Testes com manequins antropométricos (dummies)
 


    Num impacto contra uma barreira a 50 km/h, a desaceleração de um veículo alcança níveis de 20 a 40 g (1 g equivale aproximadamente à 10 m/s²), o que faz com que qualquer coisa solta no carro passe a "pesar" muito mais que o seu peso normal. Caso não houvessem os sistemas de retenção, o corpo continuaria seu movimento na mesma velocidade que se encontrava no veículo antes do impacto.

    O que minimiza os efeitos sobre os ocupantes do veículo, além da deformação da carroçaria e dos elementos estruturais do veículo, são os componentes da chamada "segurança passiva", entre os quais os cintos de segurança, as "cadeirinhas" e os Airbags são os mais importantes.


    Através de testes dinâmicos em trenó (sled test) com manequins (dummies), os quais representam as condições reais de uso, é possível avaliar as conseqüências de um impacto frontal, lateral ou de traseira de veículo.

    Existem manequins com vários tamanhos conforme as dimensões de padrões humanos, classificados em termos percentuais (95%, 50% e 5%), correspondentes à faixa da população com essas mesmas dimensões.
 

 

< Na foto à esquerda, o "voo" do manequim que simulava a condição de uma criança no banco traseiro não utilizando qualquer dispositivo de retenção. Com o impacto frontal do veículo ela é arremessada para frente em direção ao pára-brisa, atingindo com gravidade os ocupantes dos bancos dianteiros.



> Na foto à direita foi simulada a condição de uma criança no colo da mãe no banco dianteiro, o que é totalmente reprovável. Com o impacto frontal do veículo, a criança foi arremessada para a frente, atingindo com gravidade o painel de instrumentos e o pára-brisa.


 


    Os testes dinâmicos dos dispositivos de retenção de crianças são feitos com “dummies” (bonecos ou manequins que representam seres humanos) simulando bebês e crianças de várias faixas de idade ou peso.

    Para ensaios com os dispositivos de retenção do grupo 0 e 0+, os bonecos de teste (dummies) deverão pesar respectivamente 9 e 11 kg. Para os grupos I,II e III, os bonecos deverão pesar respectivamente de 9 a 15 kg, 15 a 22 kg, e 22 a 32 kg.


 

 

< A norma brasileira NBR 14400 segue o modelo da norma européia ECE R44 e prevê na parte relativa à homologação das "cadeirinhas" um teste de trenó a 50 km/h em carroçaria ou dispositivo com dimensões padronizadas, com um nível de desaceleração entre 20 e 28 g, durante o intervalo de 50 a 80 ms, após o início da desaceleração do “sled”, que deve equivaler ao início de impacto do veículo num "crash test". 



> Na foto à direita, pode ser vista a colocação do cinto de segurança do veículo, que faz parte do dispositivo de teste, simulando assim a condição real de uso de uma "cadeirinha". Os laboratórios que fazem esse tipo de teste ainda são muito raros no Brasil, porque requerem uma alta tecnologia tanto em termos de equipamento como de pessoal especializado.

 





   
    Na seqüência de fotos acima, é possível ver o comportamento típico do "dummy" em uma simulação de impacto frontal feita em uma plataforma de testes (sled), através da qual o dispositivo na forma de um banco,
são acelerados juntamente com a "cadeirinha" e o "dummy" .

    Para essa condição dinâmica, o dummy pode sofrer uma aceleração em “Z” de até 30 g durante 3 ms, enquanto que em “X” ela pode atingir até 55 g durante 3 ms. Por isso mesmo, os sensores de aceleração e todos os demais equipamentos envolvidos na medição deverão ser suficientemente precisos e calibrados para permitir medições com a precisão requerida.
   

 

 

Áreas limites de deslocamento

 

< O nível de lesão no "sled-test" é considerado em função do deslocamento da cabeça dentro de uma área pré-delimitada, o qual não deverá ser excedido. Esse limite é de 550 mm para frente (plano AB) e 800 mm para cima (plano DA), em relação à intersecção entre encosto e assento do banco, como mostra a ilustração à esquerda, para DRC's voltados para a frente do veículo.

> Para o caso dos DRC's voltados para trás do veículo, vale a ilustração à direita, sendo que um tubo rígido de dimensões padronizadas simula a presença do painel de instrumentos, na parte anterior.

 




 

 

< No gráfico à esquerda vemos o "corredor" de desaceleração do dispositivo de ensaio dinâmico em um trenó (sled test), simulando o impacto frontal do veículo, sendo que a curva de desaceleração do teste deverá ficar localizada dentro da área hachurada.

> Na ilustração à direita está um outro "corredor" de desaceleração  usado no teste de simulação de um impacto traseiro do veículo.

 



 

 

Crash Tests
 

    Além dos testes dinâmicos de simulação impacto frontal e de traseira, são feitos também "crash-tests" com o veículo completo, sendo que nesse caso os manequins de padrões adultos, os bancos, airbags e cintos de segurança do veículo são inclusos.

    Nesses testes, as conseqüências do acidente e do sistema de retenção dos adultos e crianças são simuladas e avaliadas numa condição próxima da realidade.

    Nos "crash-tests", os índices bio-mecânicos de aceleração e forças nos adultos e crianças podem ser medidos, bem como o HIC (índice que representa a capacidade de sobrevivência de um ser humano, cuja principal referência é a aceleração de cabeça medida num valor constante durante 3 mili-segundos).

    Quando um manequim antropométrico "dummy" possui sensores internos para a medição dos índices bio-mecânicos, eles são chamados "instrumentados".   




 

 

 

Instrumentação e Dummies


< A cabeça do "dummy" é equipada com um transdutor de força de 3 eixos e o tórax aloja um sensor que determina as acelerações ocorridas em 3 direções (x, y, z).

Da mesma forma, são colocados também sensores no pescoço, capazes de medir a força nos 3 eixos durante o teste.

Para efeito de avaliação, o esforço médio por 3 mili-segundos não deverá ultrapassar 88 g no transdutor da cabeça do "dummy" infantil, sendo que em determinadas normas esse limite é ainda menor.

 

> Nos cintos de segurança são colocadores "transdutores" para registro de forças. Na ilustração à direita, as marcações indicam os locais dos transdutores.

 



 

    No Crash-Test frontal conforme a norma Euro-NCAP e Latin NCAP, por exemplo, o qual é efetuado a 64 km/h (40 mph) contra uma barreira deformável que atinge 40% da frente do veículo, são utilizados manequins antropométricos (dummies) de 1,5 e 3 anos nos lugares laterais traseiros (peso de 11 e 15 kg respectivamente), com os seus dispositivos de retenção adequados, conforme figuras abaixo.

    Neste caso, são medidas as características bio-mecânicas dos dummies, sendo considerados entre outras coisas, os valores de HIC, aceleração de cabeça, momento e forças no pescoço. Por causa disso, os dummies necessitam ser equipados com sensores em sua parte interna, os quais fornecem valores de forças, acelerações, momentos de força e índices de compressão. Alem disso, os dummies são pintados a fim de se verificar o eventual contato com partes internas do veículo.

 

 



dummy de 1,5 anos em "cadeirinha" classe 0+ voltada para trás do veículo

 



dummy de 3 anos em "cadeirinha" voltada para a frente do veículo

 



   

    Nos critérios NCAP, os veículos são classificados com "estrelas", de acordo com a performance nesses testes, as quais passam a ser um referencial no critério de segurança para facilitar a avaliação dos clientes. Para isso, existe um critério de pontuação em quantidade de "estrelas", tanto para a avaliação da segurança dos ocupantes adultos nos bancos dianteiros, como para as crianças no banco traseiro.


 

Infraestrutura para execução dos Crash-Tests
 

     A infraestrutura para execução dos Crash-Tests é muito complexa e dispendiosa. Alem dos veículos utilizados para testes "destrutivos", são necessárias pistas de teste, com iluminação e filmadoras de alta performance, alem de técnicos e engenheiros especializados.

     Nos veículos submetidos à Crash-Test são feitas marcações com fitas adesivas a fim de avaliar através de filmes os deslocamentos de cabeça dos dummies, bem como o seu comportamento dinâmico durante o impacto.

     Evidentemente todos os registros têm que ser feitos em equipamentos especiais, visto que toda a duração de um Crash-Test é inferior a 300 mili-segundos, ou seja, 0,3 segundos.

    As filmadoras, por exemplo, precisam ser de alta velocidade e com resolução de alta qualidade, caso contrário os registros gráficos não permitem análises perfeitas dos parâmetros considerados importantes.

    Após o ensaio, as "cadeirinhas" são examinadas para avaliar o comportamento delas no sentido de proporcionar uma retenção segura da criança. Da mesma forma, os pontos de ancoragem são igualmente examinados, seja na fixação através dos cintos do veículo como na fixação do tipo Isofix ou Latch.

 

 
 

 

   


    Nas fotos à esquerda, podemos ver a situação antes e após a aceleração em uma simulação de impacto lateral.

    Nessas imagens podemos observar como o corpo da criança deslocaria o pescoço e a cabeça em direção à porta ou à lateral do veículo, no caso de um acidente nessas condições.

    Além dos testes de simulação de impacto frontal e lateral, uma cadeirinha tambem precisa ser testada numa simulação de capotamento e impacto de traseira do veículo.

 




Nas fotos abaixo está uma seqüência de sled test durante ensaios realizados na Alemanha (TÜV) para matéria da revista Auto Motor und Sport

 

  


 




Testes coordenados pela Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp constataram que alguns “equipamentos de segurança para crianças” que estavam à venda no mercado brasileiro não cumpriam o seu papel de manter a criança no assento em caso de colisão (vide seqüência de fotos abaixo).

 


 


 

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