LA BIOMECANICA DEL IMPACTO APLICADA

AL ACCIDENTE DE TRAFICO

Juan J. Alba, Alberto Iglesia

TESSA (I3A-Universidad de Zaragoza)

Resumen

La biomecanica del impacto y la investigacion de accidentes de trafico son dos disci-plinas que pueden complementarse mutuamente. El estudio de los accidentes de traficopuede ser de gran utilidad para establecer relaciones entre fenomenos fısicos ocurridosen un determinado accidente y las consecuencias concretas de ese mismo accidente, deforma que, a partir de esas observaciones, puedan deducirse conclusiones mas generales.Por otro lado, los conocimientos obtenidos a traves de la investigacion en biomecanica delimpacto pueden ser utilizados para ayudar en la labor de descubrir los factores y causasque desencadenaron un determinado accidente.

Poca controversia existe acerca de como la biomecanica puede beneficiarse de la in-vestigacion de accidentes de trafico, pero mucha se genera todavıa en el proceso inverso,ya que en la investigacion de accidentes de trafico aun no existen mecanismos que ga-ranticen el rigor tecnico. Esto ultimo se ilustra con el breve analisis tecnico de loque ha podido ser el accidente de trafico mas mediatico de los ultimos anos en Espanay que fue presentado por la Guardia Civil en el pasado SIRAT 2012. Las conclusionestecnicas que prevalecieron —independientes de las jurıdicas, en las que no entramos—son resultado de alguno de los muy graves errores tecnicos cometidos en elinforme elaborado por la fuerza instructora.

Palabras clave: biomecanica del impacto, accidentes de trafico, seguridad en automocion

1. Introduccion

El Instituto de Investigacion en Ingenierıa de Aragon (I3A) —uno de los insti-tutos de la Universidad de Zaragoza— enmarca sus actividades en cuatro areas: investiga-cion, transferencia tecnologica, formacion y difusion cientıfica. El I3A esta constituido pormas de 200 doctores y mas de un centenar de miembros asociados, tales como investiga-dores, profesores visitantes, personal contratado y personal tecnico y de administracion.

TESSA es el laboratorio de Tecnologıa de Sistemas y Seguridad en Automocion dela Universidad de Zaragoza, cuya gestion esta delegada en el I3A. El laboratorio, ubicadoen el Parque Tecnologico de MOTORLAND, Alcaniz (Teruel), centra gran parte de suactividad en el diseno y ensayo a choque de componentes y sistemas que afectan a laseguridad del automovil, de sus ocupantes o de otros usuarios de las vıas de circulacion(motociclistas, peatones, etc.). En la actualidad, TESSA ha extendido sus capacidadesa la biomecanica del impacto. El equipamiento mas relevante de que dispone ellaboratorio es:

Simulador de choque. Sistema de simulacion de choques de vehıculos medianteimpacto de una plataforma movil contra un sistema de deceleracion ajustable.

Sala de preparacion y analisis. Equipada para la preparacion de ensayos conmaterial biologico y su posterior analisis tras la realizacion de los ensayos.

Figura 1: Simulador de choque (izqda.) y sala de preparacion y analisis de materialbiologico (dcha.).

Lanzador de formas antropomorficas. Sistema de lanzamiento de impactadorescon velocidad controlada sobre puntos de impacto concretos en los especımenes.

Cluster de supercomputacion. Agrupacion de recursos de computacion para laresolucion de problemas cientıficos complejos (por ejemplo, simulacion de choque).

Camaras de captacion de movimiento en 3D. Conjunto de camaras capaz deregistrar en 3D las evoluciones de dummies y otros especımenes ensayados.

Figura 2: Lanzador universal de formas antropomorficas (izqda.), cluster de super-computacion (centro) y preparacion de camaras 3D (dcha.).

2. Biomecanica del impacto

2.1. Definiciones

La biomecanica estudia la aplicacion de las leyes de la mecanica a las estructuras ylos organos de los seres vivos. La biomecanica del impacto trata de entender como seproducen las lesiones y como se puede gestionar la energıa liberada durante una colisionpara evitar superar la tolerancia del tejido y, por tanto, la lesion. La investigacion en estecampo se basa en la mecanica general y en la comprension de la fisiologıa y fisiopatologıahumana, existiendo cuatro areas basicas de trabajo:

Mecanismos de lesion. Antes de encontrar un camino para prevenir las lesiones,es necesario comprender como se producen.

Respuesta mecanica. Es necesario cuantificar la respuesta de las estructurasanatomicas ante determinadas acciones mecanicas (por ejemplo, fuerzas o acele-raciones).

Tolerancia humana. Un aspecto fundamental para los ingenieros de diseno esconocer los niveles de tolerancia humana y los umbrales de lesion. Una peculiaridadque se presenta es la variacion de la tolerancia humana en funcion de factores comola edad o el sexo. Esto puede llevar a que personas mayores, mujeres o ninos puedanestar, en algunos casos, menos protegidos.

Simulacion del impacto humano. La constante mejora de prestaciones en losordenadores permite abordar, cada vez con mayor precision, la simulacion numericadel cuerpo humano.

Igualmente son objetivos de la biomecanica del impacto:

Desarrollar y disenar materiales o estructuras que reduzcan y gestionen el nivel deimpacto y de energıa transferida al cuerpo humano.

Desarrollar herramientas biomecanicas adecuadas para dotar a fabricantes y admi-nistraciones de instrumentos para la evaluacion de los diferentes vehıculos en fasede desarrollo (por ejemplo, dummies y modelos matematicos del cuerpo humano).

2.2. Estado del arte

Si bien los avances en biomecanica del impacto son constantes y significativos, aunqueda largo camino por recorrer, ya que se esta trabajando alrededor de un material tancomplejo como el material biologico. Su caracterizacion genera problemas tales como:

Dificultad de obtencion de muestras y conservacion de las mismas manteniendo suspropiedades mecanicas.

Obtencion de probetas adecuadas para la realizacion de ensayos y dificultad derealizacion de los mismos.

Anisotropıa y viscoelasticidad de los materiales biologicos.

Difıcil reproduccion de condiciones de trabajo de la muestra dentro del organismo.

Gran dispersion de resultado entre muestras biologicas debido a su alta variabilidad.

Los materiales biologicos estan desprovistos de los mecanismos biologicos en los quese encuentran en el interior del organismo.

Asociacion de los materiales biologicos en estructuras mas complejas.

En el Cuadro 1 se reproduce un resumen del estado actual del conocimiento de labiomecanica del impacto para las diferentes zonas anatomicas (David Viano, 1989).

Region corporal Mecanismode lesion

Toleranciaal impacto

Cabeza Craneo � � � � � � � �Cara � � � � � � � �Cerebro � � � � � � � �

Columna Vertebras � � � � � � � �Medula espinal � � � � � � � �

Torax Caja toracica � � � � � � � �Corazon � � � � � � � �Pulmones � � � � � � � �

Abdomen Organos solidos � � � � � � � �Organos blandos � � � � � � � �

Extremidades Femur � � � � � � � �Otros huesos largos � � � � � � � �Articulaciones � � � � � � � �Musculos � � � � � � � �

Organos sensitivos Piel � � � � � � � �Otros � � � � � � � �

���� ���� ���� ����Conocido/adecuado Conocido en parte/util Hipotetico/inadecuado Desconocido/no disponible

Cuadro 1: Herramientas de investigacion en la biomecanica del impacto.

Se constata que el conocimiento sobre el mecanismo de dano es adecuado en las estruc-turas oseas. Cara, corazon, pulmones, organos solidos, articulaciones o piel, actualmente,tienen un conocimiento aceptable pero sistema nervioso central y organos huecos ya cuen-tan con un conocimiento inadecuado o hipotetico. Si se analiza el estado del arte en elcampo de la tolerancia al impacto, la situacion es bastante mas precaria, presentando elsistema nervioso central, pulmones, organos huecos y musculos un conocimiento nulo.

2.3. Herramientas de investigacion

Dada la gran dificultad para realizar el analisis teorico de la respuesta del cuerpohumano a las solicitaciones, con frecuencia se recurre a la experimentacion. El Cuadro 2muestra las principales herramientas para investigar y presenta su potencial frente a lasdisciplinas de estudio basicas (David Viano, 1989).

Herramientas/modelo

Mecanismode lesion

Respuestaal impacto

Toleranciaal impacto

Evaluacion detecnologıas

Analisis de accidentes � � � � � � � � � � � � � � � �Estudio clınico � � � � � � � � � � � � � � � �Pruebas con voluntarios � � � � � � � � � � � � � � � �Modelos animales � � � � � � � � � � � � � � � �Ensayos con cadaveres � � � � � � � � � � � � � � � �Ensayos con dummies � � � � � � � � � � � � � � � �Modelos matematicos � � � � � � � � � � � � � � � �

���� ���� ���� ����Conocido/adecuado Conocido en parte/util Hipotetico/inadecuado Desconocido/no disponible

Cuadro 2: Herramientas de investigacion en la biomecanica del impacto

Queda de manifiesto la necesidad de seguir trabajando con cadaveres humanos,pues se consigue informacion fundamental para el estudio del mecanismo de dano, larespuesta al impacto y la tolerancia al impacto. De forma paralela hay que indicar eldesconocimiento que la influencia del tono muscular, flujo sanguıneo o respiracion puedatener en la biofidelidad de estos modelos. No se sabe cuan importantes son estos factores,puesto que nunca se han realizado ensayos con cuerpos vivos.

Los voluntarios humanos, por motivos eticos obvios, se someten a ensayos en rangosde solicitacion que limitan su uso en cuanto a la investigacion del mecanismo de dano yla tolerancia al impacto. No obstante, son de gran importancia en escenarios alejados delumbral de dano (por ejemplo, en el mecanismo de lesion en la zona cervical por alcance).

La investigacion de accidentes presenta buen potencial en el estudio del mecanismode dano, pues puede asociar causas a efectos, pero presenta escaso potencial investigadorpor la gran variabilidad en la definicion del escenario. Por ejemplo, se puede determinarla velocidad de un accidente con un rango de fiabilidad de un 10-20 %, pero este rango esexcesivo para evaluar las respuestas del cuerpo humano, ya de por sı bastante variable.

Los estudios clınicos nos presentan su principal capacidad en la determinacion delmecanismo de dano, pero el desconocimiento del tipo de solicitacion y de la energıa invo-lucrada en el accidente hace de esta herramienta, la de menor potencial de las citadas.

Los modelos matematicos son la herramienta con mas futuro de todas. No obs-tante, va a ser necesario esperar unos anos para realizar una optima correlacion entreel comportamiento del ser humano al impacto y los modelos de calculo, ası como unacaracterizacion completa del cuerpo humano.

Una de las herramientas mas potentes para el desarrollo de un vehıculo son loscomunmente conocidos como dummies. Permiten valorar desde el punto de vista delocupante el comportamiento —en caso de accidente— de la estructura, de los sistemasde retencion y de todos los elementos interiores. Su gran aplicacion esta en la de evalua-cion de tecnologıas durante la fase de desarrollo. El desarrollo de un dummy tiene quecontemplar tres requerimientos fundamentales:

Biofidelidad: grado en que las caracterısticas humanas son incorporadas en el dummy.

Relacion entre medidas de las respuestas del dummy y dano potencial.

Repetitividad y durabilidad.

Los dummies han sido disenados para responder a impactos concretos. Si se estudiala rodilla de un dummy, para el caso de un atropello, los criterios biomecanicos a estudiarson la aceleracion en la tibia, el desplazamiento relativo entre el femur y la tibia y, porultimo, el angulo doblado en valgo. Esto se asociarıa a las lesiones de meseta tibial,ligamento lateral interno, menisco externo, etc. Pero si analizamos el caso de la rodilla deun ocupante de un vehıculo en caso de choque frontal, lo que se mide es la fuerza que setransmite al femur a traves de la articulacion de la rodilla asociado a fracturas de femur,luxaciones de cadera, etc., ası como el desplazamiento relativo entre el femur y la tibia,danando el ligamento cruzado posterior. Esto indica que hay que adaptar para cada tipode solicitacion el tipo de dummy capaz de realizar una lectura correcta y biofiel de lamisma y que, por ultimo, esta sea comparada con un criterio biomecanico tal que permitaestablecer, como mınimo, una probabilidad de lesion.

3. Aplicabilidad a los accidentes de trafico

3.1. Desarrollo de criterios biomecanicos

La herramienta tecnica utilizada para evaluar el riesgo de lesion es el criterio bio-mecanico, una funcion matematica que asocia la probabilidad de lesion de una deter-minada estructura corporal con una funcion de parametros medibles fısicamente. Estoscriterios se han desarrollado para varias regiones corporales bien sometiendo a cadave-res a impactos en situaciones controladas o bien comparando las lesiones observadas encadaveres con las medidas obtenidas utilizando dummies. En cualquiera de los dos casosse hace necesario una medida de las magnitudes fısicas existentes durante el impacto y delas consecuencias fisiologicas de este.

Quizas uno de los criterios mas conocidos sea el HIC (Head Injury Criterion) querelaciona una funcion dependiente de la aceleracion resultante del centro de gravedad de

la cabeza con la probabilidad de sufrir un traumatismo craneoencefalico. El calculo delvalor del HIC viene dado por la ecuacion:

HIC =

{[1

t2 − t1

∫ t2

t1

a(t) dt

]2,5

(t2 − t1)

}max

(1)

Ha habido un proceso historico de desarrollo de curvas de riesgo de lesion para elHIC. Durante la decada de 1950 se llevaron a cabo ensayos biomecanicos de impacto concadaveres humanos para obtener la aceleracion de la cabeza, la duracion del impacto yla lesion resultante (principalmente, fractura de craneo). En estos ensayos se realizabanimpactos en la cabeza usando cadaveres completos o componentes aislados. En algunosde estos experimentos se producıan fracturas de craneo, mientras que en otros no.

Inicialmente, se usaba una curva para delimitar los casos de fractura frente a los casosen los que no habıa fractura (esto es, los datos por encima de la curva mostraban unafractura y los datos por debajo indicaban no fractura). Con posterioridad se usaron datosadicionales y corregidos para modificar la curva inicial y crear nuevas curvas de tolerancia.

La National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), en 1972, incluyo el HICen las Federal Motor Vehicle Safety Standards (Normas de Seguridad en AutomocionFederales), pasando a ser usado a nivel mundial para evaluar las lesiones en la cabeza ennumerosas aplicaciones biomecanicas.

3.2. Funciones de riesgo de lesion especıficas basadas en huma-nos y en dispositivos antropomorficos (dummies)

Hugo Mellander dijo en la IRCOBI Conference de 1984: ((la funcion de transferenciade los datos biomecanicos basados en las herramientas antes mencionadas transforma-dos en los dummies es muy compleja y algunas veces no completamente entendida nicomprobada)).

Esto debe tenerse en cuenta cuando lo mas habitual es evaluar la respuesta del dummyfrente a riesgo de lesion en el diseno de un automovil. Si no se ha realizado correctamenteel analisis de respuesta del dummy frente al criterio biomecanico, se podrıan llegar a con-clusiones erroneas. Por tanto, es necesario conocer exactamente la funcion de transferenciaentre criterio biomecanico y respuesta del dummy, o se estarıa desarrollando un vehıculocon una herramienta no optimizada.

Aunque no es posible evaluar de forma directa y a gran escala el riesgo de lesion deuna persona, a menudo se usa en la investigacion el criterio de lesion basado en humanosjunto con ensayos de choques con dummies, ensayos reguladores y programas de ensayosde evaluacion de los consumidores. Conviene tener en cuenta que cuando un criterio de

lesion basado en humanos se usa en ensayos de choque con dummies, se esta asumiendola biofidelidad perfecta del dummy a la hora de replicar la biomecanica de las lesiones deun humano.

Los dummies —disenados para mantener su integridad en los repetidos ensayos dechoque para la evaluacion de parametros de lesion— estan preparados de forma especialpara medir de forma fiable los parametros de lesion mas que para imitar una respuestabiofiel que implique interacciones entre las diferentes estructuras corporales. Asimismo,es posible que la medida y evaluacion de las lesiones en sujetos humanos no se puedareproducir en un dummy debido a las diferencias anatomicas y geometricas. Por esto, loscriterios de lesion basados en humanos, aunque se miden directamente en el sujeto, no sepueden aplicar mientras la evaluacion se lleve a cabo usando crash test dummies.

Una forma alternativa de definir un criterio de lesion es el criterio de lesion basadoen dummies. Para su desarrollo se llevan a cabo ensayos experimentales con cadaveres ydummies bajo las mismas condiciones de ensayo (ensayos por parejas o matched-pair).Los resultados de estos ensayos se analizan entonces para determinar la correlacion es-tadısticamente significativa entre el resultado de lesion observado en los cadaveres y elcorrespondiente parametro de ingenierıa medido en el dummy. Si se demuestra dicha rela-cion, entonces el criterio de lesion se expresa en terminos de medidas hechas directamenteen el dummy, pero se pueden traducir en terminos de gravedad de lesion en humanos bajocondiciones identicas.

A continuacion se incluyen algunas de las ventajas de usar el criterio de lesion basadoen dummies :

1. El dummy usado no tiene que ser completamente biofiel; la falta de biofidelidadpuede compensarse usando correlaciones estadısticas con el suficiente numero dedatos de ensayos por pares.

2. El uso de instrumentacion invasiva innecesaria en los cadaveres influye en la respues-ta del cadaver e incluso modifica la probabilidad de lesion (por ejemplo, las costillaspresentan mayor probabilidad de fractura en el punto en el que se les coloca unacelerometro).

3. El uso de una funcion que indica el riesgo de lesion que sea especıfica para dummiesposibilita una mayor precision en la prediccion de la lesion y por lo tanto, puedeservir de guıa para el diseno mas preciso de vehıculos.

A pesar de estas ventajas, es necesario tener en cuenta que el desarrollo de un criteriode lesion especıfico para dummies requiere numerosos ensayos experimentales por paresası como el desarrollo de modelos estadısticos.

3.3. Escalado y corredores

Una vez realizados los experimentos oportunos, los resultados rara vez son aplicablesdirectamente, casi siempre es necesario realizar algunas operaciones adicionales entre lasque destaca, por su elevado interes, el escalado y el desarrollo de corredores.

Escalado. La investigacion en esta disciplina a menudo aplica solicitaciones (fuer-zas, momentos,...) a un numero de sujetos, obteniendo como respuesta un abanicode respuestas individuales. Hay que corregir o ajustar por variabilidad por diferen-cia de masa, densidad, modulo elastico, por vital importancia y por dimension delelemento a estudiar. El escalado tiene por objeto reducir a un modelo determinadotodas las solicitaciones aplicadas, con el fin de ser comparadas sobre el mismo sujetoy con identicas propiedades.

Desarrollo de corredores. Los corredores permiten estandarizar las diferentesrespuestas proporcionadas obtenidas por diferentes sujetos ante un mismo estadode cargas (por ejemplo, la relacion fuerza-deformacion en una compresion toracicaoriginada por un impacto directo). Cualquier sustituto biofiel debera responder den-tro del corredor como muestra de su capacidad para reproducir el comportamientohumano.

4. Receptividad en la investigacion de accidentes

En Espana, no son aislados los casos en los que las fuerzas instructoras de atestadoscometen errores tecnicos a la hora de investigar accidentes de trafico. Hasta cierto puntopuede entenderse, ya que hablar de ((fuerzas instructoras de atestados)) supone hablar decuerpos policiales con distintos niveles de formacion y disponibilidad de medios que, asu vez, cada uno de ellos, posee distintos niveles de formacion y disponibilidadde medios en su propio seno. En estas circunstancias, es esperable que el error tecnicoaparezca, pero deberıamos luchar para que de ninguna forma ese error puedaser trascendente en las consecuencias jurıdicas que —para los afectados—pudieran derivarse.

Como ya se ha indicado, desde la Universidad de Zaragoza se ha querido apostar por lainvestigacion en materia de biomecanica del impacto, esperando que el conocimiento desa-rrollado pueda ser util, entre otras aplicaciones, a la investigacion de accidentes de trafico.En cualquier caso, no somos optimistas acerca de la trascendencia que las aportacionespudieran tener a la hora de establecer conclusiones tecnicas sobre los accidentes de trafico.Para apoyar nuestro pesimismo, nos ha parecido interesante introducir algunos comenta-rios tecnicos relacionados con un accidente de trafico concreto que hemos seleccionado porel mero hecho de que ese mismo accidente fue presentado por la Guardia Civilde Trafico en el pasado SIRAT 2012 con su consecuente repercusion. La fuerzainstructora designo a uno de sus equipos previsiblemente mas cualificados para

realizar su intervencion tecnica. En este mismo accidente intervino personal tecnicode la Universidad de Zaragoza a requerimiento de uno de los afectados. A continuacionse describen algunas aspectos relevantes de la investigacion.

5. Caso de estudio: graves errores tecnicos en la in-

vestigacion oficial de accidentes

5.1. Motivacion

Con este apartado se pretende realizar una sencilla aportacion que evidencie lo quetodavıa se puede presentar en la investigacion oficial de accidentes de trafico en Es-pana, proviniendo incluso de uno de los equipos de instruccion supuestamentemejor preparados. El problema que subyace se formula en torno a la conveniencia, o no,de dedicar una serie de recursos materiales y humanos a la obtencion de una determinadainformacion que puede ser cuestionada por personas de capacitacion tecnologicadesconocida e insuficiente para realizar determinados analisis, pero con altacapacidad de influencia en la toma de decisiones. Dicho de otra forma, aunqueafortunadamente no sea algo generalizado, un mal atestado que contenga gra-ves de errores puede cuestionar un informe tecnico riguroso y objetivo. Por ello,y para ilustrarlo, se introducen algunos comentarios sobre la vision oficial de un accidenteque —sin haber sido aun juzgado— quiso presentar la Guardia Civil hace dosanos, en el SIRAT 2012.

5.2. Generalidades

En una colision frontal entre dos turismos, la fuerza instructora del atestado establececonclusiones sobre las velocidades de circulacion previas al accidente y sobre la dinamicade la colision, valiendose para ello del solo uso de un paquete informatico de calculo. En-tre otras peculiaridades objetivas, el trabajo de la fuerza instructora del atestado llegaa sus conclusiones utilizando un vehıculo erroneo y violando principios fısi-cos elementales, ası como transcribiendo resultados informaticos que no estansujetos a trazabilidad, contradiccion o interpretacion teorica.

El accidente ocurrio un mes de mayo, en torno a las 22:30 horas, en una carreteraautonomica y afecto a un Mercedes Benz R 320 CDI y un Seat Altea 1.9 D. El ocupante delturismo Mercedes Benz R 320 CDI resulto herido muy grave, mientras que el ocupante delturismo Seat Altea 1.9 D resulto fallecido. El equipo investigador de la Universidadde Zaragoza realizo su propia toma de datos y dispuso, ademas, de todos losdocumentos obrantes en autos, incluidos los informes de lesiones y autopsiacorrespondientes a los dos conductores.

5.3. Analisis del informe de la fuerza instructora del atestado

La fuerza instructora del atestado elaboro un amplio informe de la colision ocurridaentre los vehıculos Mercedes R 320 CDI y Seat Altea 1.9 D mediante el software denomi-nado HVE (Human, Vehicle, Environment), de la firma comercial Engineering DynamicsCorporation. Al utilizar este software —y al igual que ocurre con cualquier otro softwarede simulacion— los resultados obtenidos estan fuertemente condicionados por los datosaportados a los modulos de calculo, por lo que es de gran importancia adquirir conscienciade los grados de incertidumbre que se puedan generar en el estudio de cada accidente. Eneste caso concreto, los calculos que afectan al analisis de la colision presentan inconsisten-cias que seran analizadas a continuacion.

5.3.1. Balance energetico de la colision

El Teorema de la Energıa establece que entre dos posiciones de un sistema la variacionde la energıa cinetica es igual al trabajo realizado por todas las fuerzas — exteriores einteriores— que actuan sobre las partıculas del sistema. El Teorema de la Energıa, cuandose aplica al estudio de colisiones entre vehıculos, debe ser interpretado en el sentido de quela energıa cinetica inicial que poseen los vehıculos antes de colisionar, va a ser mermadapor la accion de unas fuerzas internas (tal y como son las deformaciones que experimentanlos vehıculos) y de unas fuerzas externas (tal y como son los arrastres de los vehıculossobre el firme). La accion de estas fuerzas reducira de forma continuada la energıa cineticadel sistema compuesto por ambos vehıculos, hasta que se produzca su detencion final. Enel trabajo realizado por la fuerza instructora del atestado, la simple comparacion entre—por un lado— la suma de las energıas disipadas en las distintas fases del accidente y—por otro lado— la energıa total previa al accidente que teoricamente deberıa disiparse,no son coincidentes, lo que demuestra que se viola el Teorema de la Energıa.

5.3.2. Balance de la cantidad de movimiento

El Teorema de la Cantidad de Movimiento establece que la velocidad de variaciondel vector cantidad de movimiento es igual a la resultante de las fuerzas exteriores queactuan sobre el sistema. El Teorema de la Cantidad de Movimiento es aplicable al estudiode colisiones entre vehıculos cuando la interaccion entre ellos es importante, provocandodanos de considerable magnitud. Ante este supuesto, las fuerzas exteriores pueden serconsideradas de valor inapreciable frente a las fuerzas interiores y, por tanto, no se producevariacion del vector cantidad de movimiento, siendo este constante en los instantes previosa la colision, durante la colision y en los instantes posteriores a la colision. En el analisis decolisiones tambien se utiliza el concepto de coeficiente de restitucion, una relacion entrelas velocidades relativas de aproximacion y las de separacion, cuyo valor generalmenteesta comprendido entre 0 y 1. El valor del coeficiente de restitucion en las colisioneselasticas es 1, mientras que en las colisiones completamente inelasticas es 0. Entre los

casos extremos de las colisiones elasticas y las colisiones completamente inelasticas, sesituan aquellas colisiones en las que los moviles sufren algun tipo de deformacion en elchoque, pero sin llegar a quedar acopladas tras la colision.

La fuerza instructora del atestado pone de manifiesto que el valor del coeficiente derestitucion entre los vehıculos adquiere un valor c = 0, 002, es decir, que la velocidadrelativa de aproximacion de los vehıculos antes de la colision deberıa ser 500 veces superiora la velocidad relativa de separacion tras la colision. Si este hecho fuera cierto, se llegarıaa la conclusion de que, tras el acidente, el turismo Seat Altea 1.9 D deberıa alejarse delturismo Mercedes Benz R320 CDI con una velocidad relativa de 0, 35 km/h. Sin embargo,la fuerza instructora del atestado tambien establece en su informe que la velocidad deseparacion del turismo Mercedes Benz R320 CDI era de 63,8 km/h, siendo de 38,7 km/hla correspondiente al turismo Seat Altea 1.9 D, lo que se traduce en una contradiccion.

5.3.3. Clasificacion de danos de la colision

La clasificacion de danos de la colision (CDC ) es un codigo compuesto por siete carac-teres alfanumericos. En el informe tecnico elaborado por la fuerza instructora del atestadose muestra la clasificacion de danos de la colision para cada uno de los dos vehıculos afec-tados. En ambos casos, el codigo asignado es 11FYEW5, cuyo desglose es:

((11)) direccion de la fuerza principal de impacto segun criterio de sectores horarios.

((F)) area proyectada que contiene la deformacion, en este caso el plano frontal.

((Y)) dano localizado en la zona central e izquierda del frontal del vehıculo.

((E)) danos situados —en altura— por debajo de la lınea del cinturon de seguridad.

((W)) area de impacto extensa.

((5)) profundidad del dano que, en este caso, queda referido hasta el punto centralde la base del parabrisas.

En el informe tecnico elaborado por la fuerza instructora del atestado, el softwarecambia los valores y pasa a asignar codigo 11FYEW4 para el turismo Merces Benz R320 CDI, y codigo 11LYEW7 para el turismo Seat Altea 1.9 D. Para el Mercedes Benz,el codigo CDC solo cambia en su septimo caracter, pasando de ((5)) a ((4)), lo que significaque se ha rebajado la profundidad del dano. Para el Seat Altea, el cambio del caracter ((F))al caracter ((L)) significa que el area proyectada que contiene la deformacion se identificamas claramente con el lateral izquierdo, y no con el frontal. Al producirse este cambio,el caracter ((Y)) pasa a significar que el dano se localiza en la parte central y anterior dellateral del vehıculo. Por su parte, el septimo caracter adquiere un valor de ((7)) que indicaque la profundidad del dano alcanza —lateralmente— mas alla del plano de simetrıalongitudinal del vehıculo.

5.3.4. Dinamica de la colision

Mercedes R 320 CDI. En la Figura 3, las flechas naranjas muestran los extremosde los largueros (el izquierdo, muy deformado bajo la traviesa) y —bajo la flechaverde— un patron de estrıas (detalle en la imagen de la derecha) donde tambienes posible apreciar restos de pintura del vehıculo oponente. Las estrıas muestran eldesplazamiento relativo que, durante el impacto, se produjo entre ambos vehıculos.

Figura 3: Mercedes Benz R 320 CDI. Vista frontal de danos (izqda.) y detalle deestrıas y restos de pintura del vehıculo oponente localizados en el frontal (dcha.).

Seat Altea 1.9 D. En la Figura 4, las flechas naranjas muestran la posicion delos largueros (el derecho, ligeramente ladeado hacia su izquierda; el izquierdo, cla-ramente doblado tambien hacia la izquierda, quedando su extremo situado delantedel neumatico delantero izquierdo). El tipo de esfuerzo a que fue sometido el lar-guero izquierdo tuvo clara componente transversal (incluso fue danada la traviesafrontal que quedo desprendida de su posicion). En la imagen de la derecha tambiense observa —marcado por una flecha verde— un patron de estrıas que muestran eldesplazamiento relativo que, durante el impacto, se produjo entre ambos vehıculos.

Figura 4: Seat Altea 1.9 D. Vista frontal de los danos del vehıculo (izqda.) y detallede estrıas originadas por el contacto con el vehıculo oponente (dcha.)

Caracterısticas de la colision. Tras el impacto, ambos vehıculos iniciaron sumovimiento post-colision sin realizar giros que les apartaran significativamente dela direccion que llevaban en los instantes pre-colision. Ası, la colision no respondeal patron clasico de colision frontal descentrada, mostrado en las Figuras 5 y 6. Enel desarrollo de las secuencias se aprecia como este tipo de colisiones lleva asociadoel giro de los vehıculos.

Figura 5: Secuencia de una colision frontal descentrada.

Figura 6: Secuencia de una colision frontal descentrada.

Por otro lado, existio movimiento relativo lateral entre ambos vehıculos. Esto sededuce de las estrıas en la pintura de los capos y del tipo de deformacion sufridopor el larguero izquierdo del turismo Seat Altea 1.9 D. Ademas, el software utilizadopor la fuerza instructora del atestado intenta dar resultados en este mismo sentido.De hecho, el software EDSMAC4 cambia el codigo CDC para el turismo Seat Altea1.9 D, pasando de 11FYEW5 (dano frontal) a 11LYEW7 (dano lateral, en concreto,en la parte central y anterior del lateral del vehıculo).

Por ultimo, segun la fuerza instructora, en el momento de la separacion de losvehıculos la componente longitudinal de la velocidad del turismo Mercedes (63,2

km/h) es superior a la del turismo Seat (-37,0 km/h), es decir, el turismo Mercedesestarıa literalmente atravesando al turismo Seat.

Figura 7: Velocidades pre y post-impacto, segun la fuerza instructora (se usa unvehıculo erroneo que genera una referencia a un ((Mercedes S-420))).

Podrıamos encontrar una explicacion logica de los hechos si pensaramos en una coli-sion con patron tipo ((small overlap)), lo que implicarıa que la aplicacion de metodosclasicos de calculo de energıas absorbidas llevarıa a errores muy significativos.

5.3.5. Evaluacion de la energıa absorbida en la colision

En el informe tecnico elaborado por la fuerza instructora del atestado no se especificaque metodo de calculo se utiliza para estimar las energıas absorbidas en la colision.Tampoco se especifiquen los coeficientes de rigidez utilizados para realizar loscalculos, maxime cuando estos coeficientes influyen directamente en el valor de las energıascalculadas. Los coeficientes pueden ser obtenidos para vehıculos concretos pero, en sudefecto, deben utilizarse coeficientes genericos para distintas categorıas de vehıculos.

Tampoco se tiene en cuenta que la deformacion de uno de los largueros es a flexion, yse considera que es a compresion. Ademas, la fuerza instructora del atestado muestra ensu informe copias de pantalla de ordenador donde se comprueba que se utiliza un Mer-cedes S 420 como fuente de datos para realizar los calculos correspondientesal Mercedes Benz R 320 CDI.

La fuerza instructora del atestado considera que es irrelevante este hecho, ya que nohace mencion alguna en su informe, ni tan siquiera para abrir la posibilidad de cometeralgun tipo de error originado en la diferencia de coeficientes de rigidez entre dos vehıculostan distintos, por tipologıa y por ano de diseno.

Figura 8: A la izquierda, un Mercedes S420 4-dr de los anos 90 utilizado por lafuerza instructora en sus calculos; a la derecha, un Mercedes R320 CDI como elaccidentado. Las diferencias, obviamente, son tambien estructurales.

Figura 9: Vehıculo erroneo utilizado en los calculos de la fuerza instructora. Es obvioque existen diferencias en peso y momentos de inercia en relacion con el vehıculocorrecto.

5.4. Conclusiones

Es esperable que la biomecanica del impacto avance en su desarrollo y que el co-nocimiento generado sea aplicable en el entendimiento de los accidentes de trafico. Sinembargo, poco se espera de esta disciplina en lo que se refiere a contribuir al beneficiode los ciudadanos afectados por los accidentes de trafico. La situacion que se ha descritorefleja una triste realidad y es que, en el ambito jurıdico, la falta de rigor tecnologicopuede tener serias consecuencias.

Ası, se ha realizado un breve analisis tecnico del informe elaborado por la fuerzainstructora de un determinado accidente de trafico. En el, se concluye: ((La velocidad decolision del turismo Mercedes Benz R320 CDI matrıcula XXXX-XXX era de 125 km/h,siendo de 50 km/h la correspondiente al turismo Seat Altea 1.9D matrıcula XXXX-XXX)).

Por otro lado, en este informe:

1. Se utiliza un paquete de software como ((caja negra)), sin explicar su base teorica,sin explicar sus limitaciones y restricciones, sin explicar la posible sensibilidad delos resultados a determinados datos, sin trazabilidad,...

2. No se cumple el Teorema de la Energıa.

3. No se cumple el Teorema de la Cantidad de Movimiento.

4. El software, para dar resultados coherentes, indica que los danos deben responder aotras caracterısticas.

5. No se explica el metodo de calculo utilizado para estimar las energıas absorbidas enla colision.

6. No se dice que coeficientes de rigidez se utilizan en los calculos.

7. No se explica como deberıa modificarse el metodo de calculo para adaptarlo alanalisis de un larguero mayoritariamente deformado por flexion.

8. Se interpreta erroneamente la colision al considerarse que se produce una igualdadde picos de fuerza sin que exista giro de los vehıculos en el impacto.

9. Se trabaja con vehıculo equivocado.

A la vista de estos hechos y circunstancias cabe preguntarse:

¿Es razonable dar un resultado unico, sin establecer ningun rango de posible error?

¿Es razonable no autocuestionarse por que el software intenta corregir la clasificacionde los danos?

¿Es razonable pensar que los resultados no van a cambiar, ni mınima-mente, pese a trabajar con un vehıculo erroneo, de los anos 90, cuyas carac-terısticas son notoriamente diferentes a las del vehıculo realmente accidentado?

El rigor tecnico exige dar respuesta a estas y a otras muchas preguntas, explicando enque medida pueden verse afectados los resultados y generando rangos de validez de losmismos.

Nuestra impresion subjetiva es que muchos de los intervinientes en el proceso oficialde investigacion y reconstruccion de accidentes de trafico podrıan carecer de una culturatecnologica de base (que podrıa estar proporcionada por titulaciones como ingenierıatecnica o superior), lo que evidencia que el metodo, entendido en su sentido amplio, nosiempre es el adecuado. Dicho en palabras llanas, si un ingeniero se estudiara todas lasleyes existentes, seguirıa careciendo de la formacion jurıdica de base que le permitieraejercer como abogado. Ası, viceversa, un licenciado en derecho que se estudie formulas y

mas formulas, tambien carecera de esa base tecnologica que, entre otras cosas, le conferirıala debida prudencia ante cualquier resultado informatico.

En resumen, estas ideas nos llevan a preguntarnos si tiene sentido trabajar en laaplicacion de tecnologıas sofisticadas al ambito de los accidentes de trafico cuando noexiste garantıa alguna de que el conocimiento aportado pueda ser considerado, o tansiquiera contrastado tecnicamente.

Situaciones como esta pasan a formar parte de esa ((verdad jurıdica)) que se debe acatar.Pero sı que nos corresponde a nosotros y todos los tecnicos que trabajan en materia deseguridad en automocion seguir esforzandonos para encontrar las vıas que impidan queestos informes erroneos puedan llegar a tener consecuencias para las personas.

6. Referencias

C. Arregui; J. Luzon; F. Lopez-Valdes; E. del Pozo; M Seguı. Fundamentos debiomecanica en las lesiones por accidente de trafico. ETRASA. 2012.

J. J. Alba; Alberto Iglesia; Marıa A. Garcıa-Romanos. Technique and road accidents:a lot to do. SECURITAS VIALIS. 2 - 1, pp. 33 - 38. 2010.

A. Iglesia; J. J. Alba; R. Alonso. Accidentes de trafico: inspeccion del vehıculo.PONS. 2003.

J. J. Alba; A. Iglesia; J. Araguas. Accidentes de trafico: introduccion al analisis dedeformaciones. PONS. 2003.