Automóviles: los plásticos aguantan el golpe

En materia de seguridad vial, se distingue entre la seguridad activa y la seguridad pasiva. Ambas están estrechamente relacionadas. La primera tiene el objetivo de evitar los accidentes, y la segunda de limitar las consecuencias para los ocupantes del vehículo. Actualmente, la seguridad activa está garantizada en gran parte por la electrónica que abarrota los vehículos modernos: sistemas de frenos ABS, radares, dispositivos de frenado de emergencia o asistentes de mantenimiento de carril e incluso, en los vehículos de alta gama, sistemas de teledetección por infrarrojos (LiDar). Si bien son eficaces y han contribuido a reducir significativamente el número de víctimas mortales o heridos graves, estos dispositivos no representan un «seguro de vida».

Aunque los polímeros están presentes en los componentes electrónicos, los encontramos principalmente en los neumáticos, que en su mayoría están reforzados con fibras textiles de poliéster o poliamida, así como con diferentes resinas denominadas, todo lo cual contribuye a dotar a los neumáticos de unas propiedades excepcionales de rendimiento y durabilidad.

El caucho natural sigue entrando en la composición de los neumáticos. Sin embargo, se mezcla con polímeros sintéticos cuyas fórmulas se mantienen en secreto. Está reforzado con fibras metálicas y textiles de poliéster o poliamida.

Otro ejemplo emblemático son las escobillas de los limpiaparabrisas, hechas de elastómeros, polímeros muy flexibles. Se ajustan perfectamente a la forma del parabrisas y proporcionan un barrido óptimo para una visibilidad máxima. Son más resistentes que el caucho natural a los rayos UV y, por tanto, se degradan más lentamente.  
La seguridad pasiva, también de vital importancia, recibe igualmente la atención de los fabricantes, y los polímeros ocupan, cuando menos, un lugar destacado en este ámbito por su capacidad de amortiguación de los impactos.

Efecto acordeón: los plásticos juegan su papel

Hasta la década de los cuarenta, los automóviles se diseñaban en torno a un pesado chasis metálico formado por unas barras de acero sobre el que se colocaban los elementos de carrocería, el motor, las ruedas y el habitáculo. Gracias a su resistencia, el vehículo soportaba fácilmente los choques a una velocidad mediana. Por desgracia, no siempre era así en el caso de los ocupantes. Los ingenieros necesitaron algún tiempo para comprender por qué en algunos casos los ocupantes no sobrevivían a un accidente mientras que el automóvil apenas resultaba deformado. Hoy sabemos que tiene fácil explicación: un automóvil rígido no absorbe los choques, de manera que prácticamente toda la energía generada se transmite de inmediato al interior del habitáculo. Son los ocupantes, sin duda menos rígidos, quienes la reciben, a menudo, con fatales consecuencias...

Desde la década de los cincuenta, los fabricantes han sustituido progresivamente el chasis tradicional por una estructura monocasco que se deforma de forma gradual en caso de choque, ejerciendo así una función amortiguadora

Por lo tanto, era necesario que los vehículos fueran más deformables y absorbieran así la energía. Para ello, a partir de la década de los cincuenta, los fabricantes fueron sustituyendo el chasis tradicional por una estructura conocida como monocasco, una suerte de jaula formada por elementos de la carrocería y el suelo. Esta estructura de acero está diseñada para deformarse en caso de colisión frontal o trasera y preservar intacto el habitáculo, que también recibe el nombre de célula de supervivencia. ¡Esto es lo que se conoce como efecto acordeón! Un vehículo moderno está diseñado para deformarse de forma progresiva. Según la intensidad del choque, los primeros en amortiguar el impacto serán los parachoques y, a continuación, empezará a deformarse el chasis por unos puntos concretos para evitar que el motor siga su curso hasta las rodillas de los pasajeros situados delante, o incluso que la columna de dirección llegue a fracturar el cráneo del conductor. Lo mismo sucede con el capó, que se pliega y es impulsado hacia arriba para evitar el efecto guillotina. El objetivo de todos estos avances mecánicos es «consagrar» el habitáculo, que debe permanecer rígido para proteger a los pasajeros. Algunos vehículos deportivos de muy alta gama están dotados actualmente de una célula de supervivencia realizada con un material compuesto de carbono y epoxi conocido como polímero reforzado con fibra de carbono (PRFC). Un material mucho más ligero y rígido que el acero, difícil de moldear y sobre todo más caro. BMW, la excepción que confirma la regla, lanzaba en 2013 el I3, el primer vehículo eléctrico de su gama equipado con una célula hecha parcialmente de PRFC. Se fabricaron 250 000 unidades de este vehículo, a pesar de que su precio no tenía nada que ver con el de los modelos equiparables en tamaño y potencia en el momento...
Si los vehículos son más seguros actualmente, esto se debe en parte a los polímeros, unos materiales suficientemente flexibles para amortiguar no solo los impactos sino también las irregularidades de la calzada.

Parachoques: un escudo hecho de polímeros

Al principio, los parachoques eran ni más ni menos que una barra de metal. Tenían una única función: proteger los elementos de carrocería. Esto resultaba eficaz siempre y cuando los choques no fueran demasiado violentos... Pero debido a su gran rigidez, podían causar importantes daños tanto a los ocupantes del vehículo como a los peatones o ciclistas. No obstante, siguieron así durante más de setenta años… Hasta la década de los sesenta, cuando el gigante estadounidense General Motors recurrió a los plásticos para su concepción. Por dos razones: al ser fácilmente moldeables, abrían la puerta a variedad de diseños y, sobre todo, su flexibilidad representaba para los ingenieros de GM una excelente ventaja para mejorar la amortiguación de los choques.
Una ventaja adicional: en caso de colisión a baja velocidad, no se rompían y recuperaban su forma original tras deformarse. El primer vehículo en el mundo en incorporar el novedoso accesorio fue el lujoso Pontiac GTO, lanzado en 1968. Su parachoques delantero estaba fabricado a partir de un polímero al que General Motors denominó Endura.

El Pontiac GTO fue el primer automóvil del mundo en incorporar parachoques de plástico. Estaba hecho a base de un polímero al que General Motors denominó Endura.

Faltaba convencer a los futuros propietarios, habituados a las barras cromadas que seguían causando furor... El director de la marca no dudó entonces en aparecer en un anuncio golpeando este parachoques con un mazo para mostrar su resistencia. Allanaba así el camino para que, poco a poco, todos los fabricantes fueran sustituyendo el metal por los polímeros.

En Europa llegaron de la mano de Renault, que los implantó en 1972 en su flamante modelo R5. A diferencia de los estadounidenses, este fabricante prefirió utilizar fibras de vidrio impregnadas de resina poliéster. Fue el primer automóvil popular producido en gran serie en el que se optó por los parachoques de plástico. Renault tuvo que construir desde cero una unidad destinada al moldeo en serie de este elemento, lo que constituye en sí mismo una importante innovación. 

En 1980, en vista de la creciente globalización, los principales fabricantes del mundo firmaron un acuerdo para la homologación de los vehículos en los mercados europeos y estadounidenses (que siguen siendo los principales mercados en el mundo). El acuerdo estipulaba que los parachoques debían ser capaces de absorber la energía conforme a la nueva normativa desarrollada. Fue así como se generalizó el uso de los polímeros debido a que eran los únicos materiales capaces de satisfacer este reglamento, que se endureció todavía más en 2009 con la incorporación de medidas de protección de los peatones por las que se prohibían, por ejemplo, los ángulos salientes. Esto, evidentemente, no suponía un problema para los polímeros ya que son capaces de adoptar cualquier forma mediante moldeo.

En la actualidad, los parachoques se fabrican principalmente con polipropileno, policarbonato (PC) y acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), polímeros ultrarresistentes. A este se incorporan bloques de espuma, generalmente de polipropileno expandido (PPE), un material que reúne una ligereza y una capacidad de absorción excepcionales. Estas espumas se deforman progresivamente, contribuyendo activamente al efecto acordeón deseado.

La facilidad de moldeo de los polímeros como el polipropileno, el policarbonato o el ABS permite que los parachoques sean parte integrante del diseño. La única condición es evitar los ángulos salientes para proteger a los peatones.

Este mismo material suele utilizarse también en los asientos, incluidos los infantiles, los reposacabezas o las puertas. A diferencia de la célula de supervivencia, que debe permanecer lo más rígida posible para no deformarse durante el impacto, en el caso del mobiliario, por ejemplo, los asientos, estos no solo deben ser confortables, sino también suficientemente blandos para absorber el exceso de energía generado por el choque. Esto es especialmente importante en caso de impacto posterior, ya que los ocupantes del vehículo son proyectados hacia los respaldos y reposacabezas de su asiento.

Salpicadero y parabrisas: la obra culminante de los plásticos

Así como el PPE (polipropileno expandido) actúa como relleno oculto de numerosos elementos, otros no se esconden de nada. Tal es el caso de los salpicaderos, que constituyen un verdadero catálogo de polímeros: polipropileno (PP), acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), policloruro de vinilo (PVC)… seleccionados por su ligereza e incluso por su capacidad de adquirir fácilmente cualquier forma, color o textura, estos elementos tienen sobre todo el mérito de no estallar, no fragmentarse y no salir despedidos por el efecto de un choque, aunque sea fuerte, de modo que nunca dañarán a los pasajeros del vehículo.

El interior de los vehículos es una verdadera antología de polímeros. Esto se debe a múltiples factores: son ligeros, adoptan bonitas texturas y, sobre todo, no estallan en caso de impacto, protegiendo así a los ocupantes.

Es por esta misma razón que los parabrisas actuales se hacen de vidrio laminado. El vidrio laminado consiste en una película de plástico invisible (generalmente de polibutiral de vinilo) colocada a modo de unión entre dos placas de vidrio. En caso de explosión, el vidrio permanece pegado a la película en lugar de salir proyectado hacia el interior del vehículo, eliminando así el riesgo de cortes graves para los pasajeros.

Airbags: los polímeros tienen el tema en el saco

¡La mayor innovación en términos de seguridad vial de las últimas décadas permanece en la sombra! Se trata del airbag, este cojín hecho de poliamida 6-6, más conocida por su nombre comercial, Nylon, que se infla en unos microsegundos tras una colisión. Aunque no son obligatorios en todos los países, podemos encontrar estos cojines inflables en cualquier recoveco de los vehículos actuales. Algunos modelos incluyen hasta una docena de ellos: en el volante, el salpicadero, las puertas, el panel del techo... el invento no es precisamente una novedad.

Los vehículos de alta gama están equipados con cerca de una docena de airbags, unas bolsas hechas de poliamida 6. Protegen así a todos los pasajeros, tanto los que van delante como los que van atrás

Fueron también los fabricantes estadounidenses sus artífices en la década de los cincuenta. Al principio, la idea era prescindir de los cinturones de seguridad que, por aquel entonces, eran unos sencillos cinturones ventrales muy poco prácticos. Los primeros airbags, hechos ya de poliamida, se instalaron en una flota de Chevrolet, pero los resultados no fueron los esperados.

Habría que esperar hasta la década de los ochenta, cuando la marca alemana Mercedes retomó y perfeccionó el invento para sus modelos de lujo. No cabe duda de que el airbag ha salvado miles de vidas. Siempre y cuando, paradojas de la historia, estuviera abrochado el cinturón de seguridad.   

Nunca sin mi cinturón

No se sabe mucho, pero el funcionamiento de un airbag combinado con un cinturón de seguridad está extremadamente bien estudiado. Un airbag no es un simple globo, sino que está formado por una multitud de alveolos. Estando inflado, la presión es tan extrema que son pocos los tejidos capaces de resistirla, de ahí que se utilice la poliamida 6.6. Una vez inflado se vuelve tan duro como un bloque de piedra y si no está atado, el ocupante del vehículo sale proyectado contra él. Por este motivo se ha previsto que los alveolos estallen inmediatamente después del inflado y el cojín se vuelve entonces más blando. Aquí es donde el cinturón de seguridad es indispensable. Equipado con un pretensor, en un primer momento el cinturón empuja al pasajero contra el asiento. Después, unos milisegundos más tarde, el cinturón se relaja y permite el movimiento del cuerpo que acabará su recorrido sobre los airbags, los cuales ya se estarán desinflando, ejerciendo así plenamente su función protectora.

Con tres puntos de anclaje, cómodos y suaves al tacto, los cinturones de poliamida han pasado inadvertidos durante décadas.

El uso de los cinturones de seguridad viene de antiguo. Apareció en 1896 una incipiente versión en forma de arnés en los coches de carreras. En ese momento, el objetivo era evitar que el piloto saliera expulsado en las curvas. Consistía en una simple correa abdominal de algodón finamente tejido. El único problema era que, en caso de un choque fuerte, causaba graves traumatismos en el hígado y el bazo. No fue hasta 1959 que experimentó su primera evolución significativa. Esta llegó gracias a un ingeniero de Volvo que instaló tres puntos de anclaje en el vehículo, lo que permitía tener un ajuste a la vez abdominal y diagonal con una sola banda de tejido. Había nacido el cinturón moderno, que pasó a equipar inmediatamente todos los automóviles de la marca, haciendo de Volvo uno de los pioneros de la seguridad. El fabricante decidió que el invento fuera de dominio público para que pudieran beneficiarse todos los usuarios, tanto si conducían un vehículo Volvo como uno de cualquier otra marca. Desde entonces, los cinturones no han experimentado grandes cambios. El sistema de carrete diseñado por Peugeot todavía equipa hoy todos los cinturones del mundo, que cuentan con el sistema pretensor que sujeta la cintura en caso de impacto tal como hemos visto antes. Desde el final de la segunda guerra mundial, la materia de preferencia es la poliamida, un polímero que una vez tejido es irrompible, blando y confortable.