LEGO Airbag

lego airbagEl airbag (también llamado en español “bolsa de aire”) es un sistema de seguridad pasiva que podemos encontrar en la mayoría de automóviles modernos. En caso de colisión, una serie de sensores detectan el impacto, y activan un dispositivo de inflado que hincha una serie de bolsas de nylon cuyo fin es amortiguar el golpe de los pasajeros contra el interior del vehículo. Se trata de una medida de seguridad que reduce la posibilidad de lesiones mortales en un 30%, siempre y cuando se use de forma complementaria al cinturón de seguridad, ya que sin él puede producir lesiones mayores.

El montaje del airbag es muy simple. No se tiene en cuenta el montaje del coche. Se trata de un experimento sencillo que nos permite explorar las posibilidades del sistema neumático con LEGO y que podemos incorporar en múltiples montajes.

airbagEl funcionamiento es el siguiente:

  • Una serie de sensores repartidos alrededor del vehículo detectan el impacto, ya sea frontal o lateral, dependiendo del grado de seguridad del sistema.
  • Al detectar el golpe, se activa el sistema de inflado que consiste en una reacción química que libera nitrógeno a alta presión.
  • El gas infla en 30 milisegundos las bolsas de nylon que se interponen entre el ocupante del vehículo y las diferentes partes del vehículo para amortiguar el impacto.

Hoy en día podemos encontrar vehículos con un gran número de airbags que se despliegan desde el volante, el salpicadero, las puertas o la parte posterior de los asientos delanteros. También se está investigando con nuevos sistemas para coches descapotables, para el centro del asiento trasero o sobre la bandeja del maletero, e incluso para motocicletas de gran tamaño. Gracias a unos agujeros en dispuestos detrás de cada bolsa, el aire puede salir para adaptarse a la forma del pasajero para amortiguar el golpe; sin estas perforaciones sería un objeto casi rígido y no ofrecería ninguna protección. Además, los agujeros provocan que sólo permanezca inflada unos segundos, para evitar asfixias y para permitir salir a los ocupantes del vehículo.
Aquí podemos ver un ejemplo a cámara lenta:

Los primeros modelos de airbag que se desarrollaron datan de los años 50. John W. Hetrick patentó en 1953 un modelo que consistía en una bombona de gas comprimido bajo el capó, que en caso de colisión un peso se desplazaba y abría la bombona que inflaba una serie de globos por dentro del vehículo. Ese mismo año Walter Linderer patentó otro sistema parecido pero que además se podía accionar manualmente. El problema que surgía con ambos modelos era que los globos tardaban más en inflarse que los ocupantes en golpear el interior del coche.

airbag-4Este problema se solucionó tras varios años de investigación hasta que en 1971 Mercedes-Benz hizo su primera patente del airbag actual. La rápida expansión del aire dentro del globo se solucionó llevando a cabo una explosión controlada que libera nitrógeno a 300km/h, lo suficientemente rápido para inflar la bolsa de forma efectiva. Fue necesaria mucha investigación previa para poder controlar una explosión que no provoque daños en los ocupantes que se encuentran a menos de medio metro (al fin y al cabo se usaba una reacción similar a la propulsión de un cohete). También se pudo sustituir el sistema mecánico de activación por uno electrónico, que con una chispa eléctrica hacía la detonación.

El primer coche en incorporar el airbag de serie fue el Mercedes Clase S W126 en 1981. Desde entonces no se ha detenido la investigación en airbags más efectivos y en nuevos tipos. Incluso se está expandiendo su uso para incorporarlos en la parte frontal del vehículo, para minimizar los daños en atropellos, o chalecos para motoristas que evitan lesiones en cuello y espalda.
lego airbag: airbag moto

LEGO Airbag

Desde electricBricks queremos hacer nuestra aportación y hemos ideado un sistema de airbag usando el sistema de neumática de LEGO. Podría haber venido muy bien para el caso de este vídeo:

Como coche de pruebas vamos a utilizar al vencedor de la última competición de Karts electricBricks, en donde hemos montado un pequeño sistema de airbag haciendo uso de la neumática LEGO. El airbag en sí es un globo -no es de LEGO, perdón por la herejía-, mientras que todo el resto del sistema neumática está compuesto por compresores de aire, pistones, válvulas, tanques, tubos y manómetros, y es el encargado de inflar el airbag tras el impacto. Actualmente podemos encontrar sistemas neumáticos en dos sets: el 9641Mecanismos de neumática y el 8049 - Tractor con cargador de troncos.

lego airbag: 9641-1
Para este experimento hemos usado un compresor grande conectado con tres tanques dispuestos en serie, que nos permiten almacenar suficiente aire para hinchar nuestro airbag.

Con la ayuda de un manómetro podemos ver la presión que vamos acumulando en los tanques.

lego airbag: airbag

Hemos colocado una válvula en la parte trasera del parachoques, que al chocar se desplaza hacia atrás y empuja la palanca de la válvula, abriendo el paso de aire de los tanques al airbag.

Como bolsa hemos utilizado un globo corriente sujeto al final de un tubo, y lo hemos plegado y enganchado al volante.

lego airbag: airbag

Podemos ver el conjunto neumático desplegado en la imagen siguiente:

lego airbag: Sistema neumático para el airbag

La válvula está normalmente cerrada, impidiendo el paso del aire comprimido desde los tanques al globo. Cuando abrimos la válvula el aire procedente de los tanques pasa por la vía de entrada a la de salida. La vía de escape no la empleamos puesto que el selector sólo lo hacemos conmutar en uno de los sentidos.

Lo primero que debemos hacer es cargar los tanques del sistema, que en este modelo funcionará una sola vez. Para cargar los tanques empujamos el pistón varias decenas de veces, hasta que tenemos suficiente presión en el sistema. Nosotros hemos cargado los tanques hasta llegar a unos 3 bares, aproximadamente la máxima presión que nos permiten los pistones.

En segundo lugar debemos colocar el airbag plegado en el interior del volante, de forma que al inflarse se desenrolle hacia el conductor. Con el sistema cargado lanzamos el coche contra un objeto, de forma que el impacto del parachoques contra el objeto la válvula se abre y el airbag se infla. Lo podemos ver en este vídeo:

Esperamos que os haya gustado el artículo sobre el LEGO airbag!

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