El amortiguador de impactos SMA obtiene la máxima puntuación Euro NCAP

En Europa el nivel de referencia para la certificación de los atenuadores de impacto es la EN1317. Otros estándares para el diseño y la aprobación de los atenuadores son la NCHRP y la MASH. Desde 2010, ya no se puede utilizar la norma NCHRP para la aprobación de nuevos productos, pero en EE.UU. todavía se permite la comercialización de productos testados y aprobados antes de 2010 según la norma NCHRP.

El estándar MASH, más severo que el estándar NCHRP, resulta todavía poco utilizado para el diseño de sistemas de contención para carretera. Por consiguiente, la mayor parte de los amortiguadores de choque disponibles en el mercado mundial están diseñados según los requerimientos de las normas EN1317 y NCHRP350.

Los dos estándares no son perfectamente superponibles y no pueden considerarse equivalentes. Los criterios de aceptación de la prueba de choque del estándar europeo son más estrictos que los de EE.UU. en términos de desaceleración del vehículo y de velocidad teórica de impacto de los ocupantes, en cuanto la norma europea define límites de deceleración del vehículo más bajos.

La norma estadounidense requiere realizar las pruebas de impacto utilizando como vehículo un “pick-up” de dos toneladas (2.000kg) en lugar del vehículo de 1.500 Kg obligatorio para los estándares europeos. Por eso, las condiciones de prueba del atenuador que se proporcionan por la norma de EE.UU. son más exigentes desde el punto de vista energético y estructural.

Las normas EN 1317 y NCHRP/ MASH se utilizan como referencia para el diseño y aprobación de dispositivos de contención para carretera, también en países no europeos y no americanos (EE.UU). Por lo tanto, en muchos de estos mercados, las autoridades reconocen la posibilidad de la instalación de productos probados y certificados bien según la norma EN 1317 bien según la NCHRP/MASH. Así que, en las carreteras de estos países coexisten productos diseñados de acuerdo con dos estándares diferentes, por lo que los sistemas destinados a un mismo propósito (garantizar la seguridad de los ocupantes en caso de colisión) pueden tener comportamientos diferentes en la carretera.

Hoy no existe un amortiguador de choques que cumpla bien con la norma europea EN1317 y con la NCHRP 350 de EE.UU.

La Industry A.M.S. ha desarrollado y patentado un amortiguador de alta eficiencia, que consiste en un armazón metálico que alberga celdas metálicas hexagonales en cada uno de sus módulos. La alta eficacia está garantizada por el uso de aceros con alta tenacidad que permiten, a través de la deformación plástica de las células hexagonales, la absorción de la energía cinética de los sistemas impactantes. Gracias a la estructura apanalada, Industry AMS s.r.l. ha desarrollado una familia de amortiguadores de impacto (paralelos y de ancho variable) certificados según la EN1317 para clases de velocidad 50, 80, 100 y 110 Km/h.

El uso de un sistema de absorción en células hexagonales permite una absorción de energía casi uniforme durante toda la deformación del atenuador, sin dar lugar a picos de fuerza que determinan los valores máximos de deceleración, típicos de sistemas de absorción discontinua.

La eficacia del sistema de absorción es tal que se ha decidido verificar la respuesta del atenuador de choque SMA en pruebas aún más duras como las de la norma estadounidense. Para ello, la clase de atenuadores SMA de 110 Km/h se sometió a una colisión lateral (TL 3,37) y a un impacto frontal (TL 3.31) con un “pick-up” de dos toneladas según lo prescrito por la normativa para el nivel NCHRP TL3, correspondiente a una velocidad de 100 Km/h.

La decisión de probar la clase de atenuadores de 110 kilometros/h según los requisitos del nivel de contención TL3 de NCHRP 350 es atribuible al hecho de que las clases, TL3 según NCHRP y 110 Km/h según EN1317, tienen un nivel de ahorro de energía similar (700 kJ para la clase de 110 en 1317 y 770 kJ para la clase de TL3 de NCHRP 350). En el caso de impacto frontal, a pesar de que no se requiera expresamente por la norma NCHRP 350, ni tampoco por el estándar EN1317, se ha decidido introducir en el “pick up” un maniquí monitorizado equipado con sensores de aceleración y de fuerza capaces de medir los parámetros biomecánicos útiles para determinar daños y lesiones de cabeza, cuello y tórax de todos los pasajeros. El citado maniquí es un Hybrid III 50 percentil con posición del asiento de 60% de la carrera máxima, así como lo especifica la norma Euro NCAP.

Los parámetros acelerométricos (ASI según EN1317 y ORA segundo NCHRP 350) y de velocidad (THIV según según EN1317 y OIV según NCHRP 350), medidos de acuerdo con las normas EN 1317 y NCHRP350, se refieren al centro de gravedad del vehículo. Los dos reglamentos imponen un límite máximo a estos parámetros que el laboratorio de pruebas calcula para determinar si se ha superado la prueba de impacto. Tanto ORA (Occupant Ridedown Acceleration) como ASI son una medida de la deceleración media del vehículo durante el impacto contra el sistema de seguridad vial.

THIV (Theoretical Head Impact Velocity) y OIV (Occupant Impact Velocity) son parámetros que se calculan a partir de las mediciones de la aceleración del centro de gravedad del vehículo y determinan la velocidad a la que un objeto hipotético que se mueva libre dentro del coche e impacte contra las paredes del habitáculo. Este objeto hipotético simula el comportamiento de la cabeza del ocupante del vehículo. ASI, ORA, THIV y OIV son parámetros del vehículo, en cuanto se calculan a partir de los datos de desaceleración medido en el centro de gravedad del vehículo. Informes de literatura (Gabauer y Gabler, 2008) muestran que los valores de ASI, ORA, THIV y OIV generalmente no se relacionan con los parámetros biomecánicos (que determinan directamente el daño y lesiones a los ocupantes del vehículo) medidos a través de un maniquí monitorizado. En particular, la ausencia de correlación es tanto más marcada cuanto más bajos son los valores de la ASI, mientras que en el caso de alta ASI (superiores a 1.5) se ha encontrado una correlación de acuerdo a una ley de tipo de potencia (M. Shojaati, 2003 ) entre ASI y HIC (Head Injury Criteria), que mide la deceleración media de la cabeza del maniquí.

Por lo tanto, el uso del maniquí fue útil para aprender si un amortiguador de impacto certificado de acuerdo con la EN1317 (y por lo tanto con valores de ASI en cualquier caso inferiores a 1.4) fuera capaz de asegurar eficazmente los ocupantes del vehículo contra la aparición de daños y lesiones causadas por un impacto.

La Tabla 1 muestra los resultados de la prueba de choque frontal (TL3.31) y lateral (TL3.37) en términos de ASI, ORA, THIV y OIV. Podemos observar que los parámetros acelerométricos y de velocidad que determinan el rendimiento del atenuador, calculados bien según la NCHRP 350 bien según la EN 1317, están por debajo de los límites establecidos, entonces se deduce que el atenuador esté en conformidad tanto con la norma EN1317 como con la norma NCHRP en los choques 31.3 y 3.37.

Cabe señalar que entre los diferentes escenarios de impacto previstos por la norma NCHRP 1317 se ha elegido el 3.37 porque para un atenuador éste es el más exigente desde el punto de vista estructural.

Con respecto a la cabeza del maniquí se midieron HIC 15 (Head Injury Criteria, mediado en 15 ms), y la aceleración resultante cuyos valores límite (Higher perfomance) impuestos por el Assesment Protocol de la Euro NCAP 2015 para 500 y 72 g. Los valores resultantes del impacto contra el SMA 110 son de 38 y 28 g, mucho más bajos que los valores límite: por lo tanto se obtiene la mejor clasificación.

Para el cuello se evaluaron las fuerzas de corte, la fuerza extensional y el momento de flexión. Todos los valores medidos de la fuerza son ampliamente inferiores a los valores límite (shear: 1.1-1.9kN; tensil: 1.1-2.7kN; extensión: 42Nm): por lo tanto se obtiene la máxima clasificación.

Al fin, para el tórax se midieron la compresión del tórax, aproximadamente de 16 mm y por lo tanto inferior al valor límite Euro NCAP de 22 mm, y el Viscous Criterion, de 0,09 M/s y por lo tanto inferior al valor límite de 0,5 m/s. La calificación del tórax también se encuentra en el rango de máxima seguridad.

En conclusión, el atenuador SMA 110, ya probado y certificado según la norma EN 1317, fue sometido a una prueba lateral y frontal con un pick up de 2 toneladas de acuerdo con los escenarios de impacto TL 3.37 y TL 3.31 de la NCHRP 350. En el caso del impacto frontal, el vehículo estaba equipado con un maniquí monitorizado para calcular los parámetros biomecánicos relacionados con la cabeza, el cuello y el tórax que establecen qué daños y/o lesiones sufre el ocupante del vehículo en caso de impacto. Por consiguiente, el uso de un maniquí monitorizado es un método directo para la determinación de lesiones a los ocupantes.

Figura 4. Parámetros biomecánicos de cabeza, cuello y tórax del maniquí Hybrid III y rating según Euro NCAP medido en la colisión TL 3.31 con el atenuador SMA 110

Criterio	Pasajero SP 3 (H3)
Cabeza y cuello	4.000 *
Cabeza HIC 15 Acelaración resultante Acumulativo 3 metros	37.94 28.42 g 4.000 * 26.80 g
Cuello Fuerza de corte FX+ Fuerza de corte FX – Fuerza tensil FZ+ Extensión My-	0.00 kN 4.000 * -0.42 kN 4.000 * 0.48 kN 4.000 * -12.41 Nm 4.000 *
Pecho desviación VX max	4.000 * -16,29 mm 4.000 *(1) 0.09 m/s 4.000 * (1)
Suma 1- Basado en la desviación del pecho de 2 puntos cal.	(8.000)
Clasificación sin modificadoresPuntos * 4.000 * 2.670-3.999 * 1.330-2.699 * 0.001-1.329 * 0.000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La figura 4 muestra los resultados de impacto frontal TL3.31 en términos de parámetros biomecánicos medidos utilizando los sensores de aceleraciones y fuerzas, presentes en el maniquí Hybrid III.

El propósito final de un dispositivo de seguridad vial es, de hecho, garantizar la seguridad de los ocupantes del vehículo en caso de colisión. Utilizando un maniquí monitorizado, se ha verificado como el atenuador SMA cumple ampliamente este propósito. De hecho, los parámetros que determinan el rendimiento de un amortiguador de impacto, de acuerdo con los estándares1317, NCHRP y MASH son parámetros del vehículo y las referencias y datos de literatura, muestran que no siempre estos están relacionados con las lesiones sufridas por los ocupantes del vehículo.

En última instancia, el atenuador SMA 110 ha pasado con éxito los dos ensayos de impactos adicionales realizados según la NCHRP 350, así que se puede hablar de un producto único en el mercado, conforme a las dos normas principales. Por lo tanto,  éste es un producto que ha sido probado en condiciones que van más allá de las proporcionadas por la certificación, ya que con el uso de un maniquí monitorizado se ha  verificado que la seguridad de los ocupantes está garantizada en caso de impacto.

Tabla 1: Rendimiento del atenuador SMA 110 en choques NCHRP 350

Test	ORA	ASI – EN1317	OIV	THIV – EN1317
TL 3.31 (frontal)	16.8 g	1.0	38 Km/h	38 Km/h
TL 3.37 (lateral)	5.8 g	1.0	14,4 Km/h	24 Km/h
Valor límite	20 g	1.4	43,2 Km/h	44 Km/h (frontal) 33 Km/h (lateral)

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