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Bolsas de vida: los airbags

Cuatro cálculos de química para que todo funcione

Desde mediados de los años 70 del siglo pasado, los airbag forman parte actualmente del equipamiento estándar de cualquier turismo. Pero, por ejemplo, esta tecnología también se ha incorporado en motocicletas, en equipamientos deportivos como ropa de esquí, y ha formado parte de la actual investigación en Marte.

¿Cómo funcionan? Cuando un vehículo sufre un accidente de tráfico, el impacto provoca un cambio repentino de la velocidad del vehículo. Los ocupantes, pero, mantienen inicialmente su velocidad y, por ello, salen empujados en la dirección del choque hasta que algo pueda pararlos. El momento del impacto se detecta a través de varios sensores y un sistema electrónico evalúa qué airbags debe inflar. Se activan los componentes correspondientes, se genera gas y la bolsa se infla. Sólo han pasado unos milisegundos desde el choque y ya tenemos el cojín listo para amortiguar el impacto.

LOS AIRBAGS SE USAN TAMBIÉN EN MOTOCICLETAS, EQUIPAMIENTOS DEPORTIVOS O, INCLUSO, EN LA INVESTIGACIÓN ESPACIAL
Los airbags también sirvieron para el descenso suave de la sonda Mars Pathfinder. Imagen cortesía de NASA.
¿Dónde está la química?

Fijémonos en que se debe generar una cantidad determinada de gas muy deprisa y de forma controlada. La respuesta la encontramos en la azida de sodio (NaN3), un compuesto estable, pero que cuando se calienta a unos 550 kelvins (unos 277 grados centígrados), se descompone violentamente y libera dinitrógeno, el gas que infla el airbag.

Pero la química no se acaba aquí. Esta reacción produce sodio metálico, una sustancia muy reactiva e inestable. Por ello, los airbags incorporan otros compuestos como el nitrato de potasio y el dióxido de silicio. El nitrato de potasio reacciona con el sodio para acabar formando una mezcla de óxidos alcalinos. Por último, estos se combinan con el dióxido de silicio para constituir una mezcla de silicatos alcalinos de sodio y potasio, un producto estable e inerte.

Descomposición de la azida de sodio
Test de funcionamiento del airbag
¿Qué conceptos lo explican?

Como ya hemos visto, la base son unas reacciones químicas, fenómenos en los que se generan especies químicas diferentes de las de partida, que permiten explicar, primero, la formación de un gas y, después, la formación de una mezcla estable de óxidos. Pero no es suficiente saber qué pasa, sino que, para poder controlar el fenómeno, hay que poder estimar las cantidades de reactivos necesarias para que todo funcione. Las leyes de los gases y los cálculos estequiométricos son la clave para poder diseñar con éxito estos dispositivos y muchos otros. Para esto sirve la química, para entender y para calcular.