Testes com manequins antropométricos (dummies)


Num impacto contra barreira a 50 km/h, a desaceleração 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 o cinto de segurança é o mais importante.


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 foi simulada a condição de uma criança no banco traseiro que não estivesse utilizando qualquer dispositivo de retenção.

Com o impacto 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.

Da mesma forma, 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, crianças de várias faixas de idade e de 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 dos assentos de crianças, 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” (equivalente ao início de impacto no crash test). 

Na foto à direita, pode ser vista a colocação do cinto de segurança do veículo, que faz parte do dispositivo de ensaio, simulando assim a condição real de uso de uma "cadeirinha". Os centros que fazem esse tipo de teste são muito raros, 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, juntamente com a cadeirinha e o dummy são acelerados.

Para essa condição, 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.

O nível de lesão 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 abaixo 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 abaixo à direita, sendo que um tubo rígido de dimensões padronizadas simula a presença do painel de instrumentos, na parte anterior.

 

 


Nas ilustrações abaixo vemos à esquerda 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 deverá ficar localizada dentro da área hachurada em azul. Na ilustração à direita está um outro "corredor" de desaceleração na simulação de um impacto de traseira do veículo.
 

 

 

 

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 e os bancos e cintos de série do modelo específico de veículo são inclusos.

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

Assim como nos "crash-tests" dos adultos, os índices bio-mecânicos de aceleração e forças 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".

Há dummies que cumprem apenas o papel de lastro nos testes de resistência dos componentes dos dispositivos de retenção. Neste caso, eles não possuem sensores internos.



 

 

 

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.

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

Também nos cintos são colocadores transdutores para registro de forças.

Nas ilustrações ao lado, as marcações indicam os locais dos transdutores.

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.

 



No Crash-Test frontal conforme a norma Euro-NCAP e Latin NCAP, por exemplo, o qual é efetuado a 64 km/h (30 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 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 assento classe 0+ voltado 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. Há um critério de pontuação em "estrelas" tanto para a proteção dos ocupantes adultos nos bancos dianteiros, como para as crianças no banco traseiro.

Nos veículos submetidos à Crash-Test são feitas marcações 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 com os cintos do veículo como na fixação do tipo Isofix.

 

 

 

   


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

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

Além dos testes de simulação de impacto frontal e lateral, um dispositivo de retenção deve ser ensaiado também numa simulação de capotamento e impacto de traseira do veículo.
 



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as 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 Universidade de Campinas (Unicamp) constataram que alguns “cintos de segurança infantis” que estavam à venda no mercado brasileiro não cumpriam o seu papel de manter a criança firme no assento em caso de colisão (vide seqüência de fotos abaixo).
 


 


 

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