Una persona muere en un accidente de tráfico cada 25 segundos, según los cálculos de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Los maniquís utilizados en las pruebas de choque -conocidos como dummies- con acelerómetros, sensores de fuerza y extensómetros han ayudado a los fabricantes de automóviles a evitar que aumente la tasa de mortalidad.
Sin embargo, unos investigadores de la Universidad de Wake Forest (EEUU) creen que los maniquís pueden haber llegado al límite de su utilidad. Durante los últimos cinco años, este grupo de investigadores ha realizado miles de simulaciones virtuales de accidentes, cada una con datos extraídos de ejemplos del mundo real y diseñadas con un súperordenador. "Al simular choques reales, podemos estudiar el efecto de los parámetros del diseño, prestaciones de seguridad y factores de ocupación de los vehículos y proponer soluciones que evitarían y mitigarían las lesiones de los ocupantes", afirma Ashley Weaver, profesora de ingeniería biomédica de la universidad y miembro clave del equipo de investigación.
La idea no es nueva: a finales de la década de 1930, unos investigadores pioneros realizaron pruebas similares con cadáveres humanos. Más tarde, unos voluntarios como John Paul Stapp se ofrecieron para ser los sujetos vivos de unas modestas pruebas de impacto, mientras los equipos de investigación a menudo utilizaron cerdos vivos para comprobar los efectos de las colisiones más graves.
Los dispositivos de prueba antropomórficos -así se conoce aa estos desafortunados maniquís dentro de la industria- proporcionan datos de 20 puntos del cuerpo. Las simulaciones digitales como las que diseñó el equipo de la Universidad de Wake Forest, en cambio, permiten a los investigadores analizar los efectos de un impacto con un nivel de detalle mucho mayor, y probar una variedad de formas y posturas corporales en el momento del impacto. El modelo de Wake Forest puede cuantificar el riesgo de fracturas y daños a los tejidos blandos y órganos, heridas de las que no dan cuenta los maniquís.
Los datos están demostrando ser valiosísimos para los fabricantes de coches. "Los dummies digitales [nos permiten] determinar los mejores métodos para modificar el chasis, el interior, los asientos, los reposacabezas, los cinturones, los salpicaderos y los sistemas de seguridad activa de los vehículos, como los airbags, para mejorar la seguridad desde el principio del proceso de diseño", explica Bill Veenhuis, un ingeniero de Nvidia, empresa que suministra hardware comercial para simulaciones de choque a más de una docena de fabricantes automovilísticos.
Este trabajo puede ahorrar dinero además de salvar vidas. Definir mejoras de seguridad antes de fabricar la chapa metálica y otras piezas reduce los costes en fases posteriores de la fabricación. "Las pruebas con maniquís físicos se convierten entonces en un método para validar las pruebas digitales de choque, en lugar de descubrir energías y deformaciones muy tarde en el proceso de ingeniería del vehículo", dice Veenhuis. En Estados Unidos, los vehículos deben cumplir con los requisitos federales en 35 pruebas distintas para asegurar que proporcionan suficiente protección en colisiones frontales o laterales. Cuánto más precisa sea la simulación, mayor es la probabilidad de que el fabricante supere las (costosas) pruebas de choque a la primera.
La investigación de Weaver, que ha sido patrocinada por Toyota, difiere de las aplicaciones comerciales actuales en que sus resultados se basan en datos detallados tanto del vehículo, del escenario como de informes médicos extraídos de una base de datos de investigaciones sobre lesiones y accidentes. Gracias a un avanzado modelo de simulación digital, el cual contiene más de 1,8 millones de elementos que se combinan para reproducir con fiabilidad la forma humana -desde la fortaleza ósea hasta la estructura de los órganos- y predecir las lesiones, el equipo ejecutó simulaciones hasta que el sistema era capaz de imitar con precisión los efectos de diferentes choques sobre víctimas del mundo real. Un trabajo tan complejo sólo ha sido posible gracias a los últimos avances en la capacidad y eficiencia del hardware informático. "Hace dos décadas, se necesitaban dos semanas para completar el análisis de un choque con un maniquí digital", afirma Veenhuis. "Hoy, podemos completar el típico estudio de impacto frontal en una noche".
No obstante, como ocurre con cualquier modelo, el trabajo requirió varias simplificaciones y suposiciones, explica Weaver. Por ejemplo, el equipo tuvo que utilizar un vehículo genérico de tamaño único en todas las simulaciones, porque no existen suficientes datos de dominio público sobre distintos modelos de vehículo. Y mientras que el modelo es capaz de simular los efectos de un choque sobre diferentes tamaños de cuerpo y con hasta 140 posturas distintas, no es capaz de adaptar los resultados en función de la edad o el estado físico de los ocupantes.
Sin embargo, Weaver confía en que la investigación al final salvará vidas y reducirá la gravedad de las lesiones tanto de huesos como de órganos. "Lo que yo espero es que el estudio proporcione una solución rentable para evaluar nuevas y existentes prestaciones de seguridad automovilística", concluye.