Los siniestros viales y la física

  • Posted on: 6 February 2021
  • By: tuteorica

La transformación de la energía en un siniestro vial

Todos sabemos que los accidentes de tráfico pueden llegar a tener consecuencias muy graves para los ocupantes de los vehículos implicados y para los peatones. Sin embargo, el conocimiento exacto que se suele tener acerca de lo que ocurre dentro y fuera del vehículo en el transcurso de un accidente (la llamada dinámica del accidente) es, en general, bastante pobre. 

Es importante saber

  • cuáles son las lesiones más frecuentes, cómo se producen,
  • qué elementos y estructuras del vehículo son las que se relacionan con un daño mayor,
  • qué comportamientos del conductor repercuten en un mayor número o gravedad de lesiones (como, por ejemplo, una postura incorrecta al volante)
  • y, por supuesto, es preciso conocer todo lo que podemos hacer nosotros para minimizar la lesividad en un accidente. 

Disponer de tales conocimientos representa una herramienta muy útil a la hora de sensibilizar a la población conductora de los riesgos del tráfico y de la importancia de cumplir con las pautas y normas de la cultura de la seguridad vial, ya que nos permite mostrar al conductor  las consecuencias de sus conductas inseguras de una forma directa y concreta, lo que es muy distinto de hablar del riesgo como un concepto abstracto y distante. Además, con estos conocimientos sobre la dinámica del accidente se entenderá mejor el funcionamiento, la utilidad y la eficacia de los distintos sistemas de seguridad pasiva que se han desarrollado en el mundo del automóvil, pudiendo de este modo transmitir a los alumnos la necesidad de su uso de una forma justificada, convincente y rigurosa.

 

 

 

La física en los siniestros viales

 

Las fuerzas que se desarrollan en un accidente realmente impresionantes En lineas generales. en una colisión frontal a tan solo 50 km/h contra una barrera indeformable, nuestro vehículo se comprimirá unos 60 cm hasta llegar a detenerse por completo Este impacto supone una deceleración equivalente a 15 veces la gravedad terrestre (15 g), lo que ya nos da una primera idea de Ia magnitud de les tuerzas implicadas y de las graves consecuencias que pueden derivarse para los distintos ocupantes del vehículo. 

En este tipo de colisión, el conductor irá sufriendo una serie de impactos en cadena contra los distintos elementos del habitáculo, siendo generalmente el primer golpe el de las rodillas contra el salpicadero. 

CRONOLOGÍA DE UN CHOQUE A 50 Km/h
0,002 seg. Sólo se ha deformado el paragolpes. El bastidor está intacto y la velocidad del coche prácticamente permanece igual. 
 
0,005 seg. El bastidor ya ha chocado contra el objeto, lo que disminuye mucho la velocidad y, por tanto, aumenta la deceleración del coche
0,020 seg El cinturón comienza a retener el cuerpo de los pasajeros, que hasta ese momento prácticamente seguían a 50 km/h. 
 
0,030 seg Se dispara el airbag. Aumenta la deceleración del cuerpo a causa de la acción de retención del cinturón, pero la cabeza mantiene la velocidad de inercia.
0,040 seg Si el conductor no hubiera llevado el cinturón de seguridad, su cabeza habría impactado contra el volante o estaría a punto de hacerlo con la luna delantera.
0,050 seg La velocidad del coche en este momento es de 35 km/h. La estructura deformable se ha comprimido 440 mm. El cinturón llega a su máxima extensión. 
 
0,070 seg El coche se ha detenido. La estructura deformable ha retrocedido 620 mm para la energía liberada en el impacto. 
 
0,080 seg Si el conductor lleva el cinturón de seguridad, la cabeza choca ahora contra el airbag y comunica su energía cinética a la masa de gas que hay dentro de él. 
 
0,090 seg Si el acompañante tuviera airbag, su cabeza se apoyaría en él. El conductor retrocede y se detiene contra el reposacabezas. 
 
0,100 seg Los acompañantes son empujados hacia atrás.

La velocidad a la que se producirá este primer impacto será relativamente pequeña. SI tenemos en cuenta que a medida que pasa el tiempo el coche reduce drásticamente su velocidad, mientras que la del conductor se mantiene invariable. Es por ello que la velocidad de impacto contra el resto de los elementos del habitáculo será más elevada cuanto mayor sea la distancia respecto al conductor. En consecuencia, el golpe del tórax y de la cabeza contra el volante y la zona del parasol, respectivamente, se producen a unas velocidades más altas y serán estas las zonas del cuerpo que van a sufrir un mayor número de lesiones. Si, además, el conductor no llevara puesto el cinturón de seguridad, observaríamos cómo su cabeza, al impactar contra el parabrisas, sufriría una deceleración media equivalente a 60 veces la fuerza de la gravedad (60 g); mientras que si el choque fuera contra el marco del parabrisas o del pilar delantero, menos deformable, provocaría una deceleración sobre la cabeza de unos 500 g. Es evidente que semejantes fuerzas van a provocar con facilidad gravísimas lesiones en algo tan frágil corno es el cuerpo humano. 

 

 

 

 

Las Leyes de Newton son el pilar fundamental para entender la dinámica de un accidente y las terribles consecuencias que de él pueden derivarse para los ocupantes del vehículo. Todo objeto en movimiento acumula energía, cuanta mayor es la velocidad a la que se desplaza dicho objeto. mucha mayor será la energía acumulada (esta es proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad). De este modo, las velocidades a las que se circula por las vías públicas, aunque nos parezcan de poca magnitud, hacen que nuestros vehículos acumulen una descomunal cantidad de energía.

Si vamos circulando y queremos detener nuestro vehículo o disminuir nuestra velocidad, la energía del movimiento acumulada deberá ser transformada en algún otro tipo de energía (no olvidemos que la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma). Esto es, por ejemplo, lo que hacen los sistemas de frenado, que transmiten toda esa energía acumulada por el movimiento a los discos de freno, los cuales pueden llegar a alcanzar unas temperaturas muy elevadas. Si en lugar de frenar lo que sucede es que sufrimos un accidente con impacto, nuestro vehículo también va a perder toda su energía, pero esta vez no en forma de calor, sino deformando su estructura y la del objeto contra el que hemos colisionado. 

Frenos de disco del vehículo
Frenos de disco

Podría parecer que la energía que se pierde en calentar unos frenos no es equivalente a la necesaria para deformar completamente la estructura de un vehículo (tal como sucede en un accidente). pero esto no es así. La cantidad es la misma en ambos casos, pero mientras el coche al frenar disipa su energía cinética de forma gradual, cuando impacta contra otro vehículo o una pared, la pierde de forma mucho más brusca. Por ejemplo, pensemos que la cantidad de energía calorífica implicada en una frenada en seco a 150 km/h es la misma que la que podría servir para calentar de 0 a 20ºC una habitación de 20 m cuadrados en tan solo 4,25 segundos. 

Ahora pensemos que el propio conductor se mueve a la misma velocidad que su vehículo. En consecuencia, su cuerpo también habrá acumulado una importante cantidad de energía, que igualmente habrá de ser transformada durante el accidente. En verdad, esta dispersión de energía, tanto en el espacio como en el tiempo, es determinante para reducir la severidad de las lesiones y puede suponer la diferencia entre sobrevivir o no, ya que toda la energía que no absorban otros elementos del vehículo (como las estructuras deformables, el cinturón o el airbag), la absorberá nuestro propio cuerpo, pudiendo fácilmente superar los límites tolerables. En general, las lesiones se producen cuando una estructura del cuerpo ve superado su límite de resistencia por los golpes y aceleraciones a las que se ve sometido en un accidente. 

En un accidente de tráfico se implican fuerzas de una magnitud mucho mayor de lo que generalmente se piensa. Para evitar sufrir graves lesiones en caso de accidente, toda la energía acumulada por el vehículo y por nuestro propio cuerpo al desplazarse a gran velocidad sobre el asfalto ha de ser absorbida adecuadamente por los distintos sistemas de seguridad pasiva: estructuras deformables, cinturón, airbag, etc. 

Algunos ejemplos pueden ser de gran ayuda para comprender la magnitud de las fuerzas que se Implican en un accidente de tráfico: 

  • A 50 Km/h sin cinturón de seguridad, el impacto contra el parabrisas equivale a una caída desde un tercer piso. 
  • A 80 km/h y sin cinturón de seguridad, los pasajeros de atrás son proyectados contra los de delante con una fuerza equivalente al golpe de una bola de 1.200 kg a 10 km/h. 
  • A 70 km/h, sin cinturón de seguridad y a pesar del airbag, el impacto contra el volante es el equivalente a recibir un golpe con un mazo de 15 kg a 160 km/h. 
  • A 100 km/h y Sin cinturón de seguridad, la fuerza que despide a los ocupantes del vehículo es la equivalente a ser disparados a 70 km/h contra una pared. 
  • A 50 km/h y sin el adecuado sistema de retención, un niño de 20 kg es proyectado hacia el parabrisas con una tuerza equivalente a más de 500 kg,
Magnitud de accidente siniestro vial
Magnitud de algunos choques

 

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