Teste de impacto

O Crash test (teste de impacto) consiste no impacto de veículos automotores contra barreiras indeformáveis (blocos de concreto ou ferro). Tem por objetivo avaliar a segurança automotiva para verificar se cumprem determinadas normas de segurança em situações de acidente de trânsito.

Antecedentes Históricos e Estatísticas

A primeira pessoa reconhecidamente morta em um acidente automobilístico no mundo foi Bridget Driscoll, em 1896, a uma velocidade de 6,5 km/h [1].

Ao redor do mundo, acidentes automobilísticos vitimam aproximadamente, por estimativa, um milhão de pessoas por ano (fonte : USA 2002 Statistics)[2].

No total de impactos, 83% acontecem contra veículos em movimento, ao passo que 8,9% são contra alvos fixos. A diferença, 8%, acontece contra alvos não fixos (animais, pessoas, objetos variados, outros). O impacto frontal domina com 38%, os laterais com 23% e os traseiros com 20%. Apesar de os impactos frontal e traseiro serem mais comuns, o lateral é tido como o mais nocivo.

Impacto lateral

A diferença, 19%, resulta em outros tipos (capotagens, saltos, quedas). Curiosamente, a maior causa de acidentes se deve a fatores desconhecidos, cerca de 53%, que podem tanto variar desde causas mecânicas do veículo, males súbitos (paradas cárdio-respiratórias, tromboses, AVC´s hemorrágico ou isquêmico), à alucinações, acidentes induzidos (suicídio), acidentes provocados por terceiros nas vias (pedestres em passarelas que lançam pedras contra pára-brisas), ou, ainda, causas sem uma explicação plausível [3][4].

Normalmente impactos de crash-test são realizados a velocidades padrão entre 50 e 64 km/h, contra blocos de concreto ou metal indeformáveis. No entanto, notoriamente observa-se em tráfego rodoviário velocidades médias aproximadas de 120 km/h. Em caso de impacto contra veículo em sentido contrário, a essa velocidade observada, tem-se um somatório(Física),ficando o impacto equivalente a 240 km/h, configurando situação superior às simulações em voga, muito embora as agências creditem o choque contra objeto fixo indeformável ser equivalente ao impacto entre dois veículos. Cabe salientar ainda que, nenhuma estrutura veicular conhecida suporta impactos acima de 120 km/h.

O Air-Bag e a Eficiência de Impacto

Conforme a velocidade, a proteção dos air-bags pode não ser a esperada. Tais aspectos da absorção das estruturas automobilísticas estão ligadas às leis da física [5], relativamente à massa [6]das estruturas.

A concepção que se faz de veículos de grande estrutura é a de que resultariam em maior proteção, dada a sua massa [7]. No entanto, tal concepção é errônea, pois a massa em movimento tende a multiplicar-se. Num impacto, toda a inércia da massa é projetada sobre o ponto de impacto da estrutura veicular. Testes vêm revelando que veículos de maior massa, tipo camionetes e SUVs, são relativamente mais propensos à insegurança que veículos de menor porte, ou seja, não necessariamente são mais seguros.

Um veículo cuja massa seja de 2000kg, a 100km/h estaria pesando aproximadamente, e pelo menos, o dobro. Supondo que sua estrutura tenha o peso distribuído regularmente, a estrutura frontal pesaria 700 kg. Num impacto contra veículo de iguais proporções, a estrutura dianteira receberia a pressão dos restantes 1300kg do veículo, que estaria pesando 2600kg, mais a pressão da massa do outro veículo, que estaria pesando 4000kg, numa pressão total de 6600kg, em tese.

A eficiência de impacto não resulta necessariamente na sua absorção. O importante no impacto, a fim de que o habitáculo não seja atingido, ou esmagado, é que a estrutura frontal seja rígida o suficiente, a fim de que a energia cinética[8] não seja assimilada internamente ao veículo (pelas vigas do assoalho e colunas da capota), vindo a atingir os ocupantes.

Logo, deve existir uma relativa repulsão entre os veículos[9]. Havendo esmagamento do habitáculo, é praticamente ineficiente a ação de air e side bags. Conforme as imagens a seguir, abaixo, observa-se que muitos dos veículos produzidos até 2001 (nas imagens, modelos de 1997 a 1999) apresentavam forte destruição, com grande deformação de seus assoalhos e vigas da capota (colunas "A"), promovendo segurança inscipiente ou quase nula a seus ocupantes.

O Fiat Seicento ilustra bem o resultado de veículos de pouca massa que se envolvem em embates. Não é uma característica desse veículo em especial o fato de se "desmanchar" num choque, mas de todos os veículos de dimensões muito reduzidas. Entre vários veículos em seu segmento, ele foi o mais ilustrativo das conseqüências.

Uma outra tendência que os veículos até o período mencionado costumavam apresentar era o "mergulho". Situação como essa, no caso de choque contra veículos mais altos ou de maior porte (ônibus, camionetes, caminhões), em velocidades maiores ocorre o possível dobramento do veículo em "V", com maior exposição da área do pára-brisas (vide Golf) e conseqüente possível passagem do veículo oponente por cima, com esmagamento.

Esse mergulho também é caracterizado pelo rebaixamento do painel sobre os membros inferiores dos ocupantes dos bancos dianteiros, impedindo-os de remoção rápida do veículo, e amputação de seus membros para a remoção pelo resgate.

Outro fato preocupante é que, com referência aos últimos veículos, se abstraidamente fizermos uma projeção continuada do ângulo da coluna "A" (primeira coluna da capota) para baixo, veremos que a linha da coluna, em projeção, invade a área do pára-lamas. Vide Citröen Picasso, Renault Scénic e Opel Zafira. Em outros veículos ainda, essa projeção já chega à zona do pára-choques. Assim, a conclusão é de que, para muitos veículos modernos, a zona de deformação veicular é o próprio pára-brisas do automóvel, ou seja, o próprio habitáculo, que vem a receber toda a energia do choque.

Como a velocidade média de viagem aumentou muito nas últimas décadas, passando de uma média aproximada de 80 km/h para médias em torno de 130/140 km/h, muitas das estruturas frontais dos veículos da década de 90 e primeiros anos de 2000 (até 2002), diminuiu em peso e tamanho, não oferecendo, por razões de custos e/ou desempenho veicular, a rigidês necessária, ficando os últimos recursos voltados à segurança pouco satisfatorios. Em muitas vezes, nem isso.

As diferenças entre projetos até 1999/2000 e novos projetos a partir de 2001

Foi observando as deficiências estruturais que a EuroNCAP (não há informações sobre a NHTSA) recomendou aos fabricantes que se fizessem reforços estruturais frontais, passando muitos veículos a aumentar seu peso em torno de 10 a 30%. A grande maioria das últimas gerações de veículos, a partir de 2003(outras marcas vanguardistas antes ainda - 2001/02), já dispõem de um grande avanço nesse sentido, vindo a atingir de 4 a 5 estrelas na classificação máxima. Em caráter complementar, os primeiros veículos a atingir o padrão 5 estrelas foram respectivamente, Toyota Avensis e Renault´s Velsatis, Scénic(segunda versão) e Novo Megane.

As fotos a seguir ilustram a argumentação e as diferenças de projetos dos referidos anos em questão.

Peugeot Série 400 1997/2001/2004

OI primeiro modelo da linha 400 apresentado, 1997, tem-se que apresentou forte mergulho e esmagamento inicial do habitáculo (vigas de assoalho e capota), ainda ocorrendo com alguma intensidade no modelo 2001, sendo os problemas sanados no modelo 2004.

Saab Série 9 1997/2003

Os modelos Saab, com desestruturação acentuada, mergulho e esmagamento de itens vitais como assoalho e capota,

em 1997, e aborção adequada, em 2003.

Renault Laguna 1997/2003

O Laguna, em 1997 com mergulho e forte desestruturação e, em 2003 sem mergulho e deformação segura.

Mercedes-Benz C Class 1997-2001/02

Em 1997, atente-se para as colunas da porta e da capota, bem como a própria da capota, totalmente desestruturada, recebendo toda a energia cinética. Em 2001/02, maior segurança, mas ainda com ligeira tendência ao mergulho.

Ford Focus 1999/2001

No lançamento do veículo, a clareza quanto ao amplo esmagamento frontal do veículo, e relativo mergulho.

Já no último modelo, uma relativa diminuição dos efeitos do choque, observada inclusive quanto ao mergulho, quase eliminado. Há um resultado mais "controlado" do impacto.

Chevrolet Vectra 1997/2001/2002

Para o modelo 1997, flagrante mergulho, desestruturação frontal ampla.

Resultado ainda crítico para o modelo 2001, porém, ligeiramente melhor em relação ao modelo anterior.

Resultados negativos amplamente eliminados no modelo 2002, ou seja, a absorção do impacto agora se dá de forma controlada e segura, mas com, ainda, alguma tendência ao mergulho.

O Padrão Neutro de Impacto

A figura ao lado - Ford Fusion/Ecosport 2003 - demonstra bem a tendência atual e futura de impactos, com comportamento absolutamente neutro, seguro e controlado, com total ausência da tendência de mergulho (inercial) dos automóveis e utilitários atuais.

Estruturas Frontais

Se décadas atrás as estruturas eram relativamente de porte, as mortes se davam pela inutilização de cintos de segurança e inexistência dos air-bags. Não só isso, com as partes frontais cada vêz menores, no momento do impacto (se frontal), todo o peso do veículo, como já explanado, vem concentrar-se na dianteira, acentuando ainda mais as conseqüências. Logo, o ideal é que se tivesse, o habitáculo e parte traseira, o mais leve possível, e a dianteira, com uma maior estrutura em aço, ou alumínio, comparativamente ao restante do veículo.

Estruturas frontais, tubulares, de materiais leves e extremamente resistentes, que não implicassem em aumento de massa, mas que servissem de reforço e fossem projetadas numa concepção arqueada, com base na idéia do "ovo" de galináceo, tenderiam a ser relativamente eficientes tanto a impactos frontais quanto laterais [10]. A estrutura elíptica, ou ovalada, não apresenta resistência ao longo de toda sua linha lateral. Mas, por sua vez, considerando-se prícipios da física, não apresenta rupturas (ou fraturas) quando submetido a pressões em seus polos, de cima para baixo. Analogamente, tal concepção poderia ser aproveitada para a projeção de estruturas veiculares.

A Idéia do AIR-BAG Frontal ao Veículo

Outro aspecto importante seria a adoção de sistemas de air-bag frontais ao veículo, que funcionariam com base em sistema eletrònico de cálculo aliado a sensor tipo radar, de coleta de informações. A "percepção" de impacto seria avaliada pelas condições de velocidade, terreno, rotação, marcha, espaço, tempo de reação, tempo de frenagem, espaço de frenagem entre o veículo base e o veículo "intruso". Além disso, este equipamento atuaria em consonância com as respostas do ABS, controle de tração e rotações do motor.

Com base em cálculo processado em mili-segundo, na impossibilidade de parada de ambos os veículos, seria acionado o air-bag frontal. Ao serem feitos os cálculos probabilísticos, haveria quatro possibilidades : 1) Ambos os veículos param, não acione; 2)meu veículo pára, o outro não pára, mas acione por segurança; 3)O outro veículo pára, mas o meu não pára, acione; e última opção 4)ambos os veículos não páram, acione. Logo, seriam 75% de chances de acionamento.

Sua função seria a de absorver a energia de impacto, atenuando seus efeitos sobre a estrutura do veículo, com maior nível de proteção aos ocupantes. Tais sistemas seriam acoplados ao pára-choque e sua dimensão seria de tamanho necessário para abrigar a área frontal do veículo (pára-choques, capô e pára-brisas).

Assim como tal idéia pode ser adotada para a área frontal, as áreas laterais e traseira poderiam vir a ser equipadas da mesma forma.

Novos Materiais para o Pára-brisas

Há um tipo de impacto bastante comum, e que normalmente envolve veículos compactos. É o impacto contra as traseiras de ônibus e caminhões. Normalmente os veículos, devido à baixa altura em relação ao solo, vem a se instalar debaixo da estrutura de carga.

Caso houvesse legislação que limitasse a altura de pára-choques de veículos de carga, bem como determinasse que nas traseiras os pára-choques fossem alinhados com as estruturas de carga, impactos dessa natureza (com grande proporção de fatalismo) seriam bastante diminuídos, ou até mesmo deixariam de existir.

Absorção quase direta sobre o pára-brisas

É comum nesses casos o choque diretamente contra o pára-brisas. Para tanto, na possibilidade de existência de pára-brisas projetados com materiais químicos resinados (policarbonatos [11], ou similares), estes seriam mais leves e teriam características físicas de flexibilidade.

No pára-brisas convencional, por inexistir flexibilidade, o estilhaçamento é inevitável. Por uma propriedade natural das resinas químicas, a flexibilidade permitiria relativa absorção de impactos perfurantes, impedindo, ou minimizando, danos aos ocupantes.

Comparativamente aos convencionais, poderiam ter resultados bastante satisfatórios na absorção de choques diretos.

Novos Materiais Para a Carroceria

Adicionalmente, a indústria automobilística poderia usar, para o reforço de estruturas laterais, capota e colunas, alguma espuma líquida ou em gel, para o preenchimento de espaços entre as chapas de aço externa e interna, que, em contato com o ar, tornar-se-ia uma espécie de espuma de consistência emborrachada (não deve ser confundida com a utilizada nos pára-choques),de elevada resistência a fraturas, elevada capacidade de absorção cinética e baixa densidade (peso). Esta espuma líquida poderia ser alguma composição similar ao poliestireno, mais apropriado, ou polietileno.

A Emergência de Uma Agência Federal de Trânsito

No Brasil tem-se um quadro anual de vítimas fatais do trânsito da ordem de 100 mil pessoas, aproximadamente. Um número altamente significativo, superior ao número de mortes de muitas guerras atuais.

A tendência, considerando a produção anual superior a 2 milhões de novos veículos, é de um aumento contínuo dos acidentes.

Nos Estados Unidos e União Européia, a questão de segurança veicular e de pedestres segue diretrizes de seus respectivos governos, sendo terminantente obedecidas pelos fabricantes.

No Brasil, observa-se uma limitação governamental em assimilar o que os fabricantes europeus ou norte-americanos ofertam, consoante o interesse comercial ou econômico de cada empresa. Enquanto que naqueles países itens de segurança como ABS, EBD, Airbags e side-bags, detectores de estacionamento são itens quase obrigatórios de segurança, tem-se que no Brasil, por omissão de um imperativo normativo, tais equipamentos são usados em grau de distinção econômica dos consumidores, ou seja, são considerados itens de luxo. Dentre os fabricantes nacionais distingue-se um fabricante francês, que implementa air-bags em quase toda a sua linha de veículos como equipamento de série, desde o início de suas operações no Brasil.

A presença de uma agência, que realizasse testes de impacto, normatizasse os equipamentos de segurança e outros itens e aspectos relativos à segurança veicular e de pedestres seria demasiado importante. A fim de que tão relevante tema não ficasse à reboque do que ocorre em outros países, e à mercê do que interessa ou não aos fabricantes nacionais, sua função seria indispensável, ao contrário do atual órgão regulador, o Contran, cuja função é unicamente a de legislar.

Veículos Certificados pela NHTSA possuidores de Air-Bags Frontais Avançados

Foram certificados, a partir de setembro de 2004, os seguintes veículos :

• BMW 525i, 530i, 545i -
• BMW 645Ci & 645Ci convertible -
• BMW X3 (2.5i & 3.0i) -
• BMW Z4 roadster (2.5i & 3.0i) -
• Dodge Durango -
• Jeep Liberty -
• Ford Escape -
• Ford F-150 -
• Ford Taurus/Sable -
• Mazda 3 -
• Mazda Tribute -
• Mazda MPV -
• Jaguar S-TYPE -
• Jaguar XJ -
• Jaguar X-TYPE -
• Cadillac Escalade -
• Cadillac Escalade EXT -
• Cadillac Escalade ESV -
• Chevrolet Avalanche -
• Chevrolet Silverado -
• Chevrolet Suburban -
• Chevrolet Tahoe -
• GMC Yukon, Yukon XL, Yukon Denali, Yukon XL Denali -
• GMC Sierra -
• Honda Accord -
• Honda Odyssey -
• Acura MDX -
• Hyundai Elantra -
• Kia LD -
• Mitsubishi Galant -
• Nissan Pathfinder Armada -
• Nissan Quest -
• Nissan Titan (King Cab & Crew Cab) -
• Subaru Legacy -
• Subaru Outback -
• Suzuki Grand Vitara XL-7 -
• Lexus RX330 -
• Lexus ES330 -
• Toyota Camry -
• Toyota Highlander -
• Volkswagen New Beetle -
• Volkswagen New Beetle Convertible.

Fonte : National Highway Traffic Safety Administration

Precisa-se ressaltar que, com o objetivo de não ter de pagar Royalties aos europeus, inventores do Air-bag, os norte-americanos suprimiram o referido equipamento de estágio único, aprimorando-o de tal forma a que apresentasse estágios progressivos, conforme a gravidade do impacto, fugindo dessa forma daquela incumbência comercial.

Com o argumento de que a "explosão" do Air-Bag europeu poderia trazer resultados danosos aos ocupantes, articularam-se na invenção do mesmo equipamento com uma gradação de seu inflamento. Cabe ressaltar que, no caso de acidente, o primeiro impacto pode ser o primeiro de uma série de choques mais graves, como por exemplo, o primeiro impacto leve contra um veículo, seguido de um mais grave contra um caminhão.

Uma vez que o sistema é de funcionamento mecânico e, por não apresentar ainda recursos de inteligência artificial, não teria como prever a gravidade de uma situação. Logo, seu funcionamento por estágios distintos (em função do tempo do acidente, cujas ações acontecem em milisegundo) poderia trazer resultados não satisfatórios para a segurança dos ocupantes.

Os Procedimentos da NHTSA para Testes de Impacto

(em desenvolvimento)

Veja também

• EURONCAP
• National Highway Traffic Safety Administration
• USA 2003 Traffic Estatistics
• Cesvi Brasil - Car Group
• Freios ABS
• Controle de tração

Imagens de Impactos EuroNCAP

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