miércoles, 12 de julio de 2017

INVESTIGACIÓN: ASÍ SE ROMPE UN PARABRISAS TRAS SUFRIR UN IMPACTO



Todas las investigaciones realizadas llegan a las mismas conclusiones: un cristal con un impacto siempre acaba rompiéndose: es solo cuestión de tiempo, y de una combinación de factores, que lo haga.

Está demostrado que un cristal reparado recupera su resistencia original, por lo que si sufrimos un impacto es de vital importancia ir a repararlo antes de que alcance un tamaño que lo convierta en irreversible.


 En Carglass somos especialistas en la reparación y sustitución de cristales de automóvil y por eso nos esforzamos en estudiar e investigar todos y cada uno de los aspectos relacionados con el daño o rotura de una luna. Resumimos buena parte de todo lo aprendido en este ‘Alucinante viaje al centro de un impacto’, cuya primera parte se centró en cómo se produce el daño al cristal. En esta segunda entrega abordaremos lo que sucede tras el impacto y qué factores determinan que el cristal acabe rajándose por completo.

Una profunda investigación: Belron Technical, universidades e institutos

Una vez se ha producido un impacto (en la primera parte de este estudio te explicamos cómo, cuándo, dónde y por qué se generan) es solo cuestión de tiempo que el cristal acabe agrietándose y rompiéndose. El Grupo Belron® tiene su propio departamento dedicado de investigación y desarrollo (Belron Technical) y, además, ha encargado numerosos estudios con diferentes universidades e institutos para tener el máximo conocimiento científico en esta materia y determinar qué factores inciden en el proceso de fractura de un vidrio. Se han realizado diferentes estudios técnicos con la Universidad Metropolitana de Swansea y el Instituto MIRA (estrés generado en un cristal por los cambios de temperatura) con sede en el Reino Unido; y con la Universidad Ecole Central de Lyon (resistencia de un parabrisas ante una carga cíclica) y el Instituto Ceram en Francia (sobre las tensiones típicas transmitidas al vidrio sobre varias superficies de carreteras); además de otro tipo de estudios, como los realizados en España con FESVIAL (‘El parabrisas y su aportación a la seguridad vial’) o con el RACC (‘La siniestralidad de las lunas en España’).

Lo que sabemos de la resistencia del cristal

 A. A. Griffith publicó en 1921 la primera teoría para explicar el mecanismo de fractura del vidrio y por qué la resistencia real de este material es mucho más baja que su resistencia teórica. En sus investigaciones determinó que el estrés necesario para que un impacto se agrande es inversamente proporcional al tamaño del impacto. Es decir, cuánto más grande sea el daño, menos fuerza será necesaria para aumentar su tamaño. Por otro lado, a medida que aumenta el tamaño del impacto, se reduce la resistencia del parabrisas en su conjunto. S. Wiederhorn profundizó en esta teoría, y en 1967 publicó un estudio que demostraba que el crecimiento de un impacto en un vidrio también depende de la humedad del ambiente.

Las diferentes y variadas fuentes del estrés que recibe un parabrisas

Los parabrisas están constantemente sometidos a tensiones provocadas por una serie de factores materiales y físicos que actúan en combinación. Este estrés viene, en primer lugar, de la propia fabricación y diseño del parabrisas. El proceso de fabricación implica el corte del vidrio y el doblado de las dos partes, utilizando un molde para crear la curvatura requerida; y la inserción entre ellas una capa de plástico para laminar el cristal y que no se rompa en mil pedazos cuando se raja. Este proceso puede dejar un nivel de estrés residual 'congelado', cuyo grado puede variar de un lote a otro, e incluso de una parte a otra del parabrisas. Además, el parabrisas tiene un tamaño y forma particulares, con complejas curvaturas. Su propia orientación, inclinación y distribución de masas, también le genera tensiones.

En segundo lugar, los parabrisas se unen al vehículo con adhesivos de poliuretano, cuyo endurecimiento puede ir acompañado de un cierto grado de contracción volumétrica que puede ejercer una tensión residual adicional. Además, dos vehículos idénticos pueden ser sutilmente diferentes entre sí (por sus tolerancias dimensionales) y el adhesivo empleado, también puede variar ligeramente en propiedades de un lote a otro; así que cada parabrisas tendrá un patrón de tensión diferente.

En tercer lugar, el parabrisas está diseñado para actuar como un componente estructural que aporta rigidez a la carrocería de un vehículo, así como de resistencia al aplastamiento del techo. Al formar parte de la estructura, el parabrisas recibe presiones procedente de las fuerzas G que torsionan la carrocería en las aceleraciones, deceleraciones y curvas que se producen en la circulación del vehículo.

Y eso no es todo… La carrocería de un vehículo se expande y contrae con los cambios de temperatura. Al ser una estructura volumétrica compleja, la naturaleza de la expansión o contracción puede variar considerablemente de un modelo a otro. Como el vidrio y el acero o el aluminio tienen diferentes coeficientes de expansión (y diferentes velocidades de expansión o contracción), los cambios de temperatura pueden causar alteraciones en la carrocería que se transmiten al parabrisas, alterando sus patrones de tensión. Y el propio cristal también sufre al soportar la diferencia de temperatura entre el exterior y el interior del vehículo, o cambios bruscos, como cuando tratamos de descongelar el parabrisas con agua caliente o le enchufamos el aire frío del aire acondicionado en verano.

Por último, al parabrisas llegan vibraciones cíclicas procedentes de los baches del pavimento y de la propia rodadura al circular; y de la carga del viento, según el tamaño, forma y el ángulo de inclinación del cristal. Por ejemplo, el paso por un badén a una velocidad de 30 km/h genera hasta 5G de aceleración en el parabrisas.

¿Cómo y por qué se agranda un impacto?

A. A. Griffith ya demostró en 1921 una pieza dañada de vidrio es mucho más débil que una parte no dañada y que cuanto mayor es el impacto, menos tensión (o fuerza) se necesita para hacerlo crecer más. Wiederhorn certificó en 1967 que, incluso con tensiones extremadamente pequeñas y en presencia de humedad, un impacto crece de forma continuada, puede que solo molécula a molécula, pero sin parar. Y los estudios realizados por Belron Technical han demostrado que la temperatura y sus variaciones también afectan al crecimiento del daño en el parabrisas.

De esta forma, la velocidad de crecimiento dependerá de la unidad concreta del parabrisas, el tamaño del impacto, las tensiones que recibe el cristal, los cambios de temperatura y la humedad del ambiente. Cuando la combinación de todos esos factores –lo que antes o después, sucederá con el uso cotidiano- haga que se supere un umbral necesario, el parabrisas colapsará.

En los experimentos realizados con una temperatura externa de -10ºC, el 81% por ciento de los parabrisas se rompió en menos de cinco minutos tras encender la calefacción. A -5º, esa tasa es del 70% e incluso a 0 ° C sigue siendo muy alta: un 59%. Esas mismas pruebas se realizaron con parabrisas reparados por Carglass y ninguno se rompió. En otra prueba se calentó el parabrisas a 80º (temperatura que puede alcanzar en un día soleado), con el interior del coche a 30º. Aunque el parabrisas no colapsó en ese momento, el impacto creció visiblemente, por lo que en varios ciclos similares acabará rompiéndose.

Al final, todas las investigaciones realizadas llegan a las mismas conclusiones. La primera, que un cristal con un impacto siempre acaba rompiéndose, es solo cuestión de tiempo que lo haga. La segunda, que un cristal reparado recupera su resistencia original, por lo que si sufrimos un impacto es de vital importancia ir a repararlo antes de que alcance un tamaño que lo convierta en irreversible.

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