Os ensaios de impactos frontais em veículos

As colisões determinam a gravidade dos acidentes automobilísticos. O impacto absorvido pelo veículo e as suas consequências é que pode dar as pistas de como estarão as vítimas dentro ou até mesmo fora dos automóveis, aquelas que forem lançadas para fora dos veículos.

batida2Da Redação –

A colisão frontal é uma das mais comuns nos acidentes de trânsito, e podem gerar consequências graves aos ocupantes dos veículos. Nesse tipo de acidente, os corpos dos adultos geralmente são projetados para cima e as crianças (pessoas menores em sua estatura) para baixo.

As consequências no organismo das vítimas são, em sua maioria, na parte da cabeça e tórax, sendo mais comumente observado como o traumatismo cranioencefálico, ou seja, quando o crânio sofre uma fratura, quando vai ao encontro com outras partes fixas do veículo, vidros, portas, colunas, outras pessoas, etc. O tórax colide geralmente com o volante do veículo, fazendo com que o pulmão e coração sejam comprimidos gerando uma contusão cardíaca e pulmonar.

Nas trajetórias, os ocupantes continuam a se mover para baixo e para frente, em direção ao painel, ou os ocupantes do banco de trás, colidem com a pessoa sentada no banco à sua frente e às laterais dos veículos. Dessa forma, podem ser geradas lesões com esse tipo de batida, como uma fratura da coluna cervical, uma fratura no tórax ou pneumotórax, uma ruptura traumática da aorta, lesão de baço e fígado, fratura posterior/lesão de quadril e ou joelho.

Na colisão traseira, que é uma das mais perigosas nos acidentes de trânsito, o veículo recebe a energia de impacto em sua traseira, sendo esta convertida em uma rápida aceleração e desaceleração, quase ao mesmo tempo, o que comumente é conhecido como efeito chicote. Ele é responsável por lesar principalmente a coluna cervical.

Isso gera consequências muitas vezes irreparáveis. Por isso, o encosto de cabeça foi legalmente exigido como equipamento obrigatório em todos os veículos, o que visa diminuir a ação deste fenômeno. Nesse tipo de acidente, ocorre a lesão da coluna cervical e a lesão de partes moles do pescoço.

Para ajudar a incentivar ainda mais melhorias na proteção contra colisões frontais, alguns ensaios são feitos do lado do motorista. O ensaio é projetado para replicar o que acontece quando o canto frontal esquerdo de um veículo colide com outro veículo ou um objeto como uma árvore ou um poste de eletricidade. Esse ensaio de colisão é um desafio para alguns projetos de cintos de segurança e airbags porque os ocupantes se movem tanto para frente quanto para o lado do veículo.

No ensaio frontal de pequena sobreposição do lado do motorista, um veículo viaja a mais de 60 km/h em direção a uma barreira rígida de 1,5 m de altura e um manequim Hybrid III representando um homem de tamanho médio está posicionado no banco do motorista. 25% da largura total do veículo atinge a barreira no lado do motorista. Atualmente, a maioria dos carros tem gaiolas de segurança que encapsulam o compartimento do ocupante e são construídas para suportar colisões frontais e colisões frontais moderadas sobrepostas com pouca deformação.

Ao mesmo tempo, as zonas de esmagamento ajudam a gerenciar a energia de colisão para reduzir as forças no compartimento do ocupante. As principais estruturas da zona de esmagamento estão concentradas nos 50% da frente. Quando uma colisão envolve essas estruturas, o compartimento do ocupante é protegido contra intrusão e os airbags dianteiros e os cintos de segurança podem efetivamente restringir e proteger os ocupantes.

Normalmente, os pequenos choques frontais sobrepostos afetam principalmente as bordas externas do veículo, que não são bem protegidas pelas estruturas da zona de esmagamento. As forças de colisão vão diretamente para a roda dianteira e para o sistema de suspensão.

Não é incomum que a roda seja forçada para trás na área dos pés, contribuindo para ainda mais intrusão no compartimento do ocupante e resultando em ferimentos graves nas pernas e nos pés. Para fornecer proteção efetiva em pequenos acidentes de sobreposição, a gaiola de segurança precisa resistir a forças de impacto que não são temperadas por estruturas de zona de esmagamento. A ideia de alargar essas estruturas poderia ajudar.

O contato entre o ocupante e as partes duras e intrusas do compartimento de passageiros é a principal causa de ferimentos graves e fatais para ocupantes adultos de carros. A velocidade de teste de 64 km/h representa uma colisão de carro com outro, com cada carro viajando a cerca de 55 km/h e colidindo com 50% de sua largura.

A diferença de velocidade é devida à energia absorvida pela face deformável. A pesquisa de acidentes mostrou que essa velocidade de impacto cobre uma proporção significativa de acidentes graves e fatais. Ao impedir a intrusão, as chances de o ocupante impactar no interior do carro são minimizadas com o espaço restante para que o sistema de retenção funcione efetivamente. Os airbags montados no volante e no painel são uma parte importante do sistema de retenção do motorista.

Na maioria dos carros, o sistema de retenção não consegue impedir que os joelhos dos ocupantes do banco dianteiro afetem o rosto. Os especialistas incentivam a remoção de estruturas perigosas das áreas que os joelhos podem impactar. Os impactos fortes no joelho podem causar lesões no próprio joelho e podem ser transmitidas pela coxa até a articulação do quadril e a pélvis.

Essas partes do esqueleto que carregam a carga são suscetíveis a lesões incapacitantes graves e de longo prazo. Para minimizar as lesões, a ideia é a redução da intrusão da área dos pés e um maior controle do deslocamento dos pedais.

As lesões produzidas pelo impacto das colisões laterais também são muito graves, devido à proximidade dos ocupantes com a parte atingida, sendo as ferragens dos veículos, estilhaços de vidros e o impacto com os outros ocupantes do veículo, o grande causador de lesões. As principais partes de um corpo atingidas por este tipo de acidente constituem geralmente com a rotação de pescoço, bem como lesões na parte lateral do corpo, como braços, pernas, costelas, etc.

Nesse tipo de acidente, pode ocorrer entorse contra lateral do pescoço, fratura da coluna cervical, tórax instável lateral, ruptura traumática da aorta, ruptura do diafragma, lesões do baço, fígado e rim, fratura de pelve (quadril). Por fim, na colisão angular, as forças exercidas sobre os veículos vêm de várias partes, fazendo com que a trajetória dos corpos seja atirada para baixo e para cima e o veículo fique inclinado. Suas lesões são as mesmas proporcionadas na colisão frontal e lateral.

A NBR 15300-1 de 08/2013 – Veículos rodoviários automotores — Proteção ao ocupante — Ensaios de impacto frontal – Parte 1: Requisitos de desempenho estabelece os requisitos de desempenho que devem ser atendidos durante os ensaios de impacto frontal com 100% de sobreposição ou ensaios de impacto frontal com 40% de sobreposição. Aplica-se aos automóveis e às camionetas deles derivadas. Para o ensaio de impacto frontal, o veículo deve ser ensaiado utilizando, à escolha do fabricante do veículo, a NBR 15300-1 em conjunto com a NBR 15300-2 ou a NBR 15300-3.

Caso o fabricante opte pela NBR 15300-2, a aplicação da norma é limitada a automóveis e camionetas deles derivadas que não excedam 2.495 kg em ordem de marcha. Caso o fabricante opte pela NBR 15300-3, a aplicação da norma é limitada a automóveis e camionetas deles derivadas que não excedam 2.500 kg de peso bruto total.

Para os procedimentos de ensaio, conforme as NBR 15300–2 e NBR 15300–3, deve-se fazer os ajustes do habitáculo, conforme Anexo A (ver figura abaixo). Os veículos com manequins de ensaio conforme Anexo B e instrumentados conforme NBR 7335 devem atender aos requisitos de proteção ao ocupante.

batida3

Os manequins instalados nas posições dianteiras laterais devem atender aos requisitos, quando o veículo for submetido a impacto frontal com 100 % de sobreposição, conforme a NBR 15300-2. Todas as partes do manequim de ensaio devem ficar contidas nos limites das superfícies externas do habitáculo. O critério de lesão da cabeça (HIC) não pode exceder 1.000 em 36 ms.

A aceleração resultante do tórax não pode exceder 60 g. A compressão do tórax relativa à coluna vertebral não pode exceder 76 mm. A força transmitida axialmente através dos fêmures não pode exceder 10 kN. A força de cisalhamento Fx e o momento fletor My devem ser medidos durante todo o ensaio, conforme Anexo C.

Durante o ensaio a força axial Fz pode ser de tração ou compressão, enquanto o momento no côndilo occipital pode ser de flexão ou extensão. Isto resulta em quatro possibilidades de carregamento para o Nij – Neck injury criterion que é a expressão calculada a partir das forças de tensão e compressão do pescoço na direção do eixo “z” (Fz) e do momento do pivô do pescoço – Mocy: Nte: tração-extensão, Ntf: tração–flexão, Nce: compressão-extensão ou Ncf: compressão-flexão.

As constantes definidas pelos valores críticos da força axial de compressão (Fzc) e do momento em torno do eixo y (Myc) para o cálculo do Nij são: Fzc = 6806 N, quando Fz for de tração; Fzc = 6160 N, quando Fz for de compressão; Myc = 310 N.m, para momento de flexão; Myc = 135 N.m, para momento de extensão. A expressão para o cálculo do Nij é Nij = (Fz/Fzc) + (Mocy/Myc).

A cada momento somente uma das quatro condições de carga ocorre e o valor do Nij correspondente àquela condição é computado e os modos de carregamento restantes devem ser considerados iguais a zero. Os quatro valores do Nij não podem exceder 1,0 em qualquer momento durante o ensaio.

A força de tração Fz, medida na célula de carga superior, não pode exceder, em qualquer momento, a 4.170 N. A força Fz de compressão, medida na célula de carga superior, não pode exceder, em nenhum momento, 4.000 N. Se houver vazamento contínuo do líquido de combustível no sistema de alimentação, incluindo o sistema de partida a frio, se aplicável, após o ensaio, a taxa de vazamento não pode exceder 28 g/min; se o líquido do sistema de combustível misturar com líquidos provenientes de outros sistemas e não for possível separá-los uns dos outros e identificá-los com facilidade, o volume total do derramamento contínuo deve ser determinado em função de todos os líquidos coletados.

Os manequins instalados nas posições dianteiras laterais e os critérios de comportamento funcional do veículo devem atender aos requisitos, quando o veículo for submetido a impacto frontal com 40% de sobreposição, conforme NBR 15300-3.

batida6

Quanto aos manequins, instalar, em cada um dos bancos laterais dianteiros, manequins correspondentes às especificações do Hybrid III 2, equipados com a parte inferior das pernas instrumentadas com tornozelo 45°. Para o registro dos dados necessários à determinação dos critérios de comportamento funcional, os manequins devem ser equipados com sistemas de medição que atendam às especificações da NBR 7335.

Os tornozelos dos manequins devem ser certificados de acordo com os procedimentos descritos na NBR 15300-3:2005 Anexo B. O veículo deve ser ensaiado com os sistemas de retenção do ocupante fornecidos pelo fabricante. Todas as medições necessárias para a verificação dos critérios de desempenho devem ser efetuadas com os sistemas de medição especificados na NBR 7335.

Os demais parâmetros coletados devem ser gravados através de canais de dados independentes, com as classes de frequência do canal (CFC) indicadas em seguida. Para medições na cabeça do manequim, a aceleração a do centro de gravidade deve ser calculada a partir dos componentes de aceleração medidos segundo os três eixos, com uma CFC de 1.000.

Para medições no pescoço do manequim: o esforço axial de tensão e o esforço de cisalhamento para frente e para trás na interface pescoço/cabeça devem ser medidos com CFC de 1.000; o momento fletor sobre um eixo lateral na interface pescoço/cabeça deve ser medido com CFC de 600. Para medições no tórax do manequim, a compressão da caixa torácica entre o esterno e a coluna vertebral deve ser medida com CFC de 180.

A NBR 15300-2 de 10/2005 – Veículos rodoviários automotores – Proteção ao ocupante – Ensaios de impacto frontal – Parte 2: Procedimento de ensaio de impacto frontal com 100% de sobreposição estabelece o procedimento de ensaio de impacto frontal com 100% de sobreposição. Para os procedimentos de ensaio, na instalação e condições de ensaio, realizar o impacto de um veículo deslocando-se longitudinalmente para frente, com velocidade não inferior a 48 km/h no momento da colisão. Nos ensaios onde a velocidade for superior e o veículo atender aos requisitos, o ensaio será considerado satisfatório.

O impacto deve ser realizado contra uma barreira fixa, rígida e perpendicular à linha da trajetória do veículo. O veículo de ensaio deverá ser representativo da produção de série, deverá incluir todos os equipamentos disponíveis e estes devem estar em perfeita ordem de funcionamento. Alguns componentes podem ser substituídos pelas massas equivalentes, principalmente onde esta substituição não tenha efeito significativo nos resultados coletados.

A massa de ensaio do veículo (Mt) deve ser igual à massa do veículo em ordem marcha + [massa útil máxima indicada – (68 kg x nº assentos designados)] + (nº de manequins x massa do manequim). Para massa do veículo em ordem de marcha e massa útil máxima indicada, ver NBR 6070.

A condição de massa do veículo para ensaio deve ser equivalente à condição de massa útil máxima indicada já contendo a instrumentação necessária. Tanto na condição de recebimento do veículo quanto na condição de carregamento máximo, devem ser efetuadas medições em pontos de referência na carroçaria (logo acima de cada vão das caixas de roda) em relação a uma superfície plana horizontal.

O veículo na condição de ensaio deve apresentar distâncias iguais à condição de recebimento ou de carregamento máximo ou estar proporcionalmente entre elas. A massa resultante do veículo de ensaio deve ser indicada no relatório. Os ajustes do habitáculo dos passageiros deve ser conforme a NBR 15300-1.

Para a regulagem do sistema de retenção, com o manequim de ensaio em sua posição indicada de assento, conforme determinado pelos requisitos especificados na NBR 15300-1, posicionar o cinto de segurança ao manequim de ensaio, afivelando seu fecho. Tirar toda folga do cinto subabdominal. Puxar o cadarço do cinto de segurança da parte superior do tronco para fora do retrator e deixar que ele se retraia. Repetir esta operação quatro vezes.

Aplicar uma carga de tensão de 9 N a 18 N no cadarço do cinto de segurança subabdominal. Se o sistema do cinto de segurança for equipado com um dispositivo dissipador de tensões, introduzir o máximo de folga no cadarço do cinto de segurança recomendado pelo fabricante e descrito no manual do proprietário do veículo da parte superior do tronco do manequim de ensaio.

Se o sistema do cinto de segurança não estiver equipado com um dispositivo dissipador de tensões, deixar que o excesso de cadarço no cinto do ombro seja retraído pela força de retração do retrator do cinto de segurança. Instalar em cada um dos bancos laterais dianteiros os manequins correspondentes às especificações do Hybrid III1, equipados com a parte inferior das pernas instrumentadas com tornozelo 45º. Para o registro dos dados necessários à determinação dos critérios de comportamento funcional, os manequins devem ser equipados com sistemas de medição que atendam à NBR 7335.

A NBR 15300-3 de 10/2005 – Veículos rodoviários automotores – Proteção ao ocupante – Ensaios de impacto frontal – Parte 3: Procedimento de ensaio de impacto frontal com 40% de sobreposição estabelece o procedimento de ensaio de impacto frontal com 40% de sobreposição. Para os procedimentos de ensaio, instalação e condições de ensaio, a área de ensaio deve ser grande o bastante para acomodar a pista na qual o veículo é tracionado, a barreira de impacto e as instalações técnicas necessárias para o ensaio. A última parte da pista (no mínimo 5 m anteriores à barreira de impacto) deve ser horizontal, plana e uniforme.

A face frontal da barreira de impacto consiste em uma estrutura deformável conforme definida no anexo A. A barreira deformável é fixada a uma massa não inferior a 70.000 kg, que deve ser ancorada ao solo ou fixada, se necessário, a dispositivos adicionais para restringir seu movimento.

A barreira deformável deve ser fixada perpendicularmente (± 1°) no sentido da trajetória do veículo e sua face frontal vertical dentro de ± 1°. A orientação da barreira deve ser de tal forma que o primeiro contato do veículo com a barreira seja o lado da coluna de direção. O veículo deve colidir com a face da barreira em ponto situado a 40% da largura total do veículo, com desvio máximo admissível de ± 20 mm (ver figura abaixo).

batida4

O veículo de ensaio deve ser representativo da produção de série, deve incluir todos os equipamentos disponíveis e estes devem estar em perfeita ordem de funcionamento. Alguns componentes podem ser substituídos pelas massas equivalentes em que esta substituição não tenha efeito significativo nos resultados coletados.

A massa do veículo a ser submetido ao ensaio sem instrumentação deve ser a massa do veículo descarregado. O tanque de combustível deve ser abastecido com a quantidade de água equivalente a (90 ± 1)% em massa da capacidade do reservatório de combustível especificada pelo fabricante.

Todos os sistemas restantes que possuem fluidos podem estar vazios, neste caso a massa dos líquidos deve ser cuidadosamente compensada. A massa dos equipamentos de medição instalados no veículo de ensaio não deve exceder 25 kg.

Caso exceda este valor, adequar a massa total do veículo reduzindo-se o conteúdo de componentes do veículo de forma que não tenha efeito significativo nos resultados medidos. A massa dos instrumentos de medição não deve alterar a distribuição de carga entre os eixos por mais de 5%, não excedendo 20 kg. A massa resultante do veículo de ensaio deve ser indicada no relatório.

batida5

Conforme a figura acima, a barreira deformável deve ser fixada de forma rígida na extremidade de uma massa que não seja inferior a 7 x 10–4 kg ou a alguma estrutura colada a ela. O dispositivo de fixação da face da barreira deve ser tal que o veículo não venha a entrar em contato com qualquer peça da estrutura a mais de 75 mm da superfície superior da barreira (excluindo o flange superior) durante qualquer estágio do impacto4).

A face dianteira da superfície, à qual a barreira deformável está ligada, deve ser plana e contínua ao longo da altura e da largura da face, e deve ser vertical em ± 1°, e perpendicular a ± 1° do eixo da pista de aproximação. A superfície do dispositivo de fixação não deve ser deslocada em mais de 10 mm durante o ensaio.

Se for necessário, os dispositivos adicionais de ancoragem ou de parada devem ser utilizados para impedir o deslocamento do bloco de concreto. A extremidade da barreira deformável deve ser alinhada com a extremidade do bloco de concreto que for adequada, ao lado do veículo a ser ensaiado.

A barreira deformável deve ser fixada no bloco de concreto por meio de dez parafusos, sendo cinco no flange de montagem superior e cinco na base. Estes parafusos devem ter pelo menos 8 mm de diâmetro. Tiras de aperto em aço devem ser utilizadas nos flanges de montagem superior e inferior.

Estas tiras devem ter 60 mm de altura e 1 000 mm de largura, e ter uma espessura de pelo menos 3 mm. Cinco orifícios livres de 9,5 mm de diâmetro devem ser furados nas duas tiras, a fim de corresponder àqueles na montagem do flange na barreira. Nenhuma das peças de fixação deve falhar no ensaio de impacto.



Categorias:Metrologia, Normalização

Tags:, , , , , , ,

Deixe uma resposta

%d blogueiros gostam disto: