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DISEÑO Y VALIDACIÓN EXPERIMENTAL DE

ANCLAJES YASIENTOS DE VEHÍCULOS

DESTINADOS AL TRANSPORTEDE PERSONAS EN

SILLAS DE RUEDAS

García García, Andrés

DISEÑO Y VALIDACIÓN

EXPERIMENTAL DE

ANCLAJES Y ASIENTOS DE VEHÍCULOS

DESTINADOS AL TRANSPORTE

DE PERSONAS EN SILLAS DE RUEDAS

Primera edición digital

Octubre, 2013

Lima - Perú

©García García, Andrés

ROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0674

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/[email protected] facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster731 2457 - 999 921 348Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)

El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados.

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Entre las ventajas del libro digital se tienen:• su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad),• su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica),• su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural),• su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento),• su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investiga-ción de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras.

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de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.

En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.

Lima - Perú, enero del 2011

“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor

ESTUDIOS DE I+D+I Número 31

Diseño y validación experimental de anclajes y asientos de vehículos destinados al transporte

de personas en sillas de ruedas

Autor: García García, Andrés Filiación: Univ. Politécnica de Madrid Contacto: Convocatoria: 2003

Para citar este documento:

GARCÍA GARCÍA, Andrés (2003). “Diseño y validación experimental de anclajes y asientos de vehículos destinados al transporte de personas en sillas de ruedas”. Madrid, IMSERSO, Estudios I+D+I, nº 31. [Fecha de publicación: 31/08/2005]. <http://www.imsersomayores.csic.es/documentos/documentos/imserso-estudiosidi-31.pdf>

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Portal Mayores | http://www.imsersomayores.csic.es

Resumen

Diseño de dos tipos de anclajes en vehículos automóviles destinados al transporte de personas con silla de ruedas; el primero de ellos, es un sistema de retención de las sillas y el segundo, un sistema de retención de los ocupantes. Además se ha elaborado una serie de recomendaciones para adaptaciones de este tipo de vehículos, en base a los ensayos realizados y a los tipos de sistemas de retención considerados. La metodología seguida fue, además de la recopilación de documentación referida al tema, definición de un vehículo tipo y definición de las distintas configuraciones posibles, realización de ensayos estáticos de resistencia para comprobar que los anclajes cumplen unos requisitos mínimos de seguridad, y ensayo dinámico de impacto en plataforma deceleradora para validar los resultados obtenidos en los ensayos estáticos Los resultados de la investigación señalan que la orientación longitudinal de las guías de anclaje es más resistente que la orientación transversal; que la resistencia de los anclajes de los asientos de tipo guía de aluminio es insuficiente para superar el ensayo estático definido en la Directiva Europea 76/115-96/38 (anclajes de cinturón), sin embargo se ha aportado una solución técnica para el anclaje de los asientos mediante tornillos, la cual sí cumple con esta normativa.

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Diseño y validación experimental de anclajes y asientos de vehículos destinados al transporte de personas en sillas de ruedas

Memoria Justificativa de la Aplicación de las Ayudas Concedidas y Explicativa de la Realización del Proyecto

Trabajo realizado por:

INSIA-UPM (Instituto Universitario de Investigación del Automóvil de la Universidad Politécnica de Madrid).

UNIBUS Y SERVICIOS S.A.

ASPAYM (Asociación De Parapléjicos y Grandes Minusválidos de la Comunidad de Madrid).

1. METODOLOGÍA El proyecto ANCLAVE se estableció inicialmente para realizar durante un año

las tareas especificadas en la correspondiente solicitud de Ayudas para Proyectos de Investigación y Desarrollo sobre Tecnología de la Rehabilitación, con fecha del 11 de febrero de 2003. La metodología de trabajo establecida fue la siguiente:

1- RECOPILACIÓN DE DOCUMENTACIÓN relacionada con los siguientes campos:

¾ Normativa y legislación relacionada con transporte de personas usuarias de sillas de ruedas.

¾ Normativa y legislación relacionada con reformas en vehículos automóviles.

¾ Sistemas de retención en automóviles para silla de ruedas y su ocupante.

¾ Sistemas de retención y asientos de vehículos automóviles. ¾ Ensayos de impacto para sillas de ruedas en automóviles. ¾ Vehículos adaptados para el transporte de personas en sillas de

ruedas.

2- DEFINICIÓN DE LAS REFORMAS que actualmente se realizan en vehículos de categoría M1 y N1 para el transporte de personas en sillas de ruedas. En función de las adaptaciones que se realicen, se definirá un vehículo tipo seleccionado de entre los que se utilizan para el transporte de personas en sillas de ruedas atendiendo al número de vehículos reformados de cada modelo y a la facilidad en el suministro de las carrocerías para los ensayos, y se definirán las distintas configuraciones posibles en este vehículo para transportar personas en sus sillas de ruedas.

3- DISEÑO DE LOS ANCLAJES DE LOS SISTEMAS DE RETENCIÓN PARA LAS SILLAS DE RUEDAS Y SUS OCUPANTES EN VEHÍCULOS. Se realizarán ensayos estáticos de resistencia para comprobar que los anclajes cumplen unos requisitos mínimos que garanticen un nivel de seguridad similar al de los anclajes de los asientos y sistemas de retención de los ocupantes del vehículo sin reformar. Con la configuración que resulte más desfavorable se realizará un ensayo dinámico de impacto en plataforma deceleradora para validar

ANCLAVE 2003 Página 1 INSIA-UPM. UNIBUS. ASPAYM.


los resultados obtenidos en los ensayos estáticos y a su vez comprobar que el diseño de los anclajes de los sistemas de retención es adecuado. Además se creará un “Manual de Carrozado” en el que se especifiquen requisitos que debieran cumplir los puntos de anclaje de los sistemas de retención de la silla de ruedas y de su ocupante.

4- DISEÑO DE LOS ANCLAJES DE LOS ASIENTOS PARA VEHÍCULOS DESTINADOS AL TRANSPORTE DE PERSONAS EN SILLAS DE RUEDAS Y DE LOS PUNTOS DE ANCLAJE DE LOS CINTURONES DE SEGURIDAD DE SUS OCUPANTES. Se desarrollarán los anclajes de los asientos desmontables para el espacio destinado a transporte de personas en sillas de ruedas, y los puntos de anclaje incorporados en los asientos para los cinturones de seguridad de sus ocupantes. El diseño de los puntos de anclaje integrados en los asientos, supondrá el diseño de toda la estructura del propio asiento. Estos asientos y sus anclajes se diseñarán para que cumplan los ensayos exigidos en las Directivas Europeas 74/408-96/37 (asientos y sus anclajes) y 76/115-96/38 (anclajes de cinturón).

Sin embargo, la metodología descrita ha tenido que ser modificada, en base a lo dispuesto en la Resolución de la Dirección General del IMSERSO de 5 de diciembre de 2002 (BOE 22 de enero de 2003), para adecuar las tareas del proyecto al plazo de ejecución del mismo. Debido a esto, se ha empleado la metodología prevista inicialmente disminuyendo el número de simulaciones, de ensayos, de prototipos y de módulos.

2. OBJETIVOS PREVISTOS Para facilitar la integración de personas usuarias de sillas de ruedas en la

sociedad es fundamental que puedan acceder a los medios de transporte con autonomía propia, incluso sobre su silla de ruedas sin que tengan que transferirse a un asiento del vehículo. Actualmente en el transporte por carretera se adaptan vehículos tipo turismo, monovolúmenes y furgonetas para posibilitar el transporte de personas que viajen sentadas en su silla de ruedas. Sin embargo, hay algunos puntos en relación con la seguridad que no se han estudiado ni investigado suficientemente y en los que hay un vacío legal. Uno de estos puntos es el de los anclajes del vehículo para los sistemas de retención de las sillas de ruedas y de sus ocupantes y los anclajes para los asientos y los cinturones de los ocupantes de asientos que se construyen para instalar en estos vehículos en los espacios destinados para sillas de ruedas. Es por ello, que se ha propuesto este proyecto de investigación, en el que los objetivos son:

¾ Diseñar anclajes en el vehículo para sistemas de retención de sillas de ruedas, validados experimentalmente para utilización en vehículos automóviles.

¾ Diseñar anclajes en el vehículo para sistemas de retención de los ocupantes de sillas de ruedas, validados experimentalmente para utilización en vehículos automóviles.

¾ Elaborar un manual de carrozado destinado a talleres de transformadores y carroceros para adaptaciones de vehículos destinados al transporte de personas con silla de ruedas.



¾ Diseñar asientos desmontables, y sus anclajes, para que se puedan utilizar en vehículos en el espacio destinado para las sillas de ruedas y así por tanto flexibilizar la utilización del vehículo y adaptar la configuración de este a cada necesidad particular.

3. OBJETIVOS OBTENIDOS En el Anexo a esta Memoria, se describe el trabajo realizado dentro del

Proyecto ANCLAVE. Se puede decir que los objetivos previstos sólo se han alcanzado parcialmente, debido, principalmente, a la reducción del tiempo disponible para la realización del Proyecto en relación con el que se había programado inicialmente.

Los objetivos obtenidos más destacados son:

¾ Diseño anclajes en el vehículo para sistemas de retención de sillas de ruedas, validados experimentalmente mediante ensayos estáticos de resistencia para utilización en vehículos automóviles. Los sistemas de retención considerados han sido de tipo cinturón de 4 puntos y de tipo barras rígidas.

¾ Diseño de anclajes en el vehículo para sistemas de retención de los ocupantes de sillas de ruedas, validados experimentalmente mediante ensayos estáticos para utilización en vehículos automóviles. El sistema de retención considerado ha sido de tipo cinturón pélvico.

¾ Definición de recomendaciones, en base a los ensayos realizados y a los tipos de sistemas de retención considerados, para adaptaciones de vehículos destinados al transporte de personas con silla de ruedas.

4. CONCLUSIONES A partir del Proyecto desarrollado se han obtenido las siguientes conclusiones:

o Las guías de diseño definidas para los anclajes de los sistemas de retención de las sillas de ruedas y su ocupante, permiten obtener soluciones técnicas viables, para la adaptación de vehículos, que cumplan con los requisitos del ensayo estático de resistencia definido en el Anexo a esta Memoria, para los sistemas de retención considerados.

o La orientación longitudinal de las guías de anclaje es más resistente que la orientación transversal, tal y como se desprende de la comparación entre los resultados obtenidos en los ensayos 2 y 3 descritos en el Anexo a esta Memoria.

o La resistencia de los anclajes de los asientos de tipo guía de aluminio es insuficiente para superar el ensayo estático definido en la Directiva Europea 76/115-96/38 (anclajes de cinturón), por lo que sería necesario continuar con el estudio para obtener nuevos diseños que satisfagan los requisitos de dicha Directiva.

o Se ha aportado una solución técnica para el anclaje de los asientos mediante tornillos, la cual cumple con los requisitos del ensayo estático definido en la Directiva Europea 76/115-96/38 (anclajes de cinturón).



o Es necesario desarrollar anclajes para sistemas de retención del pasajero de una silla de ruedas para el cinturón de seguridad de tres puntos de anclaje, tal y como se exige en la Norma UNE 26494.

o Es necesario completar el estudio de los anclajes de los sistemas de retención de la silla de ruedas y de su ocupante, para conocer el comportamiento dinámico de las soluciones técnicas definidas.

o Es necesario completar el estudio de los anclajes de los asientos, para conocer el comportamiento dinámico de las soluciones técnicas definidas.

Hay que destacar que estas conclusiones no se pueden tomar como definitivas, ya que para ello sería necesario completar las fases previstas en el inicio del proyecto. Según esto, todavía quedarían por realizar más ensayos, tanto estáticos como dinámicos, y desarrollar modelos teóricos de simulación para poder obtener soluciones técnicas y guías de diseño más fiables.

Madrid, 26 de marzo de 2004,

Andrés García Gracia.

Subdirector del INSIA.

Director del Proyecto.



ANEXO Memoria Justificativa de la Aplicación de las Ayudas

Concedidas y Explicativa de la Realización del Proyecto

Trabajo realizado por:

INSIA-UPM (Instituto Universitario de Investigación del Automóvil de la Universidad Politécnica de Madrid).

UNIBUS Y SERVICIOS S.A.

ASPAYM (Asociación De Parapléjicos y Grandes Minusválidos de la Comunidad de Madrid).

1. Documentación Se realizó una recopilación bibliográfica relacionada con los campos de

actuación del proyecto, y que se podría clasificar en:

¾ Normativa y legislación relacionada con transporte de personas usuarias de sillas de ruedas.

¾ Normativa y legislación relacionada con reformas en vehículos automóviles.

¾ Sistemas de retención en automóviles para silla de ruedas y su ocupante.

¾ Sistemas de retención y asientos de vehículos automóviles.

¾ Ensayos de impacto para sillas de ruedas en automóviles.

¾ Vehículos adaptados para el transporte de personas en sillas de ruedas.

Una vez analizada la bibliografía se destacan, por su interés para el desarrollo de este proyecto, los siguientes documentos:

1.1. Normativa y Legislación • Directiva 2001/85/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 20 de

noviembre de 2001 relativa a disposiciones aplicables a los vehículos utilizados para el transporte de viajeros con más de ocho plazas además del asiento del conductor.

• Directiva Europea 74/408/CEE-96/37/CE relativa a los asientos, a sus anclajes, y a los apoyacabezas de los vehículos de motor.

• Directiva Europea 76/115/CEE-96/38/CE relativa a los anclajes de cinturón de seguridad de los vehículos de motor.

ANCLAVE 2003 Página A1

INSIA-UPM. UNIBUS. ASPAYM.


• Directiva Europea 77/541/CEE-2000/3/CE relativa a los cinturones de seguridad y sistemas de retención de los vehículos de motor.

• Norma ISO 10542: “Sistemas de retención del ocupante y de sujeción de la silla de ruedas para vehículos automóviles”.

• Norma UNE 26-364: “Vehículos de carretera. Vehículos para el transporte colectivo, incluidas las personas con movilidad reducida, capacidad superior a nueve plazas”.

• Norma UNE 26-494: “Vehículos de carretera. Vehículos para el transporte de personas con movilidad reducida. Capacidad igual o menor a 9 plazas incluido el conductor”.

• “Vehicle Occupant Restraint Systems and Components Standards Manual”. SAE (Society of Automotive Engineers).1999.

1.2. Artículos y otros documentos • “Adaptation of integrated restraint (IR) technology for use in the wheelchair

transportation industry”. Roosmalen, L.van; Bertocci, G.E.. University of Pittsburgh. 1999.

• “Análisis de las condiciones de seguridad en vehículos para el transporte de usuarios de sillas de ruedas”. V Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. García Gracia, A.; Rodríguez Senín, A. (2001).

• “Application of the ATB program to wheelchair transportation”. Digges, Bertocci. University of Pittsburgh. Nov 1994.

• “Computer modelling and laboratory testing of the 1992 CTS Transit Bus”. Dusseau, Ralph A.; Khasnabis, Snehamay; Smith, Terrance. Wayne State University. 1994.

• “Computer simulation and sled test validation of a powerbase wheelchair and occupant subjected to frontal crash conditions”. Bertocci, Szobota, Hobson, Digges. University of Pittsburgh. 1999.

• “Crash simulations of wheelchair-occupant systems in transports”. Kang, Pilkey. University of Virginia. Enero 1998.

• “Development of a new crash cushion for the protection of people in wheelchairs in a road accident”. Hartmut Bürger, Jürgen Cordes, Holger Schrimpf. Volkswagen AG. Wolfsburg. Germany. 1998.

• “Development of a wheelchair occupant injury risk assessment method and its application in the investigation of wheelchair securement point influence on frontal crash safety”. Bertocci, Gina E.; Hobson, Douglas A.; Digges, Kennerly H. . University of Pittsburgh. IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 2000.

• “Development of transportable wheelchair design criteria using computer crash simulation”. Bertocci, Gina E.; Hobson, Douglas A.; Digges, Kennerly




H. . University of Pittsburgh. IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 1996.

• “Dynamic testing of restraint systems and tie-downs for use with vehicle occupants seated in powered wheelchairs”. Schneider. University of Michigan. 1981.

• “Evaluación del comportamiento de sillas de ruedas utilizadas como asientos en vehículos automóviles ante distintos tipos de colisión”. XV Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Rodríguez Senín, A.; García Gracia, A. (2002).

• “Fitting motor vehicles shoulder belts to wheelchair occupants”. Kennerly Digges, Douglas A. Hobson. University of Pittsburgh. July 1994.

• “Interlaboratory study of proposed compliance test protocol for wheelchair tiedown and occupant restraint systems”. Shaw, Schneider, Roy. University of Virginia, University of Michigan, University of Middlesex. 1994.

• “Optimisation of the wheelchair tiedown and occupant restraint system”. Gu, Roy. Middlesex University.1996.

• “Positioning and securement of riders and their mobility aids in transit vehicles: an analytical review”. Karg, Patricia; Yaffe, Kirsten; Berkowitz, David. ECRI. 1994.

• “Safety Belts and Restraint Systems concerning to passive safety of handicapped people”. García, A.; Neira F.; Sánchez, M.. Instituto Universitario de Investigación del Automóvil (INSIA). FISITA 1998.

• “Simulación del comportamiento dinámico de personas con movilidad reducida aplicado al transporte. Guías de diseño de sistemas de seguridad” Juan F. Dols. Universidad Politécnica de Valencia. 1996.

• “Sistemas de retención. Condiciones de seguridad en vehículos para personas usuarias de sillas de ruedas”. XIV Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. García Gracia, A.; Rodríguez Senín, A. (2000).

• “Situación reglamentaria en el transporte de personas en silla de ruedas. propuesta de ensayo para los anclajes de los sistemas de retención”. VI Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. Rodríguez Senín, A.; García Gracia, A. (2003).

• “Sled impact tests of wheelchair tie-down systems for handicapped drivers”. Schneider. University of Michigan. 1985.

• “Testing and evaluation of wheelchair caster assemblies subjected to dynamic crash loading”. Bertocci, Gina E.; Esteireiro, Joseph; Cooper, Rory A.; Young, Therese M.; Thomas, Cherian. University of Pittsburg. 1999.

• “The affects of shoulder belt anchor position on wheelchair transportation safety”. Bertocci, Hobson, Digges. ,. University of Pittsburgh. Jan. 1995.

• “Wheelchair seating system crashworthiness: an evaluation of seating surface attachment hardware”. Deemer, Bertocci, Ha. Injury Risk




Assessment and Prevention Laboratory. Department of Rehabilitation Science and Technology University of Pittsburgh. 1999.




2. Configuraciones de anclajes En este proyecto se consideran los vehículos de categoría M1, que son aquellos

destinados al transporte de personas que tienen, además del asiento del conductor, ocho plazas como máximo.

Dentro de la variedad de modelos de vehículos existentes de esta categoría, las distintas combinaciones posibles en relación con el número de pasajeros transportados en asientos de serie o sentados en sillas de ruedas, y la posición en cada uno de estos casos, hacen que un vehículo con capacidad para 9 pasajeros como máximo (incluido el conductor), pueda tener múltiples configuraciones para la posición de los anclajes, tanto de los sistemas de retención de la silla de ruedas y su ocupante, como de los anclajes de los asientos y de los sistemas de retención de sus ocupantes.

Las distribuciones posibles de transporte combinado de personas usuarias de sillas de ruedas y personas sentadas en asientos se muestran a continuación, y estas se muestran como ejemplos, ya que pueden existir otras muchas posibilidades.

Figura 1 Vista en planta de una adaptación de un vehículo de 8 plazas (asientos) para transformarlo en un vehículo con 6 plazas (5 asientos + 1 silla de ruedas).




Figura 2 Vista en planta de una adaptación de un vehículo de 5 plazas (asientos) para transformarlo en un vehículo con 4 plazas (3 asientos + 1 silla de ruedas).

Figura 3 Vista en planta de una adaptación de un vehículo de 9 plazas (asientos) para transformarlo en un vehículo con 6 plazas (2 asientos + 4 sillas de ruedas).




2.1. Anclajes de los sistemas de retención para sillas de ruedas y sus ocupantes Se pueden distinguir dos grandes grupos de sistemas de retención para sillas de

ruedas:

1.Sistemas de retención flexibles, normalmente son de tipo cinturón aunque también pueden ser de tipo cable. Estos sistemas de retención están unidos por un extremo al bastidor u otro elemento de la silla de ruedas y por el otro al bastidor del vehículo. Se pueden unir al suelo o a una de las paredes del vehículo. En autobuses es más normal encontrar sistemas de retención en los que se ancla el cinturón a una mampara vertical sobre la que se apoya el respaldo de la silla de ruedas, mientras que en furgonetas y turismos se suelen anclar los cinturones al piso. El tipo de acoplamiento que tiene el cinturón con la silla de ruedas puede ser mediante algún tipo de gancho metálico o mediante lazo con el propio cinturón. Además incluyen algún dispositivo de tensado de los cinturones, bien mediante algún tipo de retractor o un tensor manual. El tipo de sistema de retención de tipo cinturón más común es el llamado sistema de retención de 4 puntos. Este sistema consiste en dos cinturones que están anclados en la parte trasera de la silla y otros dos en la parte delantera.

2.Sistemas de retención rígidos, normalmente son barras rígidas que mediante distintos tipos de mecanismos anclan la silla de ruedas. Pueden retener la silla de ruedas mediante la sujeción del bastidor o de las ruedas. Actualmente se están empleando mayoritariamente barras rígidas verticales, consistentes en una barra roscada que mediante una tuerca desplaza un gancho que presiona hacia abajo la parte inferior del bastidor de la silla de ruedas. También hay otros sistemas en que la barra es dentada (cremallera) y un gancho presiona la parte inferior del bastidor de la silla de ruedas hacia abajo quedando enclavado mediante un dispositivo tipo palanca a la parte dentada de la barra. Otro tipo de barras que también se utilizan son las horizontales, que sujetan presionando mediante distintos medios alguna parte de la estructura de la silla de ruedas.

Además hay otros tipos distintos de sistemas de retención para sillas de ruedas que son combinación de los dos tipos mencionados y que no están tan extendidos.

Los sistemas de retención para sillas de ruedas que se han considerado, por ser en la actualidad los más comunes en España, son los siguientes:

-Sistema de retención de tipo cinturón de 4 puntos. (Ver Figura 4).

-Sistema de retención de tipo barras rígidas. (Ver Figura 5 y Figura 6).




Figura 4. Sistema de retención tipo cinturón de 4 puntos.

Figura 5. Barra rígida con rosca. Figura 6. Barra rígida dentada.

Todos los sistemas de retención del ocupante de la silla de ruedas utilizados hoy en día son de tipo cinturón, similares a los que normalmente se emplean en cualquier vehículo con la peculiaridad de que algunos de ellos comparten puntos de anclaje con los sistemas de retención de la silla de ruedas. Se pueden clasificar en función de los puntos de anclaje que tengan:

-Cinturón de 2 puntos (cinturones pélvicos o subabdominales). Estos cinturones sólo retienen la cintura del ocupante y se anclan o a la estructura del vehículo o a alguna parte de los cinturones de la silla de ruedas, en caso de que este sea el sistema de retención de la silla. El inconveniente de estos sistemas es que no limitan el desplazamiento de la parte superior del ocupante.




-Cinturón de 3 puntos. Estos cinturones constan de un cinturón pélvico y de un cinturón de torso. El cinturón de torso puede tener reenvío y retractor igual que el de los vehículos para asientos de serie, o bien puede tener un punto de anclaje fijo en la estructura del vehículo. La unión entre el cinturón de torso y el pélvico puede ser de diferentes formas, bien que el cinturón pélvico sea independiente del de torso y se unan en un determinado punto, o que el cinturón pélvico sea a su vez el de torso y se unan ambos mediante una hebilla que tiene un reenvío.

-Cinturón de 4 puntos (arnés). Estos cinturones están formados además de por el cinturón pélvico, por dos cinturones de torso que se unen a los cinturones pélvicos.

Los cinturones de los ocupantes de las sillas de ruedas, normalmente tienen acoplamientos especiales para que se puedan desmontar de los puntos de anclaje y también para poder variar las posiciones de éstos en función de las características del transporte y del usuario.

Los anclajes de los cinturones de seguridad del ocupante y de los sistemas de retención de la silla de ruedas están en el piso del vehículo y en las paredes o techo de este (ver Figura 7).

SIST.RET.OCUPANTE

ANCLAJES

SIST.RET.SDR

SIST.RET.OCUPANTESIST.RET. OCUPANTE

ANCLAJES

SIST.RET.SDR

SIST.RET. SDR

Figura 7. Módulo representativo del conjunto de sistemas de retención y puntos de anclaje.

Las soluciones técnicas para ejecutar el anclaje entre los sistemas de retención y la estructura del vehículo son variadas, aunque las más comunes son:

o Para los anclajes en el piso de los sistemas de retención de la silla de ruedas y de su ocupante:

¾ Guía de aluminio atornillada + Refuerzo unido al piso del vehículo.

¾ Anclaje de tipo gancho atornillado + Refuerzo unido al piso del vehículo.




o Para los anclajes en el lateral o techo de los sistemas de retención del ocupante de la silla de ruedas:

¾ Guía de aluminio atornillada + Refuerzo unido al lateral o techo del vehículo.

¾ Pletina en el extremo del cinturón atornillada + Refuerzo unido al lateral o techo del vehículo.

¾ Pletina en el reenvío del cinturón atornillada + Refuerzo unido al lateral o techo del vehículo.

De todas las combinaciones posibles de anclajes, se han considerado en principio, debido al tiempo disponible para el desarrollo del Proyecto, los sistemas de retención de dos puntos de anclaje para el sistema de retención del ocupante y los sistemas de retención de tipo cinturón de 4 puntos y de barras rígidas para la silla de ruedas.

Todos los anclajes están instalados sobre el piso del vehículo, y constan de guía de aluminio atornillada al piso y al refuerzo, el cual a su vez está unido a la estructura del vehículo. Se ha seleccionado esta configuración de anclaje debido a que es la que se emplea en la mayoría de los vehículos adaptados en la actualidad.

2.2. Anclajes de los asientos y de los sistemas de retención de sus ocupantes Los asientos se anclan al piso del vehículo. El anclaje puede ser mediante

tornillos o mediante anclaje “rápido” similar al que se utiliza para los sistemas de retención para silla de ruedas. Si se utilizan estos últimos, se pueden emplear las mismas guías de anclaje tanto para los asientos como para los sistemas de retención de las sillas de ruedas y sus anclajes, y de esta forma se facilita la utilización de los vehículos para distintas configuraciones, como las mostradas en la Figura 1, Figura 2 y Figura 3.

A continuación se muestran las distintas posibilidades contempladas para el anclaje de los asientos al piso de los vehículos.

Figura 8. Posibilidades de refuerzo para los anclajes de los asientos con guía de aluminio.




Figura 9. Posibilidades de refuerzo para los anclajes de los asientos atornillados directamente al piso del vehículo.

Los sistemas de retención del ocupante de un asiento pueden ser de varios tipos: de dos puntos de anclaje, de tres puntos de anclaje y de tipo arnés. Los de dos puntos de anclaje están formados por un cinturón pélvico y los anclajes están situados en la estructura del propio asiento. Los de tres puntos de anclaje constan de un cinturón pélvico y de torso, los puntos de anclaje están en el asiento, excepto el punto de anclaje superior del cinturón de torso que puede estar también en la estructura del vehículo.

2.3. Estructura de los vehículos (Bastidor y carrocería) Los vehículos de categoría M1 y N1 en los cuales se realizan las

transformaciones para el transporte de personas en silla de ruedas, tienen normalmente una estructura autoportante. La zona de piso está formada por largueros y travesaños sobre los cuales se une la chapa de piso, que suele ser ondulada para mejorar su resistencia a flexión. La estructura lateral y de techo está formada por pilares en la parte lateral y travesaños y largueros en el techo, sobre los que se unen las chapas laterales y superiores.

3. Ensayos estáticos de los anclajes para sistemas de retención de las sillas de ruedas y sus ocupantes

Se han realizado tres ensayos de anclajes para evaluar la resistencia de la zona de unión entre los sistemas de retención y el piso del vehículo. El sistema de retención del ocupante es, en todos los casos, de dos puntos de anclaje (cinturón pélvico), mientras que los sistemas de retención de la silla de ruedas son, uno de tipo barras rígidas y el otro de cinturón de 4 puntos.

A continuación se describen los ensayos realizados y los resultados obtenidos en cada caso. Primeramente, se describe el procedimiento de ensayo, el cual es común para los tres ensayos realizados y posteriormente se describe cada uno en particular.




Descripción general del ensayo Para realizar el ensayo estático de resistencia se debe utilizar un módulo de

ensayo que represente la estructura del vehículo en el cual se instalan los sistemas de retención. Además se deben incluir los anclajes de los sistemas de retención tal y como se instalan en el vehículo, comprobando que la posición de los puntos de anclaje del cinturón de seguridad del ocupante cumple con los requisitos geométricos establecidos en la norma ISO 10542

El ensayo estático consistirá en aplicar al sistema retención del ocupante las fuerzas establecidas en la Tabla 1. Y en el centro de gravedad de una silla de ruedas, con las mismas dimensiones que la definida en el Anexo E de la Norma ISO 10542-1, las fuerzas establecidas en la Tabla 2. Para aplicar las fuerzas en el sistema retención del ocupante se utilizarán los utillajes definidos en el ensayo de tracción de la Directiva Europea relativa a anclajes de los cinturones de seguridad.

La silla de ruedas del ensayo debe ser rígida en la medida en que no se produzcan deformaciones permanentes en ésta al realizarse el ensayo, y deberá llevar un punto de aplicación de la fuerza en la misma posición que tiene el centro de gravedad la silla de ruedas definida en la norma ISO 10542-1. En la Figura 10 se muestra un esquema del ensayo estático en el que se indica la dirección de aplicación de las fuerzas.

Las fuerzas en la silla de ruedas y en los utillajes utilizados en los cinturones de retención del ocupante, se aplicarán simultáneamente y deben mantenerse ambas como mínimo 200 ms.

Vehículos M3 Vehículos M2 Vehículos M1

Cinturón subabdominal 740±20 daN 1110±20 daN 2.225±20 daN

Cinturón de tres o cuatro puntos

450±20 daN, pélvico

450±20 daN, torso

675±20 daN, pélvico

675±20 daN, torso

1.350±20 daN, pélvico

1.350±20 daN, torso

Tabla 1 : Valores de los esfuerzos en el cinturón del ocupante. Se han resaltado las fuerzas correspondientes a vehículos de categoría M1.


Centro de gravedad de la 740±20 daN 1110±20 daN 2220±20 daN silla de ruedas

Tabla 2 : Valores de los esfuerzos aplicados en la silla de ruedas. Se ha resaltado la fuerza correspondiente a vehículos de categoría M1.




10±5°10±5°

Figura 10. Esquema del ensayo estático de los sistemas de retención de la silla de ruedas y del ocupante. (Aunque no se muestra en la figura la silla de ruedas estará

retenida por el sistema instalado en el vehículo).

Se considerará que los anclajes de los sistemas de retención de la silla de ruedas y del ocupante superan el ensayo cuando no se haya producido rotura de ninguno de ellos. Se admitirán deformaciones permanentes, siempre que se hayan mantenido las fuerzas establecidas durante 200 ms, y que la silla de ruedas permanezca en posición vertical después del ensayo. En el caso en el cual se hayan producido deformaciones permanentes, se debe comprobar que los ángulos de los sistemas de retención del ocupante se mantienen dentro de los límites permitidos en la Norma ISO 10542.

ENSAYO 1

Sistema de retención de la silla de ruedas tipo barras rígidas; sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico.

El sistema de retención de la silla de ruedas está formado por dos barras de acero, que anclan la silla de ruedas por el bastidor inferior (una a cada lado) y por dos bridas unidas a la estructura de la silla de ruedas (también una a cada lado), para evitar el deslizamiento de la silla de ruedas cuando se aplican las fuerzas del ensayo. Las barras son dentadas, y anclan el bastidor de la silla mediante un sistema de tensado de tipo “trinquete” aplicando una fuerza vertical hacia abajo. Además, tienen un cierre inferior para evitar que la silla de ruedas se libere.

El sistema de retención del ocupante está formado por un cinturón pélvico que tiene en un lado un retractor de doble inercia y en el otro una hebilla de fijación.

El anclaje al piso del vehículo, tanto de los sistemas de retención de la silla de ruedas como del ocupante se realiza mediante una guía de aluminio, la cual está atornillada al piso del vehículo. En la zona del piso en la cual está la guía de aluminio, se añaden unos refuerzos, consistentes en una pletina de acero por la parte superior, y un perfil U de acero por debajo del piso.

En la Figura 11 se muestra la configuración del ensayo.




Figura 11. Vista general de la configuración de ensayo.

El resultado del ensayo es favorable (véase Figura 12), porque los anclajes soportan las fuerzas aplicadas definidas en la Tabla 1 y en la Tabla 2 durante un tiempo superior a 200 ms. Una de las barras de retención de la silla de ruedas sufre la rotura del gancho de cierre, tal y como se puede observar en las fotografías de la Figura 13. Sin embargo, las fuerzas requeridas se han mantenido por lo que el ensayo se puede considerar favorable.

Figura 12. Vista general después del ensayo.




Figura 13. Rotura del gancho de cierre de una de las barras de retención de la silla de ruedas.

Analizados los resultados del ensayo, se puede establecer que la brida que se une a la estructura (pieza de color azul en la Figura 13) de la silla de ruedas es imprescindible para que no se produzca deslizamiento relativo entre las barras de retención y la silla de ruedas. En cuanto a la rotura del gancho de cierre de la barra, se ha producido debido a que el gancho está en contacto con la brida. Debido a la inclinación de la barra, este contacto se produce solamente en la parte inferior del gancho favoreciéndose la aparición de rotura debido al momento que tiene que soportar la unión entre el gancho y el resto de la barra. La barra del lado contrario al que se produce la rotura, tiene el gancho de cierre hacia la parte delantera (véase Figura 14), por lo que el contacto se produce con el gancho superior el cual sí soporta la fuerza que se genera durante el ensayo.

Figura 14. Barra de retención del lado contrario al que se produce la rotura.




ENSAYO 2

Sistema de retención de la silla de ruedas tipo cinturón de 4 puntos; sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Guías de anclaje en dirección

transversal. El sistema de retención de la silla de ruedas está formado por 4 cinturones, que

anclan la silla de ruedas por el bastidor mediante ganchos. Se ancla la silla con 2 cinturones por la parte delantera y otros 2 por la parte trasera.

El sistema de retención del ocupante está formado por un cinturón pélvico que se ancla a los cinturones traseros de retención de la silla.

El anclaje al piso del vehículo, tanto de los sistemas de retención de la silla de ruedas como del ocupante se realiza mediante una guía de aluminio, la cual está atornillada al piso del vehículo. En la zona del piso en la cual está la guía de aluminio, se añaden unos refuerzos, consistentes en una pletina de acero por la parte superior, y un perfil U de acero por debajo del piso. Las guías se instalan en la dirección transversal del vehículo.



El resultado del ensayo NO es favorable, ya que se produce la rotura de los anclajes de los cinturones traseros de la silla de ruedas (véase Figura 16 y Figura 17). La rotura se produce al alcanzarse los siguientes niveles de fuerza:

F máxima cinturón pélvico = 1.811 daN

F máxima silla de ruedas = 1.868 daN





Figura 17. Vista de la zona de anclaje trasero rota durante el ensayo.

La guía de aluminio para la fijación de los extremos de los cinturones de retención, se rompe por las 3 pestañas traseras que retienen el herraje unido a los cinturones. Debido a esto, la silla de ruedas se libera y no se produce una retención efectiva. Para solucionar este problema, se puede optar por varias opciones:

o Utilizar una guía de aluminio de mayor calidad, es decir, con mayor límite de rotura.

o Utilizar un herraje para los cinturones que tuviera más de 3 pestañas para la fijación con la guía, ya que así el esfuerzo soportado por cada pestaña sería menor.




o Modificar el sistema de retención del ocupante para que los puntos de anclaje estuvieran en una guía diferente a la que se unen los cinturones de la silla, ya que con la configuración ensayada, tanto la fuerza aplicada sobre el cinturón pélvico como la fuerza aplicada sobre la silla de ruedas, se transmite a la misma guía, debido a que el anclaje del cinturón pélvico está en los cinturones de retención de la silla.

Las dos primeras opciones planteadas serían las que menores cambios producirían respecto de la configuración ensayada.




ENSAYO 3

Sistema de retención de la silla de ruedas tipo cinturón de 4 puntos; sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Guías de anclaje en dirección

longitudinal. El sistema de retención de la silla de ruedas está formado por 4 cinturones, que

anclan la silla de ruedas por el bastidor mediante ganchos. Se ancla la silla con 2 cinturones por la parte delantera y otros 2 por la parte trasera.

El sistema de retención del ocupante está formado por un cinturón pélvico que se ancla a los cinturones traseros de retención de la silla.

El anclaje al piso del vehículo, tanto de los sistemas de retención de la silla de ruedas como del ocupante se realiza mediante una guía de aluminio, la cual está atornillada al piso del vehículo. En la zona del piso en la cual está la guía de aluminio, se añaden unos refuerzos, consistentes en una pletina de acero por la parte superior, y un perfil U de acero por debajo del piso. Las guías se instalan en la dirección longitudinal del vehículo.



El resultado del ensayo es favorable (véase Figura 19), porque los anclajes soportan las fuerzas aplicadas definidas en la Tabla 1 y en la Tabla 2 durante un tiempo superior a 200 ms.





Con este ensayo, se demuestra que la orientación longitudinal de las guías de anclaje es más resistente que la orientación en dirección transversal.

4. Requisitos técnicos de los anclajes para sistemas de retención de las sillas de ruedas y sus ocupantes

A partir de los ensayos realizados y de la documentación consultada en este trabajo, se han definido recomendaciones para el diseño de los anclajes de los sistemas de retención. En primer lugar, se han definido requisitos normativos que se consideran importantes como referencia para el diseño de estos anclajes, y a continuación se han definido requisitos geométricos y mecánicos de los elementos que forman parte de los anclajes.

Estos Requisitos sólo afectan a los anclajes de los tipos de sistemas de retención utilizados en este Proyecto:

o Sistemas de retención de la silla de ruedas:

� Tipo Barras.

� Tipo Cinturón de 4 puntos.

o Sistemas de retención del ocupante:

� Cinturón subabdominal.

Sin embargo, esto no excluye la posibilidad de que puedan ser aplicables a anclajes de otros tipos de sistemas de retención.




4.1. Reglamentación (Legislación y Normativa) Los ensayos que se han realizado, se basan en el Anexo A de la Norma UNE

26494: “Vehículos de carretera. Vehículos para el transporte de personas con movilidad reducida. Capacidad igual o menor a 9 plazas incluido el conductor”. Las fuerzas aplicadas en los ensayos son las definidas en la Tabla 1 y en la Tabla 2 para los sistemas de retención del ocupante y para la silla de ruedas de ensayo respectivamente.

Sin embargo, hay que incidir en que el sistema de retención del ocupante ensayado es de tipo cinturón 2 puntos (cinturón pélvico/subabdominal), mientras que en la Norma UNE 26494 sólo se permiten cinturones de 3 puntos, por lo que habría que utilizar también un cinturón de torso además del cinturón pélvico. El motivo de llevar a cabo este proyecto comenzando por el análisis de los sistemas de retención del ocupante de tipo cinturón de 2 puntos, es que al iniciarse todavía estaba la Norma UNE 26494 en fase de borrador y por tanto en proceso de elaboración. Además, en la mayoría de las adaptaciones realizadas se emplea este tipo de cinturones de seguridad.

Otra Norma, que debe ser tenida en cuenta en los requisitos, es la Norma ISO 10542: “Sistemas de retención del ocupante y de sujeción de la silla de ruedas para vehículos automóviles”. Esta Norma consta de 5 partes, de las cuales las partes 1 y 2 se publicaron en el año 2001 y las demás partes están en fase de desarrollo. Estas partes son:

9 Parte 1: “Requirements and test methods for all systems”. (Requisitos y métodos de ensayo para todos los sistemas).

9 Parte 2: “Four-point strap-type tiedown systems”. (Sistemas de retención de cuatro puntos tipo cinturón).

9 Parte 3: “Docking tiedown systems”. (Sistemas de retención de autoenclavamiento).

9 Parte 4: “Clamping tiedown systems”. (Sistemas de retención de tipo abrazadera o mordaza).

9 Parte 5: “Systems for specific wheelchairs”. (Sistemas para sillas de ruedas específicas).

En la parte 1 de la Norma ISO 10542 se definen requisitos para todos los sistemas de retención de la silla de ruedas y de su ocupante, en los cuales el sistema de retención del ocupante es de tipo cinturón. También se especifican requisitos de funcionamiento, de identificación, de etiquetado y advertencias de los sistemas de retención. Esta Norma está hecha pensando en la protección de un ocupante de la silla de ruedas adulto en un impacto frontal. El tipo de silla de ruedas que se retiene puede ser tanto manual como eléctrica.

En la Norma ISO 10542-1 se define un ensayo dinámico en plataforma deceleradora que simula un impacto frontal. Se utiliza un sustituto de silla de ruedas con una masa total de 85 kg y centro de gravedad situado a 142±25 mm por delante del eje posterior de la silla de ruedas y a 287±25 mm por encima del suelo donde se sitúa la silla de ruedas, y rígida de forma tal que no se produzcan deformaciones permanentes después del ensayo. Para simular el ocupante de la silla, se puede utilizar un maniquí de ensayo Hybrid II o Hybrid III con una masa total de 76,3±1 kg. Las condiciones del ensayo son:

f Variación de velocidad = 48 ± 02 km/h.




f Aceleración superior a 20 g’s durante 15 ms.

f Aceleración superior a 15 g’s durante 40 ms.

f Duración mínima del impacto de 75 ms.

f Curva de aceleración de la plataforma deceleradora de ensayo situada dentro del área definida en la Figura 20.

AAccelelereraacciióónn ((gg’’ss))

2828

00 9900 112200 TTiieemmpo (po (mms)s)

00

Figura 20 Área definida en la Norma ISO 10542 para el pulso de deceleración.

Para que el sistema de retención, tanto de la silla como el de su ocupante, superen el ensayo se debe comprobar que los desplazamientos relativos a la plataforma deceleradora de la silla de ruedas, de la cabeza y rodillas del maniquí no superen unos valores determinados (véase Tabla 3). Además el cociente entre el desplazamiento de la rodilla y del sustituto de la silla de ruedas debe ser mayor de 1,1

desp.rodilla( ≥ 1,1 ) para evitar que la silla de ruedas aplique carga sobre eldesp.sust.silla ruedas

ocupante.

Punto de medición Desplazamiento relativo máximo

Sustituto de silla de ruedas 200 mm

Rodilla del maniquí 375 mm

Cabeza del maniquí 650 mm

Tabla 3 Límites de desplazamiento horizontal definidos en la Norma ISO 10542-1

La parte 2 de la Norma ISO 10542 es específica para los sistemas de retención de la silla de ruedas de tipo cinturón de 4 puntos de anclaje. Además de los requisitos de diseño establecidos en la parte 1, se exigen otros en particular para los cinturones de retención de la silla de ruedas. El ensayo dinámico que se debe superar para este tipo de sistemas de retención es el establecido en la parte 1 de la Norma. ANCLAVE 2003 Página A22


Zona opcional

Zona preferente


La Norma ISO 10542 afecta parcialmente a los anclajes de los sistemas de retención, ya que el ensayo dinámico se realiza sobre una plataforma rígida y no sobre un piso de un vehículo. Sin embargo, debería tenerse en cuenta para comprobar el correcto funcionamiento de los sistemas de retención y de la parte de los anclajes que no pertenece al vehículo. Para la parte de los anclajes pertenecientes al vehículo, se tiene la Norma UNE 26494.

4.2. Posición de los puntos de anclaje La posición de los puntos de anclaje es fundamental para ofrecer un buen nivel

de seguridad al ocupante. En este apartado se establecen las recomendaciones para situar los puntos de anclaje para los sistemas de retención de la silla de ruedas y de su ocupante.

Si la posición de los puntos de anclaje de los cinturones de seguridad del ocupante no es adecuada, las fuerzas que se transmiten a través de los cinturones al ocupante pueden aumentar el riesgo de daño por aplicarse sobre zonas blandas del cuerpo humano. Siguiendo las recomendaciones establecidas en la Norma ISO 10542, la posición de los puntos de anclaje del cinturón pélvico deben ser tal que ambos extremos del cinturón pélvico cumplan con lo establecido en la Figura 21.

Zona opcional

Zona preferente

Zona opcional

Zona preferente

Figura 21. Posición del cinturón pélvico.

Dependiendo del tipo de sistema de retención para la silla de ruedas empleado, la posición de los puntos de anclaje puede ser diferente. Para los sistemas de retención de tipo barras rígidas, la posición de los puntos de anclaje debe estar próxima al bastidor inferior de la silla de ruedas, que es donde normalmente se anclan estos sistemas, por lo que los anclajes se sitúan en el piso del vehículo. La distancia en




dirección transversal entre puntos de anclajes puede estar situada entre 300 y 380 mm para que se pueda adaptar a la mayoría de sillas de ruedas.

Para los sistemas de retención de tipo cinturón de 4 puntos, siguiendo los requisitos establecidos por la Norma ISO 10542, la posición de los anclajes debe ser tal que los cinturones cumplan con lo establecido en la Figura 22 para la parte trasera y en la Figura 23 para la parte delantera.

Figura 22. Posición de los cinturones traseros de retención de la silla de ruedas.

Figura 23. Posición de los cinturones delanteros de retención de la silla de ruedas.




4.3. Resistencia de los anclajes Teniendo en cuenta las fuerzas aplicadas en el ensayo (véase Tabla 1 y Tabla

2). Los anclajes deben soportar la fuerza que les transmiten los sistemas de retención:

Æ 2.225 daN sobre el cinturón subabdominal. (10º sobre la horizontal).

Æ 2.220 daN sobre la silla de ruedas. (0º sobre la horizontal).

Si consideramos el caso más desfavorable de los contemplados en el Proyecto, que es el caso de anclaje común para los sistemas de retención tanto de la silla de ruedas como del ocupante, la fuerza que soportaría cada uno de los dos puntos de anclaje, suponiendo despreciable el rozamiento entre las ruedas de la silla y el suelo (caso más desfavorable) se obtiene por descomposición de fuerzas que:

2.225 ⋅ cos10º 2.220F = + = 2.206 daNH 2 2 FV = FH ⋅ tanα = (2.206 ⋅ tanα ) daN

siendo; FH : fuerza horizontal soportada por cada uno de los dos anclajes. FV : fuerza vertical soportada por cada uno de los dos anclajes. α : ángulo formado por los cinturones traseros y la horizontal.

Siguiendo con el caso más desfavorable, dentro del rango de posiciones permitido definido en la Figura 22, que sería para α = 45º, obtendríamos que:

FH = 2.206 daN

FV = 2.206 daN

Estas fuerzas las tendría que soportar la guía de aluminio (en el caso de que el anclaje tenga este tipo de unión), y el piso del vehículo.

En función de los ensayos realizados se definen las siguientes características técnicas para las guías y el piso del vehículo, que soportan las fuerzas aplicadas durante el ensayo:

Guías de aluminio: o Aleación de aluminio 6351-T6 (límite elástico: 283 MPa; límite de

rotura 310 MPa). Esto es válido si las guías se instalan en dirección longitudinal, para guías en dirección transversal se recomienda aleación de aluminio 7075-T6 (límite elástico: 503 MPa; límite de rotura 572 MPa).

o Tornillos de fijación M8 calidad mínima 8.8.

o Distancia máxima entre tornillos de fijación: 100 mm.

o El número de pestañas de la guía que debe retener el herraje del extremo de los cinturones debe ser como mínimo 3. Para la instalación de guías en dirección transversal, se recomienda como mínimo 4.



Guías de anclaje

Refusuper

erzos iores

Travesaños


Piso del vehículo. El piso del vehículo debe ser reforzado en la zona de unión de los anclajes. Se recomiendan los siguientes refuerzos:

o Refuerzo superior situado sobre el piso y por debajo de las guías de aluminio: pletina de acero de 50 mm de ancho y espesor 8 mm y longitud 355 mm. Calidad mínima St 42.

o Refuerzo inferior situado Bajo el piso: perfil PNU 40. Calidad mínima St 42. Estos perfiles se unen a los travesaños del vehículo original.

o Sobre el piso: tablero contrachapado de 12 mm de espesor.

En la Figura 24, se muestran los refuerzos y las guías de anclaje en una vista explosionada.

erzos iores

Refuinfer

(en la parte trasera hay

Guías de anclaje

Refuerzos superiores

Refuerzos inferiores

(en la parte trasera hay

Travesaños

ototrroos ds doos qs quue ee essttáán on occululttooss enen eessttaa vviisstta)a)

Figura 24. Esquema del montaje de los anclajes.

La solución ensayada, puede ser modificada debido a las distintas configuraciones particulares de cada vehículo. Las características técnicas aquí incluidas se aportan como recomendación y guía de diseño, y no pretender ser una solución única, ya que otras soluciones son posibles, siempre que tengan la resistencia adecuada para soportar las fuerzas definidas en la Tabla 1 y Tabla 2.




5. Ensayos de anclajes de cinturones de asientos Los cinturones de seguridad considerados son de dos puntos (cinturón pélvico)

y tienen los anclajes en el propio asiento. Se han realizado los ensayos de resistencia de anclajes de cinturón según la Directiva Europea 76/115-96/38 CE.

Primero, se realizó el ensayo con el asiento sobre una bancada rígida para comprobar que la estructura del asiento y los anclajes tenían la resistencia adecuada. Sin embargo, los anclajes del asiento al piso del vehículo se ven afectados también por este ensayo, ya que la fuerza aplicada se transmite a través de los anclajes a la estructura del asiento y a los anclajes del asiento. Por ello, a continuación se realizaron los ensayos sobre el piso del vehículo para distintos tipos de anclaje definidos en el apartado 2.2.

Descripción general del ensayo Para realizar el ensayo estático de resistencia de los anclajes de cinturón se

aplica una fuerza sobre el utillaje que se une al cinturón subabdominal. El valor de dicha fuerza es función de la categoría del vehículo y de la masa del asiento, en el caso que los anclajes se unan a su estructura, tal y como se muestra en la Tabla 4. En la Figura 25, se muestra un esquema del ensayo, en donde se muestra la dirección de aplicación de la fuerza.


Cinturón subabdominal 740±20 daN 1110±20 daN 2.225±20 daN

Si algún anclaje va a la estructura del

asiento se incrementará la carga

(6.6 x Masa (kg) del asiento) daN

(10 x Masa (kg) del asiento) daN

(20 x Masa (kg) del asiento) daN

Tabla 4 : Valores de los esfuerzos en el cinturón del ocupante según la Directiva Europea 76/115-96/38 CE.

RR

β=10±5oF

α

α= posición recomendada por fabricante o 25 grados M1/N1 o 15 grados para el resto RR

β=10±5oF

α

α= posición recomendada por fabricante o 25 grados M1/N1 o 15 grados para el resto

Figura 25. Esquema del ensayo de resistencia de anclajes de cinturón.




El ensayo se considera favorable, si se soportan las fuerzas establecidas en la Tabla 4 durante un tiempo no inferior a 200 ms. Después del ensayo se permiten deformaciones permanentes y roturas si no aumentan el riesgo de lesión y si se soporta la carga el tiempo establecido de 200 ms.

Para el asiento utilizado en el Proyecto la fuerza requerida es de 2.565 daN (2.225+17.20).

ENSAYO ASIENTO 1

Sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Anclaje de asiento sobre bancada rígida.

Este ensayo se realizó sobre una bancada rígida para evaluar la resistencia del asiento sin tener en cuenta el piso del vehículo y su anclaje a este. En la Figura 26 se muestra la configuración del ensayo.


El resultado del ensayo NO es favorable, ya que se produce la deformación de las patas y se libera el asiento al deformarse el taladro de las patas por donde se atornilla y soltarse el tornillo de fijación. En la Figura 27, se muestra el estado del asiento después del ensayo.

La fuerza máxima alcanzada es:


Como se puede observar, la fuerza soportada está muy próxima a la requerida, por lo que con una pequeña modificación se podría superar el ensayo.




Figura 27. Vista del asiento después del ensayo




ENSAYO ASIENTO 2

Sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Anclaje de asiento sobre bancada rígida.

A partir del resultado del ensayo anterior, se construye un nuevo asiento reforzando las patas y utilizando una arandela para evitar que se produzca el fallo del ensayo anterior.

El resultado del ensayo es favorable. En la Figura 28, se muestra el estado del asiento después del ensayo.

Figura 28. Vista del asiento después del ensayo




ENSAYO ASIENTO 3

Sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Anclaje de asiento sobre piso mediante tornillos y con refuerzo sobre el piso.

Con el asiento reforzado del ensayo de asiento nº 2, se ha unido a un piso real de vehículo mediante tornillos y reforzando el piso por encima (véase Figura 29).

Figura 29. Anclaje del asiento atornillado y con refuerzo

sobre el piso.

El resultado del ensayo NO es favorable, ya que se produce la deformación de los filetes de los tornillos de fijación y se libera el asiento. En la Figura 27, se muestra el estado del asiento después del ensayo.




Figura 30. Vista del asiento después del ensayo.



Como se puede observar, la fuerza soportada está muy próxima a la requerida, por lo que con una pequeña modificación se podría superar el ensayo.




ENSAYO ASIENTO 4

Sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Anclaje de asiento sobre piso mediante guía de aluminio y con refuerzo sobre el piso.

Con el asiento reforzado del ensayo de asiento nº 2, se ha unido a un piso real de vehículo mediante una guía de aluminio igual a la utilizada para el anclaje de los sistemas de retención de la silla de ruedas y su ocupante. El refuerzo del piso se realiza por encima del piso. (Véase Figura 31).

Figura 31. Anclaje del asiento con guía de aluminio y con

refuerzo sobre el piso.

El resultado del ensayo NO es favorable, ya que se produce la rotura de las guías de aluminio y del herraje de unión con las patas del asiento, por lo que se libera el asiento. En la Figura 32, se muestra el estado del asiento después del ensayo.







Como se puede observar, el valor máximo alcanzado está bastante por debajo (63%) de la fuerza requerida (2.565 daN). Para mejorar la resistencia del anclaje es conveniente que el herraje de conexión entre las patas del asiento y las guías de aluminio sea de un material de mayor calidad, y que tenga mayor longitud para que sea retenido por un mayor número de pestañas de la guía de aluminio. Además, se podría utilizar para la guía una aleación de aluminio con un límite de rotura mayor.

En base a los resultados obtenidos en este ensayo, no se realizó el ensayo con el anclaje mediante guía de aluminio y refuerzo bajo el piso, porque el resultado del ensayo sería similar a este.




ENSAYO ASIENTO 5

Sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Anclaje de asiento sobre piso mediante tornillos y con refuerzo bajo el piso.

Con el asiento reforzado del ensayo de asiento nº 2, se ha unido a un piso real de vehículo mediante tornillos y reforzando del piso por debajo. (Véase).

Figura 33. Anclaje del asiento atornillado y con refuerzo bajo el

piso.

El resultado del ensayo NO es favorable, ya que se produce la rotura del piso de vehículo. Sin embargo, el fallo se debe a que en la zona en la que se ancló, para el ensayo el asiento, no representaba bien la rigidez real, ya que estaba muy próxima al borde del modulo de ensayo, haciendo que disminuyera la resistencia de modo irreal. En la Figura 34 se muestra el estado del piso y del asiento después del ensayo.





ENSAYO ASIENTO 6

Sistema de retención del ocupante tipo cinturón pélvico. Anclaje de asiento sobre piso mediante tornillos y con refuerzo sobre el piso.

En este ensayo, se utilizó el asiento reforzado del ensayo de asiento nº2, y se reforzó el piso por encima.

El resultado del ensayo es favorable. A pesar de que se produce una deformación plástica importante en la parte delantera de las patas del asiento, soportó la fuerza requerida durante el tiempo de 200ms.


En base a los resultados del ensayo, se recomienda rediseñar la pata del asiento para reducir la deformación permanente que se produjo.



Pata asie refuerzo


6. Requisitos Técnicos de los asientos y de sus anclajes Debido a los resultados obtenidos, es necesario realizar un diseño adecuado de

los anclajes de los asientos con guías de aluminio para que cumplan con la Directiva Europea de anclajes de cinturones (76/115-96/38 CE).

En base a los resultados del ensayo de asiento nº 6 se pueden definir los siguientes requisitos para los anclajes:

o Tornillos de fijación M10x1,25 calidad mínima 8.8.

o Refuerzo superior: Pletina de acero anchura 50 mm, espesor 8 mm, longitud 660 mm, soldada al piso del vehículo hasta la zona de travesaños. Esta pletina tiene rosca M10x125 para fijación de los tornillos. Calidad mínima St 42.

o Tablero contrachapado de 12 mm de espesor, sobre los refuerzos superiores.

En la Figura 36, se muestra un esquema del anclaje del asiento.

TToorrnnillilloo

ReRefuefuerrzzoo ssuupeperirioror

TableroM10x1,25 calidad 8.8

nto + pata

ArandelaTablero

M10x1,25 calidad 8.8

Pata asiento + refuerzo pata

Arandela

Figura 36. Ejemplo de anclaje de asiento mediante tornillos.

Para poder definir las características técnicas necesarias para los otros tipos de anclaje sería necesario continuar con el desarrollo del proyecto.



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