de controle. A Mercedes-Benz foi a primeira fábrica de automóveis a utilizá-lo, sob a sigla ESP (programa eletrônico de estabilidade em inglês), sendo o Classe A o primeiro da categoria (e o primeiro fabricado no Brasil) a dispor deste equipamento de segurança ativa. Logo depois, outras fábricas como BMW, Cadillac, Chevrolet e Porsche passaram também a oferecê-lo em seus carros, utilizando outras siglas e nomes. Cada vez mais modelos nacionais estão sendo vendidos com o equipamento. Hoje existe uma campanha muito forte na Europa que está movendo as montadoras a equipar todos os carros, inclusive os mais baratos, com o ESP.

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Figura 1 - Ilustração fornecida pela Mercedes explicando o funcionamento do sistema

Se na teoria é um pouco complexo, vamos imaginar uma situação real em que a presença do sistema se torne necessária. Suponhamos que o motorista entre em uma curva à esquerda mais rápido do que deveria, e seu carro comece a derrapar a traseira para fora da curva, ou seja, para a direita. Nesse instante, o controle de estabilidade entra em ação, aplicando força de frenagem na roda dianteira direita.

Como conseqüência, o carro tende a girar para a direita (em sentido contrário ao da curva) e com isso volta à trajetória. O motorista quase não percebe o funcionamento, embora seja indicado por luz-piloto no painel. Se, em vez da traseira, a dianteira desgarrasse na mesma curva, a roda traseira esquerda é que seria freada suavemente, recolocando o carro no curso original.

O sistema utiliza acelerômetros e giroscópios para detectar a mudança de trajetória e combina as funções de outros sistemas de segurança ativa, como os freios antitravamento, controle de tração (que impede as rodas motrizes de perder a tração, reduzindo o torque enviado às rodas e mesmo freando-as) e, no caso da Mercedes, a assistência de frenagem (BAS), que amplifica a pressão aplicada no pedal em frenagens bruscas.

Engenheiros de desenvolvimento têm testado as aplicações do controle de estabilidade desde sua idealização, em meados de 1994. Em inúmeros testes realizados, os riscos se reduziram drasticamente, principalmente em situações críticas que exigem perícia e autocontrole. Nessas ocasiões, alguns proprietários de veículos Mercedes foram convidados para um teste de direção virtual, a 100 km/h, em um simulador de direção da fábrica na Alemanha.

Foram simuladas situações de pista de gelo, em quatro curvas, onde a aderência dos pneus com o solo se reduzia em mais de 70% em poucos metros percorridos. O resultado, previsível, foi de que 78% dos motoristas convidados não conseguiriam manter seus automóveis na pista -- além desse fato, corriam o risco de se envolver em

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acidente. Ao serem auxiliados pelo sistema, porém, todos conseguiriam evitar as derrapagens e escapar das situações propostas.

Pode-se concluir que, basicamente, o controle de estabilidade auxilia o motorista a manter o controle do veículo antes mesmo de se dar conta de que o perdeu. O sistema mantém o carro em equilíbrio dinâmico, eliminando possíveis erros e excessos do condutor.

Convém frisar que, ao contrário do que possa parecer, o sistema não torna ninguém um supermotorista: apenas o auxilia nas correções de trajetória dentro dos limites de aderência dos pneus sob atuação do ABS. Portanto, vê-se claramente que o bom senso de quem dirige ainda não tem substituto para uma condução segura e tranqüila. Mais informações podem ser obtidas no site: http://www2.uol.com.br/bestcars/tecprep/controle-estabilidade-1.htm Videos: Teste padrão EuroNCAP - Toyota Prius 2009 http://www.youtube.com/watch?v=Y2Y42wt0zHI Teste padrão EuroNCAP – Honda Civic 2009 http://www.youtube.com/watch?v=SATsk7Enp4g Teste padrão EuroNCAP – Audi A4 2009 http://www.youtube.com/watch?v=4XssOS5gynw Teste padrão EuroNCAP – Chevrolet Cruze 2009 http://www.youtube.com/watch?v=r-o8wYnpjoA Bosch - ESP (ou ESC) - controle de estabilidade http://www.youtube.com/watch?v=HWR79x1KW1A Demonstração Controle de Estabilidade em Veículos

Demonstração Controle de Estabilidade em Veículos - Slalom http://www.youtube.com/watch?v=ZBc4wkIoxDc&feature=related

ESC - Três letras que podem salvar a sua vida... http://www.youtube.com/watch?v=NiZjeeMExY4

http://www.youtube.com/watch?v=YrZH9HprCP0

2.3. TC – Traction Control - Controle de tração.

O sistema de controle de tração chegou ao mercado automobilístico mundial em 1987. No Brasil, o acessório foi introduzido no Chevrolet Vectra, em 1996. Atualmente, a Bosch desenvolve o sistema para as versões mais equipadas do Vectra e do Fiat Stilo. O segredo do controle de tração - também conhecido como TCS (Traction Control System) - está no seu processador central, que monitora a aderência dos pneus. Através de sensores instalados nas rodas, o sistema é capaz de avaliar se há risco de os pneus girarem em falso; quando isto ocorre, os freios são acionados momentaneamente (apenas na roda que está patinando), evitando assim a perda de controle do carro.

Os veículos equipados com TCS possuem um anel magnético, localizado no cubo de cada roda. Através desse dispositivo, um sensor instalado em cada uma delas

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faz a leitura do movimento. Para detectar se as rodas estão girando em falso, o processador central compara o comportamento das rodas dianteiras com as traseiras.

Dessa forma, o sistema interpreta uma situação de derrapagem toda vez que as rodas da frente estão girando - no caso de o veículo ter tração dianteira -, enquanto as de trás permanecem imóveis.

O módulo central também está conectado ao sistema de injeção eletrônica. Através dessa ligação, o sistema consegue monitorar a rotação de funcionamento do motor. Toda vez que os sensores das rodas detectam risco de derrapagem, o módulo central envia para a injeção de combustível uma "ordem" para reduzir o giro do motor, evitando a derrapagem. Video com demonstração do ABS TC e ESP (Fifth Gear): http://www.youtube.com/watch?v=1tSy5tHtT1g

3. Equipamentos de seguranças passivos

Atuam na redução das conseqüências da colisão quando ela já começa a ocorrer. São eles:

3.1. Sistema de absorção da carroceria Numa colisão, o automóvel perde toda a sua velocidade em apenas alguns

centésimos de segundo. Essa desaceleração se dá num espaço de centímetros. Analisando um tipo de colisão bastante comum: frontal, contra uma barreira fixa, temos que a distância percorrida entre o instante que o pára choque toca o obstáculo e o instante em que o veículo pára é igual à deformação ocorrida na dianteira da carroceria. Essa deformação, obviamente, é tanto maior quanto maior for a velocidade do impacto, quanto maior for a massa do veículo e quanto mais deformável for a dianteira da carroceria, conforme a tabela a seguir.

Tabela 2 - Os dados de massa e deformação de veículos de vários tamanhos.

Veículo Massa (kg) Deformação (m) Velocidade de impacto (m/s)

Dahiatsu Charade 1.015 0,3861

13,33 (48 km/h) Chevrolet Beretta 1.442 0,5105

Buick Century 1.749 0,587

Nacional pequeno 1.100 0,511

13,89 (50 km/h) Nacional médio 1.350 0,497

Nacional grande 1.750 0,816

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Já o tempo gasto nesta deformação, é aproximadamente entre 100ms (0,1s) e 120ms (0,12s). Se a massa do veículo for proporcionalmente maior que a capacidade de deformação da dianteira de sua carroceria esse tempo será menor e a força da desaceleração nos ocupantes será maior. A deformação de um automóvel num choque frontal de 0,12s a 50km/h alcança 0,83m.

A deformação a 50km/h em torno dessa medida 83cm é a distância aproximada entre o pára-choque dianteiro e os pedais do motorista num automóvel de tamanho grande (4,70m). Com esses valores, pode-se calcular a desaceleração sofrida pelos ocupantes no impacto pela relação: Δ v / Δ t sendo que a variação de velocidade em m/s dividido pela variação do tempo em s. De 50km/h até parar, há uma variação de velocidade de 13,9m/s. Portanto a aceleração foi de: 13,9m/s dividido por 0,12s, resultando 115,8m/s². Em relação à aceleração da gravidade (G = 9,8m/s²), isto equivale a 1.181% ou 11,81G. Uma pessoa de 70kg precisa vencer uma força de 827kg (70kg X 11,81G) para permanecer sentada no mesmo lugar, no momento do impacto. Nem o homem mais forte do mundo é capaz disso, usando apenas seus braços e pernas. Mesmo que isso fosse possível, os componentes internos da cabine do veículo não suportariam uma força tão grande: nem alças de teto, nem punhos de porta, nem encostos dos bancos dianteiros. Somente os cintos de segurança suportariam, pois são resistentes à forças superiores a 2.000kg.

Considerando agora a força do impacto de uma pessoa de 70kg contra o painel do mesmo veículo vinda do banco traseiro sem o cinto, a velocidade inicial era de 50km/h ou 13,9m/s. Em 0,12s o carro pára, mas a pessoa, por inércia continua se movendo à mesma velocidade. Em 0,12s o corpo da pessoa percorreria a distância de 1,7m (13,9m/s X 0,12s). Mas neste mesmo tempo o veículo percorre aqueles 0,83m da deformação do impacto e pára. Neste instante, dentro da cabine, o corpo da pessoa atinge o painel a uma velocidade praticamente igual aos 13,9m/s iniciais, pois seu único freio foi um pequeno atrito entre sua roupa e o revestimento dos bancos. Um painel moderno, no impacto de uma pessoa, permite uma deformação de uns 20cm (0,2m). Pela fórmula, distância = velocidade média multiplicada pelo tempo, isto é: 0,2m = 6,9m/s.t, donde t = 0,2m / 6,9m/s. Em 0,029s o corpo da pessoa vai de 13,9m/s (50km/h) à imobilidade. Para calcularmos a força desse evento, primeiramente vamos ao valor da aceleração: Δ v / Δ t = 13,9m/s / 0,029s = 482m/s² ou 49G. A força é de 70kg X 49G = 3.445kg.

Ao longo das décadas, os fabricantes, especialmente na Europa, por conta da exigência governamental através de programas de soluções de segurança e de centros de avaliação de veículos novos (NCAP), promoveram e continuam promovendo um constante aperfeiçoamento da eficiência das carrocerias em absorver impactos e preservar os ocupantes através de uma célula de sobrevivência mais sólida e que distribua melhor as forças de impacto. Como exemplo qualitativo a seguir são mostradas fotos de impacto de diferentes gerações do VW Golf alemão. Nesses testes, os veículos colidem 40% da área frontal a 64km/h a uma barreira deformável. É notável a melhoria da absorção do impacto na área frontal, a estabilidade da estrutura e a menor intrusão da cabine a cada geração. As notas finais e maiores informações das gerações IV, V e VI podem ser vistas em:

http://www.euroncap.com/results/vw/golf.aspx

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Golf I – 1983 – Teste ADAC Golf IV – 1998 – Teste EuroNCAP

Golf V – 2004 – Teste EuroNCAP

Golf VI – 2009 – Teste EuroNCAP

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3.2. Sistemas de retenção, cintos de segurança Sistema de retenção é o nome dado para o cinto de segurança total ou

parcialmente incorporado ao banco e tem, conforme já explanado no tópico anterior, duas principais e importantíssimas funções:

• Manter o ocupante no lugar; • Aproveitar a deformação do veículo para absorver a energia cinética do

ocupante.

Figura 2 – Cinto de segurança de três pontos com pré-tensionador.

Estes sistemas foram desenvolvidos a partir do momento que se constatou que era possível controlar o impacto do corpo do ocupante nas superfícies internas do habitáculo, com o objetivo de minimizar as conseqüências do acidente sobre o corpo do mesmo. Em meados da segunda década do século passado, uma frota estimada em três milhões de veículos já atingia a marca de 10000 mortos em acidentes de trânsito e se iniciava um interesse de analisá-los de uma maneira mais profunda. Em função de muitos pesquisadores atribuírem os acidentes somente a causa humana, concentravam seus estudos no comportamento do motorista.

Na década de cinqüenta, um novo conceito emergiu com os pesquisadores iniciando a análise do segundo impacto: a colisão do ocupante com a superfície do habitáculo do veículo. Estudos sugeriam que muitos ferimentos em acidentes de automóvel poderiam ser minimizados ou evitados. Entre vários aperfeiçoamentos, iniciou-se um movimento sério para a utilização de sistemas de retenção em veículos rodoviários. O veículo em um impacto sofre uma enorme força contrária ao seu movimento implicando em uma desaceleração brutal, da ordem de 15 a 50 vezes a aceleração da gravidade. O ocupante, neste caso, permanece na mesma velocidade que o veículo vinha antes do impacto, e permanecerá nesta até atingir alguma área do compartimento interno do veículo que neste momento já estará parado ou já com alguma velocidade contrária. A desaceleração do ocupante será consideravelmente maior que a do veículo já que a deformação da superfície impactada certamente será muito menor que a do veículo. Para minimizar as conseqüências sobre o ocupante foram desenvolvidos os sistemas de retenção com o objetivo de vincular o corpo do ocupante a estrutura do veículo. Mantendo este vínculo é possível manter a desaceleração do corpo

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do ocupante a níveis equivalentes ao do veículo aproveitando a deformação do veículo e a deformação do sistema de retenção, evitando dentro de certos limites o impacto do ocupante contra as superfícies internas do habitáculo. O cinto de segurança é o principal elemento dos sistemas de retenção, mas dependendo do acidente permite um deslocamento muito grande da cabeça do ocupante que eventualmente pode atingir algum componente do veículo. Para minimizar esta possibilidade e aumentar a eficácia do cinto foram desenvolvidos dispositivos pré-tensionadores que são muito utilizados atualmente e que eliminam as folgas do cinto assim retendo o ocupante desde o início do impacto.

Os cintos de segurança por sua vez estão tendo muitos aperfeiçoamentos:

• Retrator com travamento no cadarço; • Retrator incorporando pré-tensionador (elimina folgas do cadarço); • Limitador de carga (que, quando a força atinge um certo nível limite

permite que o cadarço desenrole limitando esta força a este patamar que será determinado em função da ação integrada com o airbag);

• Sistema de conforto (utilizando uma segunda mola mais suave que entra em ação quando o cinto está em uso);

• Travamento para uso de cadeira de criança, e sensores centrais. Vídeos: Diferença de impacto com e sem cintos de segurança (30km/h): http://www.youtube.com/watch?v=lQGOxgQ-RpY Criança em cadeira específica, mas sem o cinto de segurança: http://www.youtube.com/watch?v=2N8Di8H1OsI

3.3. Bolsas infláveis ou airbags. Os airbags complementam a função dos cintos de segurança, agindo conjunta e

simultaneamente com o objetivo de reter o movimento para frente dos ocupantes dos assentos dianteiros - airbag frontal, ou para os lados - airbag lateral e de cabeça, em fortes colisões. Os tipos mais comuns são os frontais, que ficam alojados no volante e no painel de instrumentos para maior proteção dos ocupantes dos bancos dianteiros.

Figura 3 – Airbag em funcionamento.

Fornecendo uma proteção adicional, os airbags reduzem os riscos de ferimentos na cabeça e no tórax, amortecendo o seu movimento contra o volante e o painel do

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automóvel, ou contra as laterais do veículo (sidebag). Esses dispositivos são eletronicamente programados para serem ativados em colisões de características específicas: os airbags dianteiros, por exemplo, são disparados em fortes colisões frontais ou fronto-oblíquas. Em colisões mais leves, laterais, traseiras ou em capotamentos, o dispositivo normalmente não é ativado. O airbag frontal é previsto para se comportar segundo a tabela a seguir:

Tabela. 2 – Projeção de funcionamento do airbag frontal.

TIPO DE COLISÃO FRONTAL

CARACTERÍSTICAS DA COLISÃO TIPO DE PROTEÇÃO

Baixa a média intensidade

- Pouca troca de energia (deformação apenas em partes de acabamento e/ou não estruturais do veículo). - Pouco ou nenhum contato dos ocupantes com partes internas do veículo.

Cinto de segurança

Média intensidade

- Significativas deformações na travessa frontal do chassi, suspensão e/ou subframe, porém sem ocorrer diminuição significativa do compartimento do motor. - Contato dos ocupantes com partes internas do veículo, porém sem possibilidade de ocorrer ferimentos graves e/ou com seqüelas permanentes.

Cinto de segurança + Pré-tensionador

Média a alta intensidade

- Grandes deformações estruturais com ou sem redução do espaço de sobrevivência dos passageiros. - Impacto dos ocupantes com partes internas do veículo, com risco provável de ocorrência de ferimentos graves e/ou seqüelas permanentes.

Cinto de segurança + Pré-tensionador + Air bag

Existem, também, os laterais ou sidebags. Dispostos geralmente nos bancos ou nas portas, sua função é a de proteção em impactos laterais ou capotamentos não tanto pelo fato de reduzirem a desaceleração do ocupante, mas através do aumento da área de contato do corpo do ocupante com o interior do veículo, reduzindo a pressão sobre as vértebras, costelas e órgãos lombares. Os airbags de cabeça ou tipo “cortina” têm exclusiva função de proteção para a cabeça de todos os ocupantes situados nos acentos próximos às laterais do veículo. São acionados em conjunto com os sidebags e ficam instalados, geralmente, nas colunas A e C ou no teto do veículo.

Vídeos: Teste LatinNCAP Gol G5 2010 - sem airbag: http://www.youtube.com/watch?v=nfgszQmXhcQ Teste LatinNCAP Gol G5 2010 – com airbag e pré –tensionador do cinto de segurança: http://www.youtube.com/watch?v=gMXQzdzU81U Teste EuroNCAP VW Polo 2009 mostrando airbags frontais, laterais e de cortina. http://www.youtube.com/watch?v=USas_poHSSI

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3.4. Encosto de cabeça O encosto de cabeça, em qualquer acento do veículo, tem como sua principal

função, a de proteger a coluna cervical, amparando a cabeça em caso de batida na traseira do carro. Quando ocorre este tipo de colisão, o veículo é acelerado para frente fortemente e, caso o encosto do banco não tivesse este aparato, quando o corpo humano é arremessado de encontro a ele devido à inércia, a cabeça tende a manter o movimento, tracionando a região do pescoço, que é uma região frágil com relação a este tipo de esforço.

Figura 4 – Teste de encosto de cabeça (whiplash) do EuroNCAP

Abaixo, podem ser vistos vídeos de teste de encosto de cabeça (efeito chicote ou whiplash) do EuroNCAP (Thatcham): http://www.youtube.com/watch?v=Orl8J5gyAt0&feature=player_embedded Comparação de encosto com diferentes desempenhos: http://www.youtube.com/watch?v=wf4ZUy0lhF4&feature=related

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4. Limites biomecânicos de tolerância a impactos automotivos.

Os limites biomecânicos de tolerância a impactos descritos a seguir mostram os valores máximos para cada região do corpo humano para o impacto frontal offset efetuado pelo Programa para avaliação de veículos novos da Europa, o EuroNcap [6].

4.1. Limites biomecânicos toleráveis para cabeça

Se o volante é equipado com airbag, os critérios seguintes são utilizados para avaliar a proteção da cabeça para o motorista. Estes critérios são utilizados também para o passageiro.

Nota: HIC36 níveis acima de 1000 foram registrados com airbags, onde não há contato físico e nenhum risco estabelecido de traumatismo craniano. Um contato é considerado forte se a aceleração resultante máxima da cabeça exceder 80g, ou se há outras provas de contacto rígido.

Se não houver nenhum contato forte uma pontuação de 4 pontos é atribuída. Caso contrário, os limites considerados são os seguintes:

Limite superior de desempenho

HIC36 650 (5% risco de lesão ≥ AIS3 [1,2])

Aceleração resultante excedendo 3 ms 72g

Baixo desempenho e limite inferior de desempenho

HIC36 1000* (20% risco de lesão ≥ AIS3 [1,2])

Aceleração resultante excedendo 3 ms 88g (*Limite EEVC)

Se não há airbag montado no volante, são assumidos os seguintes requisites para o teste de impacto frontal:

HIC36 <1000*

Aceleração resultante excedendo 3 ms <88g

Em seguida, os testes com uma massa de 6,8 kg, simulando a cabeça, especificadas no Regulamento ECE 12 [3], são realizadas no volante. O São escolhidos os locais mais agressivos e dois testes são requeridos, um para a junção do centro com os raios do volante e outro para a junção dos raios com o aro do volante. A avaliação é feita, então, com base nos seguintes critérios:

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Limite superior de desempenho

Pico de aceleração resultante 80g

Aceleração resultante excedendo 3 ms 65g

Baixo desempenho e limite inferior de desempenho

HIC36 1000

Pico de aceleração resultante 120g

Aceleração resultante excedendo 3 ms 80g

4.2. Limites biomecânicos toleráveis para o pescoço

Limite superior de desempenho

Cisalhamento 1.9kN @ 1ms 1.2kN @ 25 - 35ms 1.1kN @ 45ms

Flexão 2.7kN @ 1ms 2.3kN @ 35ms 1.1kN @ 60ms

Extensão 42Nm

Baixo desempenho e limite inferior de desempenho

Cisalhamento 3.1kN @ 0ms 1.5kN @ 25 – 35ms 1.1kN @ 45ms*

Flexão 3.3kN @ 0ms 2.3kN @ 35ms 1.1kN@ 6ms*

Extensão 57Nm* 2.9kN @ 35ms (Risco significante de

lesões [4])

(*Limites EEVC)

Nota: Os esforços de cisalhamento e flexão do pescoço são avaliados a partir gráficos de valores cumulativos, com os limites sendo função do tempo. O ponto mínimo da curva desse gráfico fornece o valor desejado.

4.3. Limites biomecânicos toleráveis para peito

Limite superior de desempenho

Compressão 22mm (5% risco de lesão ≥ AIS3 [5])

Critério viscoso 0.5m/s (5% risco de lesão ≥ AIS4)

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Baixo desempenho e limite inferior de desempenho

Compressão 50mm* (50% risco de lesão ≥ AIS3 [5])

Critério viscoso 1.0m/s* (25% risco de lesão ≥ AIS4)

(*Limite EEVC)

4.4. Limites biomecânicos toleráveis para joelho, femur e região pélvica

Limite superior de desempenho

Compressão do Femur 3.8kN (5% Risco de lesão do pelvis [6])

Deslocamento compressivo de deslizamento do joelho 6mm

Limite inferior de desempenho

Compressão do Femur 9.07kN @ 1ms 7.56kN @≥10ms* (Limite de fratura do

femur [4])

Deslocamento compressivo de deslizamento do joelho 15mm*

(Limite de falha do ligamento [4,7])

(*Limites EEVC)

Nota: Os esforços de compressão do femur são avaliados a partir gráficos de valores cumulativos, com os limites sendo função do tempo. O ponto mínimo da curva desse gráfico fornece o valor desejado.

4.5. Limites biomecânicos toleráveis para tíbia

Limite superior de desempenho

"Índice Tíbia " 0.4

Compressão da Tíbia 2kN

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Baixo desempenho e limite inferior de desempenho

"Índice Tíbia " 1.3*

Compressão da Tíbia 8kN* (10% Risco de fratura [4,8])

(*Limite EEVC)

4.6. Limites biomecânicos toleráveis para pés/tornozelos

Limite superior de desempenho

Recuo máximo do Pedal 100mm

Limite inferior de desempenho

Recuo máximo do Pedal 200mm

Notas:

1. O deslocamento do Pedal é medido para todos os pedais sem carga aplicadas a eles.

2. Se algum pedal é projetado para desarmar sua montagem durante o impacto, não é considerado o deslocamento do mesmo, desde que ele mantenha uma significante resistência ao movimento.

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5. REFERÊNCIAS

[1] Archimedes Azevedo Raia Jr. (2005). A RESPONSABILIDADE PELOS ACIDENTES DE TRÂNSITO SEGUNDO A VISÃO ZERO. Universidade Federal de São Carlos-UFSCar;

[2] Seiffert, Ulrich; Wech, Lothar (2003). Automotive Safety Handbook. SAE International. ISBN-13: 978-0768009125. 206p;

[3] http://www.estradas.com.br/materia_air_bag/materia_air_bag.htm, acesso em 16/11/2010;

[4] http://carsworldblog.com/safety/car-airbags-interesting-facts, acesso em 23/11/2010;

[5] http://www.lotpro.com/blog/2009/08/12/thank-you-nils-bohlin/, acesso em 23/11/2010;

[6] ASSESSMENT PROTOCOL – ADULT OCCUPANT PROTECTION, EUROPEAN NEW CAR ASSESSMENT PROGRAMME (Euro NCAP), Version 5.2, June 2010;

[6] www.latinncap.com, acesso em 26/11/2010.