Gli airbag, dispositivi di sicurezza passiva, sono indispensabili per proteggere e ridurre al minimo il rischio di danni sia al conducente che agli eventuali passeggeri, soprattutto in caso di incidenti. L'invenzione dell'airbag risale al 1952, grazie a John W. Hetrick che depositò il brevetto negli Stati Uniti l'anno successivo. Il loro utilizzo in campo automobilistico si è diffuso a partire dalla fine degli anni sessanta, con il perfezionamento degli altri componenti necessari al loro funzionamento. Oggi, l'airbag è probabilmente il più diffuso sistema di sicurezza passivo ed è presente sulla quasi totalità delle vetture circolanti.
Composizione e Funzionamento dell'Airbag
L'airbag è un sistema complesso, costituito fondamentalmente da uno o più cuscini che, in caso di urto, si gonfiano automaticamente frapponendosi tra i passeggeri e le strutture rigide del veicolo. Il suo funzionamento si basa su una sequenza rapida e precisa di eventi, orchestrata da diversi componenti chiave:
Il Sensore: Questo è il primo elemento a entrare in azione. I sensori di crash o accelerazione, a seconda del sistema e del numero di airbag presenti, sono installati direttamente nella centralina o come unità satelliti nella parte anteriore o laterale del veicolo. La loro funzione è quella di rilevare l'impatto e l'entità della decelerazione. Generalmente, la soglia di attivazione corrisponde a un'accelerazione tra circa 3 e 5 grammi, equivalente a un impatto a circa 20 km/h contro una barriera inamovibile. Per motivi di sicurezza, per evitare attivazioni non necessarie, devono essere sempre attivati due sensori operanti in modo indipendente per inviare le informazioni per l'attivazione dell'airbag. I sensori anteriori sono sempre doppi e solitamente utilizzano sistemi molla/massa: un rullo inerziale con peso standard, avvolto da una cinghia composta da molle in bronzo, si muove solo quando la forza agisce da una certa direzione. In caso di tale forza, il rullo inerziale rotola contro la forza di dispiegamento della molla in bronzo e chiude il circuito verso la centralina tramite i contatti. Per l'autodiagnosi, nel sensore è presente anche una resistenza di valore elevato. Esistono anche accelerometri che contengono grandi quantità di silicio; se viene applicata una forza, il blocco di silicio si sposta nel sensore, causando una variazione di capacità che rappresenta un'informazione per la centralina. Altri sensori utilizzati sono quelli di pressione, installati sulla porta, che reagiscono alle variazioni di pressione all'interno della porta in caso di incidente. Per i veicoli che utilizzano questi sensori, è fondamentale rimontarli correttamente se la guarnizione della portiera viene rimossa.
La Centralina: Questo componente è il "cervello" del sistema airbag. Riceve i segnali dai sensori, li elabora, li immagazzina e, se le condizioni lo richiedono, invia il segnale al comando di accensione del detonatore. La centralina di controllo, alloggiata all'interno dell'abitacolo, gestisce sia gli airbag che i pretensionatori delle cinture di sicurezza, eseguendo una continua autodiagnosi del sistema. È dotata di un sistema di alimentazione tampone (solitamente un condensatore) che le consente di attivarsi anche in caso di anomalia della batteria durante un incidente.
Il Detonatore (o Accenditore): Innesca la sostanza presente nella capsula esplosiva. È un componente cruciale che avvia la reazione chimica necessaria per generare il gas che gonfia il sacco.
La Capsula Esplosiva (Generatore di Gas): Contiene una sostanza propellente, generalmente costituita da azoturo di sodio (NaN₃), sigillata ermeticamente. Una volta innescata la reazione dall'accenditore, l'azoturo di sodio reagisce rapidamente liberando una grande quantità di azoto (N₂), il gas che gonfia il sacco salvavita. Il generatore di gas dell'airbag si trova all'interno di un alloggiamento metallico contenente un accenditore incorporato che innesca la piccola esplosione che fa gonfiare la sacca airbag.
Il Sacco Salvavita: Realizzato in nylon, è una sacca piegata che, grazie alla rapida generazione di gas, si gonfia in circa 30-50 millisecondi. Fra la prima capsula e il sacco negli airbag pirotecnici si trova una rete metallica a maglie fini che blocca l'accesso al sacco alle particelle solide e raffredda i gas che lo gonfiano.
Materiali e Tipologie di Airbag
Il materiale principale utilizzato per la sacca dell'airbag è il nylon, scelto per la sua resistenza e flessibilità. La sostanza che genera il gas per il gonfiaggio è l'azoturo di sodio. Gli azoturi o azidi sono composti binari nati dall'unione dell'azoto con un metallo o con vari gruppi organici.
Gli airbag si distinguono in base alla loro posizione e funzione all'interno del veicolo, offrendo una protezione multidirezionale:
Airbag Frontale: Sono i più comuni e si dividono in:
- Airbag per il conducente: Montato sul volante.
- Airbag per il passeggero anteriore: Posizionato nella parte superiore del cruscotto.
Airbag Laterali: Posizionati sul retro dei sedili anteriori (proteggono il torace degli occupanti) o integrati negli stessi sedili per evitare che il corpo scivoli sotto le cinture di sicurezza in caso di urti frontali. In alcune auto, sono presenti anche airbag dedicati ai passeggeri dei sedili posteriori.
Airbag per le Ginocchia: Uno è posto sotto il volante per proteggere il conducente, mentre l'altro è situato sotto il cruscotto portaoggetti per proteggere il passeggero anteriore.
Airbag a Tendina (o a Finestrino): Possono essere montati nella parte anteriore o posteriore del tetto, o tra i montanti, estendendosi lungo le finestrature per proteggere la testa degli occupanti in caso di impatto laterale.
Airbag Centrale Frontale: Una tipologia di airbag che si trova nel bracciolo dei sedili anteriori o nella parte centrale dei sedili posteriori, progettato per evitare il contatto tra i passeggeri anteriori in caso di impatto laterale.
Airbag per Pedoni: Un dispositivo di sicurezza esterno pensato per ridurre al minimo le lesioni del pedone in caso di collisione con l'auto. Diverse case automobilistiche hanno studiato l'installazione di serie di airbag esterni, che consistono in un sistema di radar e sensori a infrarossi che, rilevata la presenza di un pedone e il rischio di imminente collisione, attivano la frenata automatica e gonfiano un airbag posto tra il cofano e il parabrezza. Spesso, questi sistemi includono anche il sollevamento automatico del cofano per aumentare la zona di assorbimento dell'impatto.
La scienza dietro gli airbag
Esistono anche varianti più sofisticate come gli airbag ibridi, più veloci dei pirotecnici e utilizzati per gli airbag laterali e a tendina dove lo spazio è limitato. Gli airbag dual stage sono costituiti da una coppia di airbag (ibridi o pirotecnici) ma con un solo sacco; la centralina può decidere di attivarne una sola carica pirotecnica, gonfiando il sacco parzialmente, oppure entrambe ma distanziate temporalmente. Questo permette di adattare il dispiegamento dell'airbag alla massa dell'occupante, ad esempio in presenza di bambini o occupanti leggeri.
Attivazione e Durata degli Airbag
L'attivazione dell'airbag è strettamente legata all'intensità dell'impatto e alla decelerazione subita dal veicolo. Di norma, l'airbag si apre a una velocità di circa 50 km/h, ma questo dato è indicativo. La soglia di attivazione è determinata dall'entità della decelerazione, che può essere equivalente a un impatto a circa 20 km/h contro una barriera fissa. Se l'entità dell'impatto è tale da non comportare deformazioni capaci di attivare i sensori, l'airbag potrebbe non scattare, il che rappresenta un vantaggio in termini di danni da riparare.
È importante notare che, sebbene la velocità sia un fattore importante, non è l'unico. Il sensore analizza la decelerazione in modo complesso. Inoltre, su veicoli datati, l'efficienza dell'airbag potrebbe diminuire, rendendo necessaria la sua sostituzione.
La durata dell'airbag dipende dalla tipologia di auto e dalla sua generazione. Nelle auto più datate, la durata massima si aggira intorno agli 8-10 anni, mentre in quelle di ultima generazione può raggiungere i 15 anni. Questa "scadenza" è legata alla potenziale perdita di efficacia della carica esplosiva, che dopo anni potrebbe non avere più le caratteristiche chimiche necessarie per un innesco ottimale. È consigliato sostituire i moduli airbag e i pretensionatori dopo 10 anni dalla loro installazione, anche se sottoposti a test di diagnosi non presentano malfunzionamenti.
Manutenzione e Sostituzione degli Airbag
L'airbag è un dispositivo monouso. Dopo essersi attivato a seguito di un urto, deve essere smontato e sostituito. Non può essere ripiegato e reinserito nell'apposito vano come un paracadute. La sostituzione degli airbag non può essere effettuata autonomamente dall'automobilista, ma richiede l'intervento di un'officina meccanica specializzata.
Il costo per la sostituzione di un airbag varia considerevolmente a seconda del modello di vettura e del numero di airbag attivati. Per le utilitarie, la spesa può oscillare da un minimo di 300 € fino a oltre 900 € per singolo airbag. Nel caso si attivino entrambi gli airbag anteriori, i costi raddoppiano, e aumentano ulteriormente per vetture di fascia alta. A seguito di un urto, l'attivazione di un airbag può comportare anche il danneggiamento della centralina e delle cinture di sicurezza, che potrebbero necessitare di sostituzione, incrementando ulteriormente i costi.
In caso di incidente, anche se l'airbag viene sostituito, l'evento rimarrà registrato nella storia del veicolo, soprattutto se è stata aperta una pratica assicurativa.
Precauzioni per la Sostituzione
La sostituzione degli airbag richiede precauzioni fondamentali. Prima di montare i nuovi moduli, è necessario scollegare la batteria e attendere almeno 30 minuti per evitare che contatti elettrici accidentali possano innescare le cariche.
Se l'airbag si è aperto e la centralina è stata sottoposta a diagnosi elettronica e azzerata, in incidenti lievi potrebbe essere possibile sostituire solo gli airbag senza cambiare la centralina. In caso di incidenti più seri, tuttavia, è spesso necessario sostituire anche la centralina, poiché l'accelerometro interno potrebbe non funzionare correttamente a causa dell'urto. I pretensionatori, una volta innescati, vanno sempre sostituiti.
Airbag e Normative
L'obbligatorietà degli airbag nelle automobili è stata introdotta gradualmente. In base alle normative europee, dal 2002, tutte le auto di nuova immatricolazione devono essere dotate di almeno l'airbag lato guida. Oggi, lo standard prevede quasi sempre i due airbag anteriori.
Le normative non si fermano alla sicurezza interna. Per quanto riguarda gli airbag da moto, nel 2013 è stata approvata la normativa EN 1621-4, che prevede una serie di test per l'omologazione, tra cui innocuità dei materiali, tempo di gonfiaggio, affidabilità del sistema, ergonomia e comfort.
Va ricordato che gli airbag non rientrano nei protocolli di verifica in sede di revisione periodica. Tuttavia, se la spia dell'airbag è accesa, l'auto potrebbe non superare la revisione, poiché il tecnico è tenuto a controllare che i dispositivi di sicurezza funzionino correttamente e non vi siano malfunzionamenti segnalati dalle spie.
In caso di sinistro, non esiste un obbligo formale di sostituire gli airbag, anche se potrebbero esserci rivalse da parte dell'assicurazione qualora si viaggi con airbag non funzionanti.
Considerazioni Finali
L'airbag è un sistema di sicurezza che ha dimostrato la sua efficacia nel salvare migliaia di vite. La sua evoluzione, con l'introduzione di diverse tipologie e sistemi di attivazione sempre più sofisticati, continua a migliorare la protezione degli occupanti del veicolo e, potenzialmente, anche dei pedoni. La comprensione del suo funzionamento, dei suoi limiti e delle procedure di manutenzione è fondamentale per garantire la sicurezza stradale.
È importante sottolineare che, sebbene le informazioni fornite abbiano fine illustrativo, la corretta manutenzione e la consapevolezza dei sistemi di sicurezza del proprio veicolo sono essenziali per la protezione personale.
Airbag e Seggiolini per Bambini
Un aspetto importante da considerare riguarda l'uso dei seggiolini per bambini. Va ricordato che l'airbag passeggero anteriore va disattivato nel caso venga posizionato un seggiolino per bambini fino a 9 kg sul sedile anteriore (in senso contrario di marcia). Questo per evitare che il gonfiaggio dell'airbag possa causare lesioni gravi al bambino.
