Como funcionam os airbags

Autor: 
Marshall Brain
airbags

Há anos, o bom cinto de segurança era o único sistema de retenção passiva existente em nossos carros. No início, surgiram controvérsias sobre sua segurança, especialmente em relação às crianças. Mas com o tempo­ os Estados Unidos adotaram leis compulsórias para o seu uso. Estatísticas mostram que o uso do cinto de segurança tem salvo milhares de vidas que poderiam ser perdidas nos acidentes.

Como os cintos de segurança, os airbags – bolsas infláveis macias que amortecem o impacto – estão sendo desenvolvidos há anos. A primeira patente de um dispositivo capaz de diminuir o impacto de aterrissagens forçadas de aviões foi requerida durante a Segunda Guerra Mundial. Os primeiros airbags comerciais em automóveis apareceram nos anos 80.

Desde o ano-modelo 1998, todos os carros novos vendidos nos Estados Unidos são obrigatoriamente equipados com essas bolsas infláveis no lado do motorista e do passageiro (picapes e utilitários, um ano depois). Atualmente, as estatísticas mostram que o airbag reduz em torno de 30% o risco de morte em uma colisão frontal direta. Depois vieram os airbags montados nas portas laterais e bancos. Atualmente, além dos airbags duplos muitos carros têm seis ou oito airbags. Assim como no caso do cinto de segurança, quando os airbags surgiram também houve polêmica em relação ao seu uso, de modo que se tornaram objetos de importantes pesquisas e testes realizados pelo governo e pela indústria norte-americana.

Neste artigo você conhecerá a ciência por trás dos airbags: como o dispositivo funciona, quais os seus problemas e para onde as pesquisas apontam.

Antes de nos prendermos aos detalhes, vamos rever sobre as leis do movimento. Para começar, sabemos que objetos em movimento têm um momento (o produto da massa pela velocidade de um objeto). A não ser que uma força externa atue sobre um objeto, ele continuará se movimentando em sua presente velocidade e direção. Os carros contam com diversos componentes, incluindo o carro em si, objetos soltos no seu interior e, claro, passageiros. Se esses objetos não estiverem seguros, eles continuarão a mover-se, independente da velocidade em que o automóvel esteja e até mesmo quando ele for parado devido a uma colisão.

Para cessar o momento de um objeto, é necessário que uma força atue sobre ele por um certo período de tempo. Quando um automóvel colide, a força necessária para parar um objeto é muito grande porque o momento do automóvel mudou instantaneamente, enquanto que o do passageiro não mudou - não há muito tempo para agir. A meta de qualquer sistema de retenção complementar é ajudar a parar o passageiro com o mínimo de dano possível.

A função de um airbag é zerar a velocidade do passageiro com pouco ou nenhum dano. As limitações com as quais o airbag opera são enormes, e ele dispõe apenas do espaço entre o passageiro e o volante ou painel e uma fração de segundo para agir. Contudo, estes espaços e tempos mínimos são preciosos caso eles permitam desacelerar o passageiro de maneira uniforme, em vez de interromper seu movimento bruscamente.

O airbag possui três componentes que o auxiliam em sua tarefa:

  • A bolsa, que é feita de um tecido fino de náilon, o qual é dobrada dentro do volante ou painel ou, em carros mais modernos, no interior do encosto do banco e da porta.

  • O sensor, que é o dispositivo que envia o comando para inflar a bolsa. Ela infla quando ocorre uma força de colisão equivalente a uma batida contra um muro de tijolos a uma velocidade entre 15 e 25 km/h (10 a 15 milhas por hora). Um interruptor mecânico é acionado quando há um deslocamento de massa que fecha um contato elétrico, informando aos sensores que houve uma colisão. Os sensores recebem essa informação através do acelerômetro, exitente em um microprocessador.
  • O sistema de inflação do airbag consiste na reação da azida de sódio (NaN3) reagir com o nitrato de potássio (KNO3) para produzir gás nitrogênio. São os fortes deslocamentos de nitrogênio quente que inflam o airbag.

O sistema de inflação do airbag é parecido com um propulsor sólido de foguete (veja mais em Como funcionam os motores de foguetes). O sistema do airbag detona um propelente sólido, que queima extremamente rápido para criar um grande volume de gás que infla a bolsa. Essa bolsa então explode de dentro de seu compartimento a aproximadamente 320 km/h (200 m/h) - mais rápido do que um piscar de olhos! Um segundo mais tarde, o gás dissipa-se rapidamente através de minúsculos furos na bolsa, que logo esvazia para que você consiga se mover.



O airbag e o sistema de inflação armazenados dentro do volante


O sistema de inflação usa um propelente sólido e um acendedor

Mesmo que o processo inteiro aconteça em apenas quatro centésimos de segundo, é tempo suficiente para ajudar a prevenir ferimentos sérios. A substância tipo pó liberada pelo airbag é composta por amido de milho comum ou talco, usados pelos fabricantes de airbag para mantê-lo maleável e lubrificado enquanto estiver armazenado.

Segundo a revista Scientific American:

    A idéia de usar uma almofada que infla rapidamente para prevenir ferimentos em colisões tem uma longa história antes do Departamento de Transportes do Estados Unidos solicitar, nos anos 80, que o equipamento fosse adaptado para o uso em automóveis. A primeira patente de um dispositivo inflável que diminuísse o impacto de aterrissagens forçadas em aviões foi registrada durante a Segunda Guerra Mundial.

Os primeiros esforços para adaptar o airbag para o uso em carros apresentaram problemas devido aos preços abusivos e obstáculos técnicos que envolviam o armazenamento e liberação de gás comprimido. Para saber da viabilidade do airbag em carros foi feita uma pesquisa que abordava as seguintes informações:

  • Se haveria espaço suficiente dentro de um carro para um recipiente de gás.
  • Se o gás permaneceria contido sob alta pressão por toda a vida útil do carro.
  • Como a bolsa poderia se expandir rápida e confiavelmente, com uma variedade de temperaturas em ação e sem emitir um som capaz de lesionar a audição.

Era preciso encontrar uma maneira de desencadear uma reação química que produzisse o nitrogênio necessário para inflar a bolsa. Nos anos 70, pequenos infladores de propelente sólido solucionaram esse problema.

Nos primórdios do airbag para carros, especialistas alertaram para o fato de que o novo dispositivo deveria ser usado juntamente com o cinto de segurança. Cintos de segurança ainda eram completamente necessários porque os airbags operavam apenas em colisões frontais a mais de 15km/h. Portanto, somente os cintos poderiam ajudar em caso de choques e colisões laterais (embora atualmente airbags laterais sejam mais comuns), colisões traseiras e impactos mais leves. Mesmo com o avanço da tecnologia, os airbags são eficientes somente quando usados em conjunto com um cinto de segurança de três pontos!

Não demorou para observarem que a força de um airbag pode machucar quem estiver muito próximo a ele. Pesquisadores definiram que a zona de risco para o airbag do motorista são os primeiros 5 a 8 centímetros de inflação. Desta forma, posicionar o motorista a uma distância de 25 centímetros do airbag proporciona uma perfeita margem de segurança. Meça a distância do centro do volante até a região do seu osso esterno. Se você costuma sentar a menos de 25 centímetros de distância, você pode ajustar sua posição de direção das seguintes maneiras:

  • Mova seu assento para trás o máximo possível, de modo que ainda consiga alcançar os pedais confortavelmente.
  • Incline ligeiramente o encosto de seu assento. Embora o modelo dos carros varie, a maioria dos motoristas consegue alcançar o volante a uma distância de 25 centímetros mesmo com o assento do motorista deslocado completamente para a frente. Mas se a inclinação do assento dificultar a visão da estrada, você pode elevar-se usando o sistema de elevação do assento (nem todos os automóveis dispõem disso) ou uma almofada firme e não escorregadia para conseguir o mesmo efeito.
  • Direcione o airbag para o seu peito, e não para sua cabeça ou pescoço, baixando o volante de direção. Mas isso só funciona em carros com volante ajustável.

As regras são diferentes para crianças. O airbag pode ferir seriamente ou mesmo matar uma criança que esteja sem cinto de segurança e sentada muito próxima ou for arremessada contra o painel durante uma freada repentina. Especialistas concordam que os seguintes pontos de segurança são importantes:

  • Crianças abaixo de doze anos devem viajar afiveladas em uma cadeira própria para sua idade, instalada no banco traseiro do carro.
  • Bebês em cadeiras infantis voltadas para trás (abaixo de um ano de idade e com menos de 10 kg) nunca devem viajar em bancos dianteiros que tenham airbag do lado do passageiro.
  • Se uma criança acima de um ano precisar viajar no banco dianteiro que tenha airbag do lado do passageiro, deverá estar em uma cadeira de segurança voltada para frente sobre um assento com sistema de elevação ou com um cinto de segurança de três pontos de ajuste apropriado, e o banco deve ser deslocado ao máximo para trás.

*Vale lembrar que a legislação brasileira de trânsito não permite crianças nos bancos dianteiros, a menos que o veículo não tenha banco traseiro (Resolução n° 15 do Conselho Nacional de Trânsito, de 06/02/98).

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