Lo último en seguridad, radiografiar con rayos X los coches durante las pruebas de colisión

El concepto de colisión transparente empieza a ser manejado por los expertos en seguridad de los fabricantes de automóviles más prestigiosos, pues lo último en este campo es el análisis de todos los movimientos y deformaciones de las estructuras de los vehículos y de los dummies (los maniquíes que simulan personas reales), con una minuciosidad nunca antes alcanzada, gracias al uso de rayos X durante las pruebas de choque, permitiendo que sean visibles, por primera vez, muchos detalles que hasta ahora pasaban inadvertidos.

La experiencia comienza con un estruendo muy fuerte, el que genera un dispositivo de impacto al embestir a una velocidad de 60 km/h contra el costado de una berlina de la Clase C pintada de naranja, el color usado en este tipo de ensayos por su mayor costraste en las fotografías y grabaciones de video desde los tiempos del blanco y negro. Los crash tests, o pruebas de choque, son siempre llamativos, pero la parte realmente espectacular de este violento impacto lateral se encuentra en una estructura situada en el techo de la nave de ensayos, justo unos metros por encima del vehículo: un acelerador lineal que funciona como cámara de rayos X. Junto con el Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad y el EMI (Instituto Ernst Mach) de Friburgo, Mercedes-Benz acaba de llevar a cabo el primer crash test monitorizado con rayos X del mundo con un coche real. Es decir, radiografías en plena colisión. A bordo, como preparación previa al impacto, los expertos del fabricante alemán habían sentado en la plaza delantera izquierda un maniquí SID II, que es un dummy de prueba con anatomía femenina, y especialmente diseñado para las pruebas de impacto lateral. Porque sí, se utilizan dummies femeninos desde hace décadas en este tipo de ensayos aunque algunos hablen de machismo en las investigaciones de seguridad.

Esta tecnología, puesta a prueba en las instalaciones de investigación del IME en Friburgo, ha demostrado que la tecnología de rayos X de alta velocidad puede utilizarse para visualizar procesos de deformación interna altamente dinámicos, de modo que las deformaciones hasta ahora invisibles y sus procesos exactos se vuelven transparentes, gracias a las numerosas imágenes de alta resolución, que permiten un análisis preciso.

Durante varios años, el departamento de seguridad de vehículos de Mercedes-Benz ha estado investigando el uso de los rayos X en las pruebas de choque junto con los especialistas del EMI, siendo decisivo para este avance el empleo de un acelerador lineal con tecnología de 1 kHz como fuente de radiación. El dispositivo es mucho más potente que los flashes de rayos X utilizados anteriormente en los ensayos, pues la energía fotónica del acelerador lineal es, según sus creadores, de hasta nueve megaelectronvoltios, lo que permite analizar todos los materiales utilizados habitualmente en la construcción de vehículos. La duración del pulso de rayos X es de sólo unos microsegundos, de manera que pueden registrarse los procesos de deformación en la prueba de colisión sin desenfoque provocado por el movimiento. Además, el acelerador lineal genera un flujo continuo de estos impulsos de rayos X, permitiendo obtener hasta 1.000 imágenes por segundo. Es decir, unas 1.000 veces más que con los sistemas de rayos X convencionales.

Para Paul Dick, responsable de Seguridad de Vehículos de Mercedes-Benz AG, "la primera colisión monitorizada con rayos X del mundo demuestra que la tecnología de rayos X puede aportar nuevos conocimientos de gran interés, ya que aprendemos lo que ocurre en el interior de un vehículo y a los maniquíes durante un accidente, y las imágenes de rayos X también ofrecen la oportunidad de mejorar aún más la calidad del modelaje de los prototipos digitales".

Los rayos atraviesan el vehículo

Durante el crash test, los rayos atraviesan la carrocería y los maniquíes desde arriba. Debajo del vehículo de ensayo hay un detector plano que sirve de receptor digital de imágenes en el sistema de rayos X, y cuando la radiación incide en el detector, se genera una señal eléctrica. La intensidad de ésta depende de la intensidad con la que la radiación haya sido absorbida previamente por el vehículo y por el cuerpo del maniquí, y eso influye en la escala de grises que luego es visible, de forma similar a lo que sucede durante la inspección por rayos X del equipaje en un aeropuerto o con las imágenes de este tipo que toma un médico al realizar la radiografía de un paciente.

En los milisegundos que dura el impacto, el sistema de rayos X toma unas 100 imágenes fijas. Combinadas en un vídeo, proporcionan una visión muy interesante de lo que ocurre en el interior de los componentes del vehículo y en el cuerpo del dummy durante un choque. De este modo, es posible observar con detalle cómo se comprime el tórax del maniquí o cómo se deforma una pieza concreta de las que influyen en la seguridad. Y lo importante de cara a su aplicación industrial es que el choque estudiado con rayos X no afecta a ninguna otra herramienta de análisis, pues las cámaras interiores del vehículo de pruebas graban sin perturbación alguna.

Además, los expertos del EMI elaboraron un concepto integral de protección radiológica para el accidente analizado con rayos X, pues se utilizan dosímetros como monitores para garantizar que los empleados no estén expuestos a la radiación. De hecho, las autoridades han aprobado el funcionamiento de la planta, que cumple todos los requisitos legales gracias a las medidas de protección física empleadas, que incluyen un muro de hormigón adicional de 40 centímetros de grosor alrededor del edificio y una puerta de protección de unas 45 toneladas de peso.

Pruebas de choque desde 1959

El 10 de septiembre de 1959 tuvo lugar el primer crash test de la historia de Mercedes-Benz, realizado en un descampado próximo a la fábrica de Sindelfingen, en Alemania. En aquella ocasión, un vehículo de pruebas chocó frontalmente contra un obstáculo sólido, y esa prueba abrió un nuevo capítulo en la investigación de la seguridad en la firma de la estrella, ya que permitió estudiar el comportamiento en caso de colisión tanto de los vehículos como de los ocupantes en condiciones realistas, en línea con la filosofía Real Life Safety, o seguridad para la vida real.

Mercedes-Benz realiza actualmente en el Centro de Tecnología de Seguridad de Vehículos de Sindelfingen hasta 900 crash tests al año, y otras 1.700 pruebas complementarias, principalmente las llamadas pruebas de trineo: en esta simulación de colisión, se acelera y se frena una especie de trineo de pruebas, sobre el que se monta un objeto de ensayo, como una carrocería completa o un componente del vehículo, y se somete a las fuerzas generadas durante un choque real del vehículo; aunque estas pruebas de trineo permiten realizar ensayos no destructivos de componentes individuales, como los cinturones de seguridad.

Otro hito en las investigaciones sobre seguridad de la firma alemana fue el primer crash test público del mundo con dos vehículos totalmente eléctricos, llevado a cabo en otoño del pasado año. Dos modelos de carrocería SUV, un EQA y un EQS, chocaron entonces uno contra el otro a una velocidad de 56 km/h, y con un solapamiento del 50%, confirmando la prueba el alto nivel de protección de los ocupantes, pues el habitáculo y la batería de alto voltaje de ambos vehículos permanecieron intactos, las puertas pudieron abrirse tras la violenta colisión y los sistemas de alto voltaje se desconectaron automáticamente.