Obrigatório para 100% dos veículos de linha leve, airbag demanda conhecimento e cuidados

O acionamento do airbag não ocorre obrigatoriamente em qualquer tipo de colisão, na verdade um fator preponderante para a ativação dos mesmos é o quanto o veículo desacelera-se durante um acidente, sendo que uma colisão frontal a 30 Km/h já pode causar acionamento das bolsas. Além disso, o ângulo do impacto também é uma informação preponderante para que o sistema decida quais sistemas de proteção atuaram. Tudo isso ocorre em frações de segundos, e devido à mais alta complexidade tecnológica desenvolvida continuamente a fim de tornar o Sistema cada vez mais eficaz.

Dessa forma, nada mais coeso que abordar um Sistema de Airbag e enfatizar os principais itens que o constitui, de forma que mesmo resumidamente, porém detalhada, possamos disponibilizar o máximo de informações possíveis aos leitores.

UNIDADES DE CONTROLE

As principais funções de uma Unidade de Controle para Airbag referem-se a monitorar, continuamente, a funcionalidade do sistema, informando o condutor, através de Painel de Instrumentos, sobre possíveis problemas. Além de manter-se em conexão constante com diversos sensores e dispositivos atuadores, como as bolsas e os cintos pré-tensionadores. 

A Unidade de Controle processa os sinais enviados pelos sensores e realiza uma série de algoritmos baseados nas diversas informações recebidas, e tudo isso visando estabelecer quais dispositivos serão acionados e qual o melhor momento de iniciar o processo de ignição dos mesmos. 

A fim de garantir um funcionamento adequado do sistema, os mesmos possuem em seu interior um Capacitor de Partida, sua finalidade é garantir seu funcionamento, mesmo que o sistema de alimentação de energia elétrica do veículo se danifique durante a colisão. Esse Capacitor de Partida é constantemente carregado, com uma tensão de até 40 V, através de um Conversor de Tensão para tal finalidade.

A Unidade de Controle ainda mantêm comunicação com as demais Unidades de Controle do veículo, como Injeção Eletrônica, Sistema de Conforto, ABS, entre outras, e tudo isso através de uma comunicação de rede. A finalidade de tais conexões está na atuação conjunta dos vários sistemas em caso de uma colisão.

SENSORES DE COLISÃO

Sensores de colisão de um sistema de airbag atuam de forma independente entre eles, e possuem a finalidade de verificar uma desaceleração brusca do veículo em diferentes sentidos, para, somente então, enviar um sinal elétrico ao Módulo de Controle para que o mesmo inicie todo processo de atuação do Sistema. Os mesmos podem ser encontrados no interior do Módulo de Airbag ou distribuídos, estrategicamente, por todo veículo.

Um Sensor de Colisão convencional consiste, basicamente, de um acelerômetro micromecânico e um sistema microcontrolado responsável por enviar informações ao Módulo de Controle.

Basicamente, tal acelerômetro funciona de forma semelhante a um Capacitor variável. Na variação de uma capacitância muitos podem pensar em placas móveis que se distanciam e aproximam-se entre elas. E não estão errados, porém, no caso deste sensor, em especial, as placas são presas ao suporte, e este sim, tende a distender-se no momento de uma colisão, causando variação do funcionamento dos capacitores. E tudo isso graças ao fato do suporte ser preso a uma pequena massa de silício de significante maleabilidade. Enfim, a distensão do silício provoca a aproximação das placas causando uma variação capacitiva, e originando um sinal digital, que é enviado à Unidade de Controle, para que o mesmo atue. A massa de silício deslocada é muito pequena, o que possibilita fornecer as informações ao Sistema em poucos milissegundos. 

SENSOR SAVING

Porém, deixar o acionamento de um Sistema de Airbag totalmente sob responsabilidade de uma transmissão digital de sinais poderia torná-lo impreciso e duvidoso, uma vez que todos os sistemas veiculares estão sujeitos a sofrerem com perturbações de natureza eletromagnética, o que poderia causar uma deficiência na atuação ou até mesmo uma detonação involuntária.   

Dessa forma foi adicionada, ao Módulo de Controle do Airbag, uma chave eletromecânica de segurança, sistema também denominado Sensor Saving, que consiste de um interruptor formado por lâminas e um imã com deslocamento controlado por mola. Esta chave é regulada de forma que em condições normais de condução o fechamento dos contatos não ocorra. Esta chave é ligada em série aos sensores de colisão frontais. Para que este sistema atue durante o impacto, a desaceleração deve corresponder, aproximadamente, ao dobro da força de aceleração da gravidade. 

Em condições normais, o imã é mantido em repouso e preso à mola no interior de um tubo preenchido por resina e totalmente fechado, o que inviabiliza seu reparo após a colisão. Um impacto faz com que o imã aplique uma força contrária sobre a mola, deslizando-se, comprimindo-a e, finalmente, possibilitando o fechamento das lâminas de contato e a condução de um sinal, que após isso é devidamente amplificado e enviado ao dispositivo de ignição do airbag no interior da Unidade de Controle. 

COMO FUNCIONAM AS BOLSAS DE AIRBAG?

Tratam-se de dispositivos desenvolvidos com apurada precisão, e isso comprova-se pelo fato que foram necessárias aplicações de duas Ciências distintas para seu funcionamento, ou seja, a Eletricidade e a Química.

Vale dizer que todas as bolsas de um Sistema de Airbag convencional possuem o mesmo princípio de funcionamento, sejam bolsas frontais, laterais, superiores, destinadas proteção de joelhos, enfim, seu processo de detonação é o mesmo, e seu tempo médio de detonação está na faixa de 30 ms. Logo após inflarem, são devidamente esvaziadas através dos orifícios estratégicos localizados na parte traseira das mesmas.

Uma bolsa de Airbag, que nunca tenha sido inflada, possui em seu interior uma Câmara de Combustão contendo algumas “cápsulas” formadas pelos compostos químicos Nitrato de Potássio e Nitreto de Sódio. Em caso de acionamento dos Sensores de Colisão, um dispositivo de ignição na Unidade de Controle provoca o acionamento do Capacitor de Descarga e o mesmo emite um sinal elétrico até os pinos de contato das bolsas, que estão interligados entre si por um filamento metálico extremamente fino, e também localizados no interior da Câmara de Combustão.

O sinal elétrico, devido sua alta energia dissipada pelo Capacitor, percorre tal filamento metálico com uma corrente aproximada de 800 mA até que o mesmo atinja o calor suficiente para iniciar a reação dos compostos químicos citados anteriormente, apresentando como resultado final o surgimento de Partículas de Sódio e Gás Nitrogênio.

O Gás Nitrogênio expande-se a uma velocidade aproximada de 300 Km/h e sob uma temperatura entre 600°C e 800°C, ou seja, condições preocupantes em relação aos ocupantes do veículo, já que os mesmos poderiam sofrer sérias queimaduras durante o contato com a bolsa de nylon e também devido aos vapores que fluiria da mesma através dos orifícios de escape. Levando-se em consideração tais agravantes, filtros metálicos foram devidamente projetados e montados na saída da Câmara de Combustão, e sua função resume-se a reduzir a temperatura do Gás antes do processo de expansão. Com isso torna-se possível o resfriamento do Gás para uma temperatura entre 60°C e 80°C, e somente depois o Gás tende a fluir, com uma pressão de 120 bar, e inflar a bolsa de nylon, porém, de forma segura já que o risco de queimaduras graves aos ocupantes é reduzido significativamente.

CINTOS PRÉ-TENSIONADORES

Os pré-tensionadores de Cintos de Segurança possuem, como função, auxiliar os Sistema de Airbag em um contexto geral. Tratam-se de dispositivos de ação rápida que, diante de uma colisão, tendem a exercer um movimento rotacional através de um sistema mecânico de “catracas não retráteis”, no qual uma força contrária é aplicada ao ocupante do veículo, em relação ao encosto do seu próprio assento. Tudo isso ocorre em frações de segundos, devido ao sistema de ignição ativado pela própria Unidade de Controle, após constatação de uma colisão. Um sinal elétrico é enviado a cada um dos Cintos Pré-Tensionadores para que, através da passagem de corrente elétrica, ative a reação de um composto químico altamente explosivo e, conseqüentemente, origine uma força necessária para contrair e enrolar todo comprimento de cinto possível, mantendo-o devidamente travado com auxílio de um sistema mecânico específico.

“ACIONAR OU NÃO ACIONAR. EIS A QUESTÃO”

Muitas vezes um veículo desmorona de um barranco, e o Airbag não funciona. Falha no Sistema? Nem sempre. Este resumo trata de forma simplificada e resumida os Itens de um Sistema de Airbag, mas em nenhum momento impõe qualquer fator de funcionalidade.

Uma colisão basicamente desencadeia uma transformação linear das variáveis de entrada – velocidades dos veículos antes da colisão, momento de inércia, posições e atitudes iniciais, ângulo de colisão, coeficientes de atrito, coeficientes de restituição e interpenetração – por meio de uma matriz que contém tais informações sobre a geometria do problema. Essas serão então as entradas iniciais do algoritmo, que, segundo um modelo apropriado, em que se aplicam leis da Dinâmica, calculará a trajetória dos veículos até o instante de parada e os melhores procedimentos a serem tomados pelo sistema. Nem sempre um acionamento do sistema é a melhor opção, muito pelo contrário, pois às vezes pode agravar ainda mais os riscos aos ocupantes.

“DIAGNÓSTICO E MANUTENÇÃO”

Na próxima edição, abordaremos os principais cuidados a serem observados na manutenção dos sistemas de airbags; e precauções importantes nos procedimentos de diagnóstico para evitar avarias e acidentes graves no manuseio destes equipamentos.