Los Rayos-X desvelan qué ocurre en el interior de un coche cuando choca

Durante varios años, el departamento de seguridad de vehículos de Mercedes-Benz ha estado investigando el uso de la tecnología de rayos X en los crash tests junto con los compañeros de EMI.

El factor decisivo para este avance fue el uso 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: la energía fotónica del acelerador lineal es de hasta nueve megaelectronvoltios.

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Patxi Fernández

Esto permite analizar todos los materiales utilizados habitualmente en la construcción de vehículos. La duración del pulso de rayos X es de sólo unos microsegundos. Esto permite registrar los procesos de deformación en la prueba de colisión sin desenfoque de movimiento. Además, el acelerador lineal genera un flujo continuo de estos impulsos de rayos X. Esto significa que se pueden obtener hasta 1.000 imágenes por segundo. Es decir, unas 1.000 veces más que con los sistemas de rayos X convencionales.

Durante el crash test, los rayos atraviesan la carrocería y los maniquíes desde arriba. Debajo del vehículo de ensayo hay un detector plano. Sirve de receptor digital de imágenes en el sistema de rayos X: 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 la estructura del maniquí. Esto influye en la escala de grises que luego es visible, de forma similar a la inspección por rayos X del equipaje en un aeropuerto o a las imágenes de este tipo que toma un médico.

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 relevantes para la seguridad y en el cuerpo del maniquí durante un choque. De este modo, es posible observar con detalle cómo se comprime el tórax del maniquí o cómo se deforma un componente. Lo importante en el camino de la investigación a la aplicación industrial es el hecho de que el choque analizado con rayos X no afecta a ninguna otra herramienta de análisis. Incluso las cámaras interiores del vehículo de pruebas de choque graban sin perturbación alguna.

Los expertos de EMI elaboraron un concepto integral de protección radiológica para el accidente de rayos X. Se utilizan dosímetros como monitores para garantizar que los empleados no estén expuestos a la radiación. La autoridad gubernamental ha aprobado el funcionamiento de la planta de acuerdo con los requisitos legales. Las elaboradas medidas de protección física 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.

Esta demostración tecnológica 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 este modo, deformaciones hasta ahora invisibles y sus procesos exactos se vuelven transparentes. Las numerosas imágenes de alta resolución permiten un análisis preciso.

La experiencia comienza con un estruendo muy fuerte. A 60 km/h, un dispositivo de impacto embiste contra la berlina naranja de la Clase C y le da de pleno en el costado. Los crash tests son siempre algo especial, incluso para los expertos. Pero la parte realmente espectacular de esta prueba de impacto lateral se encuentra en una estructura situada en el techo del pabellón, encima del vehículo: un acelerador lineal funciona como cámara de rayos X. Junto con el Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad, el EMI (Instituto Ernst Mach) de Friburgo, Mercedes-Benz ha llevado a cabo el primer crash test monitorizado con rayos X del mundo con un coche real. A bordo iba un maniquí SID II en el lado izquierdo, de cara al impacto. Se trata de un espécimen de prueba con anatomía femenina, especialmente diseñado para las pruebas de impacto lateral.

El 10 de septiembre de 1959 tuvo lugar el primer crash test de la historia de Mercedes-Benz, en un descampado cercano a la fábrica de Sindelfingen. Un vehículo de pruebas chocó frontalmente contra un obstáculo sólido. Esta prueba abrió un nuevo capítulo en la investigación de la seguridad en Mercedes-Benz, ya que permitió estudiar el comportamiento en caso de colisión tanto de los vehículos como de los ocupantes en condiciones realistas utilizando coches de prueba y maniquíes. Junto con los análisis de la propia investigación de accidentes del Grupo, los crash tests constituyen la base de la filosofía «Real Life Safety».

Mercedes-Benz realiza actualmente hasta 900 crash tests al año y alrededor de 1.700 «pruebas de trineo» en el Centro de Tecnología de Seguridad de Vehículos de Sindelfingen. En esta simulación de colisión, se acelera y frena un trineo de pruebas. En el trineo se monta un objeto de ensayo (carrocería o conjunto del vehículo) y se somete a las fuerzas que se producen durante un choque real del vehículo. Estas pruebas de trineo permiten realizar ensayos no destructivos de componentes individuales, especialmente de sistemas de retención como los cinturones de seguridad.

El primer crash test público del mundo con dos vehículos totalmente eléctricos en otoño de 2023 demuestra que la seguridad en Mercedes-Benz no es una cuestión del sistema de propulsión. Los modelos SUV EQA y EQS chocaron entre sí en un escenario real a una velocidad de 56 km/h y con un solapamiento del 50%. La prueba confirma el alto nivel de protección de los ocupantes: el habitáculo y la batería de alto voltaje de ambos vehículos permanecieron intactos según lo previsto, las puertas pudieron abrirse y los sistemas de alto voltaje se desconectaron automáticamente.

La Sociedad Fraunhofer es la principal organización de investigación aplicada de Europa. Bajo su paraguas trabajan 76 institutos y centros de investigación repartidos por toda Alemania. Más de 30.000 empleados generan un volumen de investigación anual de más de 2.900 millones de euros.