Los
Crash Test Dummies son replicas de humanos en tamaño real,
articulados y con peso para simular el comportamiento del cuerpo
humano, e instrumentados para registrar la mayor cantidad de información
posible sobre las variables en un accidente, como la velocidad
del impacto, fuerzas compresivas, deformaciones del cuerpo y tasas
de desaceleración durante una colisión. El trabajo
de un crash test dummy es simular a un humano durante un choque,
mientras recopila información que no sería posible
recolectar de una persona.
Un crash test dummy está hecho con materiales
que simulan la fisiología del cuerpo humano. Existen diferentes
tamaños y son llamados según su percentila y sexo;
por ejemplo, el dummy masculino con percentila 50 representa al
hombre de estatura media (es mayor que la mitad de la población
masculina y más pequeño que la otra mitad), pesa
170lbs (77kg) y mide 70 pulgadas (5 pies 10 pulgadas o 1.78m).
Un poco de historia...
El 31 de agosto de 1869, Mary Ward fue la primera
víctima registrada de un accidente automovilístico
(automóvil que funcionaba a base de vapor, ya que el de
gasolina no fue inventado, sino hasta 1886 por Karl Benz). Mary
fue eyectada del vehículo y murió en Parsonstown,
Irlanda. A partir de entonces, más de 20 millones de personas
alrededor del mundo han perdido la vida en accidentes automovilísticos.
Para 1930, el interior de un auto no era nada
seguro, aún con colisiones a baja velocidad, el tablero
estaba hecho de metal rígido, la columna del volante no
era colapsable, protruían botones y palancas al interior
del vehículo, los cinturones de seguridad no contaban con
fijaciones adecuadas, haciendo que el conductor se avalanzara
contra el parabrisas y tuviera muy poca probabilidad de evitar
una lesión importante o la muerte. El cuerpo del auto era
rígido y las fuerzas de impacto se transmitían directamente
a los ocupantes del vehículo.
En estas fechas, Detroit´s Wayne State University
fue la primera en iniciar trabajos formales para recolectar información
acerca de los efectos de las colisiones a altas velocidades sobre
el cuerpo humano. Los primeros sujetos de estudio fueron cadáveres,
se utilizaban para obtener información acerca de la capacidad
del cuerpo para soportar la deformación y las fuerzas de
cizallamiento que típicamente son experimentadas en un
accidente a alta velocidad. Los cadáveres eran implementados
con acelerómetros burdos y eran colocados dentro de vehículos
para ser sujetos a impactos frontales y volcaduras.
Por aquello de la controversia moral y ética
que las pruebas con cadáveres pudieran crear, Albert King
en 1995, escribió un artículo en el Journal of Trauma,
titulado “Beneficios humanitarios de la investigación
en cadáveres para la prevención de lesiones”,
donde declara el valor de la investigación en cadáveres
sobre las vidas humanas salvadas, calculando que estas investigaciones
habían salvado, hasta ese momento, cerca de 8,500 vidas
anualmente. Mencionaba que por cada cadáver utilizado,
cada año sobrevivían 61 personas por el uso del
cinturón de seguridad, 147 por las bolsas de aire y 68
sobrevivían impactos contra el parabrisas.
Existieron también pruebas en voluntarios,
dentro de ellos, vale la pena mencionarlos (sobre todo por su
gran valor, osadía o imprudencia): el Coronel John Paul
Stapp de la Fuerza Aérea Norteamericana y Lawrence Patrick,
Profesor del Wayne State University, quien no sólo realizó
pruebas sobre sí mismo, sino sobre sus alumnos. Evidentemente
la información recolectada era muy limitada. Adicionalmente
se iniciaron estudios en modelos animales, siendo el más
común el cerdo, pero aún tenían limitaciones
en la información proporcionada y cuestionamientos por
la investigación en animales. General Motors descontinuó
las pruebas in vivo en 1993 y el resto de la industria poco después.
1949
Samuel W. Alderson en el Alderson Research Labs (ALR) Sierra Engineering
Co. crea el “Sierra Sam”, para probar asientos eyectables
de aviones y arneses para los pilotos.
1950´s Cornell Aeronautical Laboratories
estudia los accidentes automovilísticos para determinar
cómo hacer los autos más seguros. Grumman-Alderson
crea el “Gard Dummy”, diseñando tanto para
aviones como automóviles. Hollaman Air Force Base conduce
pruebas utilizando el ARL VIP 50 (creado específicamente
para General Motors y Ford) y el Sierra Sam. Se introducen al
mercado los primeros autos con implementos de seguridad.
1950-1970 Se desarrollan crash test dummies basados
en modelos aeroespaciales, se inicia la producción de dummies
masculinos con percentila 50 y 95, así como el dummy femenino
con percentila 5.
1971 Se introduce el Hybrid I, una estandarización
del ARL de la serie VIP y del Sierra masculino con percentila
50, diseñado por el Ingeniero Biomecánico Harold
“Bud” Mertz, en conjunto con General Motors.
1972 Se desarrolla el Hybrid II, con mejoras en
hombros, columna y rodillas, así como mayor documentación
que el Hybrid I. Fue el primer dummy que cumplía con el
American Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) para probar
cinturones de seguridad.
1973 Se introduce el Hybrid II con percentila
50 estándar. La National Highway Transportation Safety
Administration (NHTSA) se une con General Motors para producir
un nuevo diseño de dummy (ATD 502).
1976 Se introduce el Hybrid III, General Motors
mejora el ATD 502 y le coloca más transductores para recopilar
mayor información.
1979-1987 NHTSA se une al University of Michigan
Transportation Institute (UMTRI) para producir un dummy para impacto
lateral (side impact dummy, SID).
1988-1989 Humanetics y la Society of Automotive
Engineers (SAE) desarrollan el Hybrid III femenino pequeño
y masculino grande a partir del Hybrid III con percentila 50.
General Motors y SAE desarrollan el Biosid, un Hybrid III para
impactos laterales.
1995-1996 First Technology Safety Systems y el
Occupant Safety Research Partnership desarrollan el SID II, un
dummy adolescente para impactos laterales para el desarrollo de
bolsas de aire laterales.
La
serie Hybrid III está diseñada para investigar los
efectos de los impactos frontales, y son de menor utilidad para
investigar otros tipos de impactos, como los laterales, los posteriores
o las volcaduras. El Side Impact Dummy (SID) está diseñado
para medir los efectos sobre las costillas, columna y órganos
internos en las colisiones laterales. También evalúa
la desaceleración de la columna y las costillas, y la compresión
de la cavidad torácica. SID es el estandar americano, en
Europa se utiliza el EuroSID. SID II representa un femenino con
percentila 5; y el BioSID es una versión más sofisticada
del SID y EuroSID. El RID (Rear Impact Dummy) es un dummy diseñado
para evaluar los efectos de los impactos posteriores, principalmente
el efecto de “latigazo”. BioRID es una versión
más sofisticada en la estructura de la columna, con 24
simuladores de vértebras. El THOR es un dummy masculino
con percentila 50 que cuenta con instrumentos sofisticados para
evaluar impactos frontales, incluyendo sensores faciales.
El CRABI (Child Restraint Air Bag Interaction)
es un dummy pediátrico para evaluar la efectividad de los
sistemas de sujeción, existen 3 modelos, que representan
un niño de 18, 12 y 6 meses.
El
Hybrid III, dummy masculino con percentila 50 es hoy día
un hombre de familia, ya que la serie incluye un masculino con
percentila 95 (1.88m y 100kg), un femenino con percentila 5 (1.52m
y 50kg) y dummies pediátricos de 10, 6 (21kg) y 3 años
(15kg).
“Linda” es un crash test dummy de
una mujer promedio embarazada, modelada por computadora, mide
5 pies y 4 pulgadas, pesa 150 libras y se encuentra en la semana
36 de gestación, diseñada por Laura Thackray, Ingeniero
en Biomecánica del Volvo Cars Safety Center. Este modelo
se encuentra aún en estudio.
Los dummies contienen 3 tipos de instrumentos:
• Acelerómetros
• Sensores de carga
• Sensores de movimiento
Los acelerómetros miden la aceleración
en una dirección particular. Esta información puede
ser utilizada para determinar la probabilidad de lesión.
La aceleración es la tasa a la cual cambia la velocidad;
por ejemplo, si golpeas la cabeza contra un ladrillo, la velocidad
de la cabeza cambia bruscamente, mientras que si golpea una almohada,
la velocidad disminuye con mayor lentitud a medida que se comprime
la almohada.
Los sensores de carga miden la cantidad de fuerza sobre diferentes
partes del cuerpo durante una colisión. La carga máxima
sobre el hueso puede ser usada para determinar la probabilidad
de que se fracture.
Los sensores de movimiento se encuentran en el tórax del
dummy, miden la deflexión de éste durante la colisión.
Cada dummy tiene una “piel” de vinil
sobre un esqueleto rígido que simulan la estructura ósea
humana. Cada parte del dummy lleva sensores para recabar información
que indique el tipo y la severidad de la lesión que pudiera
ser sufrida por un ocupante humano en el mismo choque. La cabeza
está hecha de aluminio y cubierta con el mismo vinil que
el resto del cuerpo. Contiene 3 acelerómetros colocados
en ángulos rectos para proveer información acerca
de las fuerzas de aceleración a las que estaría
sujeto el cerebro en una colisión. En el cuello, los dispositivos
detectan la deflexión y las fuerzas de cizallamiento y
tensión al momento que la cabeza se desplaza hacia adelante
y hacia atrás durante el impacto.
Cada dummy debe ser calibrado antes de una prueba,
cada parte del cuerpo debe ser calibrada y probada para asegurar
su adecuado funcionamiento. Su cabeza es retirada y dejada caer
40cm para probar la calibración de los instrumentos de
medición en la cabeza. Después de esto, la cabeza
es reinsertada, se pone en movimiento y se frena abruptamente
para evaluar la adecuada flexión del cuello, el tórax
es golpeado violentamente con un péndulo pesado para asegurar
la adecuada compresión y flexión de las costillas.
Una vez calibrado, el dummy es vestido completamente de amarillo
(esto para evitar la fricción), se coloca pintura en la
cabeza y rodillas y se colocan unos adhesivos amarillos con negro
a los lados de la cabeza como puntos de referencia para ayudar
a los investigadores cuando revisan las filmaciones en cámara
lenta; la pintura sirve para evaluar las partes del vehículo
en las cuales golpea el dummy. Se cuenta con 44 canales de información
localizados en todo el cuerpo del dummy, desde la cabeza hasta
los tobillos, los cuales registran entre 30,000 y 35,000 elementos
de información en 100-150 milisegundos en un choque típico.
Esta información se recaba temporalmente en el tórax
del dummy y después se descarga a una computadora una vez
terminada la prueba. Un dummy puede ser utilizado varias veces
y si una pieza falla, puede ser reemplazada por una nueva. El
costo promedio de un crash test dummy es de €150,000.
Actualmente se están desarrollando nuevas
tecnologías y modelos por computadora que parecen prometedores.
