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Attrezzature

EquipmentCheck | Zaini airbag da valanga

Cosa c'è dietro i diversi sistemi?

09/01/2025
Teja Stüwe
Il pericolo di valanghe accompagna noi appassionati di sport invernali, ma le attrezzature moderne come gli zaini airbag da valanga possono migliorare significativamente le possibilità di sopravvivenza in caso di emergenza. Diversi studi scientifici hanno analizzato l'efficacia degli airbag da valanga. In uno studio sull'efficacia degli airbag da valanga condotto da Haegeli et al. (2014)[1], è emerso che un airbag gonfiato può prevenire circa la metà dei decessi delle vittime di valanghe di dimensione 2 o superiore. Il tasso di non dispiegamento riscontrato è del 20% e rappresenta quindi il fattore limitante dell'airbag.

Le basi

Gli airbag anti valanga sfruttano il cosiddetto effetto noce brasiliana (noto anche come effetto muesli): Quando si agita una miscela, le particelle più grandi, come le noci brasiliane, salgono verso l'alto, mentre quelle più piccole, come le arachidi, scivolano verso il basso. In parole povere, le particelle più piccole cadono negli spazi tra quelle più grandi non appena il composto viene agitato o spostato. Questo effetto è facile da osservare, ma l'esatto contesto fisico rimane un mistero che ancora oggi lascia perplessi gli scienziati. Gli zaini airbag da valanga sfruttano proprio questo effetto. Gonfiandosi, si aumenta il proprio volume e quindi la probabilità di rimanere sulla superficie della valanga. Tuttavia, quando si indossa un airbag da valanga, si deve essere consapevoli che questo effetto può non funzionare in certe situazioni e quindi non aumenta le possibilità di sopravvivenza. Potete mettervi nei panni di una noce brasiliana e valutare brevemente se ora avete un vantaggio sulle "noccioline" o meno. Esempi di situazioni in cui l'airbag non offre alcun vantaggio sono le trappole del terreno, come buche profonde o fossati. Uno zaino airbag non è utile in questi casi, poiché il terreno raccoglie la neve nelle depressioni o dietro gli ostacoli. Di conseguenza, chi lo indossa può rimanere sepolto o intrappolato nonostante il galleggiamento. Un altro esempio sono le valanghe di neve bagnata: In questo caso, il pericolo maggiore non risiede tanto nell'essere sepolti quanto nella forza della valanga, che può causare gravi lesioni meccaniche, ossa rotte o lesioni interne.

Si può fare una distinzione tra diversi tipi di palloni airbag. La maggior parte dei sistemi utilizza un airbag monocamerale, il cui volume varia a seconda del modello. Tuttavia, sono stati sviluppati anche sistemi a doppia camera. ABS ha introdotto il cosiddetto TwinBag, in cui vengono gonfiati due palloni airbag separati. Anche l'Arva Reactor ha un sistema a doppio airbag con due camere separate. Se uno degli airbag è danneggiato, l'altro continua a fornire protezione. Mammut ha sviluppato il cosiddetto Protection Airbag System, che protegge la zona della testa e offre quindi un'ulteriore protezione dai traumi per prevenire le lesioni meccaniche.

I sistemi airbag da valanga possono essere suddivisi in sistemi meccanici e elettronici. I sistemi meccanici sono ulteriormente suddivisi in sistemi a pressione di gas e ad aria. Nel caso dei sistemi elettronici, si distingue tra sistemi a batteria e sistemi a supercondensatore. I principi fisici di base di questi sistemi sono decisivi per i vantaggi e gli svantaggi che ne derivano, quindi vale la pena di dare un'occhiata dietro le quinte.

Sistemi meccanici

Gli airbag da valanga meccanici sono caratterizzati dalla facilità d'uso, in quanto non devono essere accesi. Sono costituiti da un grilletto manuale che viene attivato tirando una maniglia. L'attivazione meccanica o pirotecnica apre la cartuccia di gas e il gas compresso (aria, azoto, argon o anidride carbonica) fluisce nell'airbag e lo gonfia.

Con i sistemi di attivazione meccanici, l'airbag viene attivato da una maniglia con un sistema di trazione a filo: Una trazione sulla maniglia di attivazione mette in tensione un cavo che attiva una molla. Con l'attivazione pirotecnica, la maniglia contiene un dispositivo esplosivo che, tirato, provoca una piccola esplosione. Un perno metallico, spinto dal dispositivo esplosivo, perfora infine la cartuccia e il gas fuoriesce. Dopo tale innesco, sia la cartuccia che l'impugnatura devono essere sostituite. I meccanismi di dispiegamento pirotecnico sono ora utilizzati solo negli zaini da valanga ABS.

La maggior parte dei sistemi airbag meccanici ha un ugello Venturi in aggiunta alla cartuccia, che aspira aria dall'esterno quando l'airbag viene dispiegato. L'effetto Venturi si verifica quando la velocità del gas aumenta durante una costrizione, facendo diminuire la pressione. Questo fenomeno può essere descritto con l'equazione di Bernoulli. A causa della diminuzione della pressione, l'aria viene aspirata dall'esterno. Circa un terzo dell'airbag gonfiato è costituito dal gas contenuto nella cartuccia, mentre due terzi sono riempiti con l'aria ambiente.

Le cartucce hanno solitamente una pressione compresa tra 200 e 300 bar e sono realizzate in alluminio, acciaio o carbonio, a seconda del produttore. Alcuni produttori offrono addirittura una cartuccia più costosa e leggera in carbonio e una versione più economica e pesante in acciaio o alluminio. Ma qual è la differenza tra i sistemi ad aria compressa, azoto compresso, argon o anidride carbonica? I sistemi ad aria compressa sono i più semplici e quindi i più economici da ricaricare. La maggior parte delle cartucce di gas pressurizzato, invece, deve essere completamente sostituita o ricaricata dal produttore. A parte questo, i sistemi ad aria compressa sono funzionalmente identici ai sistemi a gas pressurizzato. Per quanto riguarda la scelta del gas nella cartuccia, ci si chiede come si riducano le possibilità di sopravvivenza in caso di sepoltura se l'airbag viene attivato ma poi danneggiato. In una cavità respiratoria, si potrebbe inalare aria normale o un gas come anidride carbonica, azoto o argon, gas che possono ridurre il contenuto di ossigeno. In queste circostanze, i sistemi ad aria pressurizzata possono offrire un vantaggio rispetto ai sistemi a gas pressurizzato. Tra i sistemi a gas pressurizzati, quelli ad anidride carbonica presentano un'altra caratteristica particolare. A differenza di altri gas, l'anidride carbonica si presenta in forma liquida quando viene pressurizzata. Ciò consente di ridurre notevolmente il volume e di utilizzare cartucce più piccole: un chiaro vantaggio in termini di dimensioni e peso della confezione. Nei sistemi a base di anidride carbonica, l'anidride carbonica può congelare parzialmente in condizioni di freddo durante la decompressione rapida. Ciò provoca la formazione di ghiaccio secco nella cartuccia, che può ostacolare il processo di gonfiaggio. Il sistema Alpride 2.0 è l'unico sul mercato che utilizza l'anidride carbonica. Tuttavia, questo problema è stato risolto combinando l'anidride carbonica con l'argon, un gas che congela meno facilmente. Le cartucce pressurizzate degli airbag meccanici da valanga sono classificate come merci pericolose quando si viaggia in aereo. Secondo le linee guida IATA (International Air Transport Association), è possibile trasportare su un aereo uno zaino airbag da valanga con cartuccia per persona. Lo zaino deve essere imballato in modo da evitare il dispiegamento involontario e gli airbag devono essere dotati di valvole di scarico della pressione. In alcuni casi è richiesta anche una notifica preventiva. Un'eccezione si applica ai voli verso gli Stati Uniti e il Canada e all'interno di questi Paesi: in questo caso la cartuccia deve essere completamente sgonfiata prima del volo. Gli zaini elettronici per valanghe, invece, possono essere trasportati senza registrazione e senza restrizioni.

Un importante aspetto psicologico degli airbag meccanici per valanghe è che il costo ricorrente del dispiegamento di un airbag potrebbe indurre l'utente a esitare in una situazione di emergenza. Questo è particolarmente problematico se non si è sicuri se una potenziale valanga causerà effettivamente un seppellimento o se si tratta solo di innocua neve sciolta che scivolerà con essa.

Per passare ai sistemi elettronici, va menzionato il sistema ABS P.RIDE. Sebbene sia classificato come sistema meccanico in quanto dotato di una cartuccia di gas pressurizzata, il sistema contiene anche componenti elettrici che consentono di attivare il partner via radio. Un accenditore elettrico genera pressione, facendo sì che la cartuccia di gas venga perforata da un ago. Il sistema di innesco è alimentato da una batteria ai polimeri di litio. Il vantaggio principale è che il tasso di mancato innesco del 20% di cui sopra può essere ridotto grazie all'innesco del partner. Tuttavia, questo sistema presenta anche alcuni svantaggi: Tutti i compagni di scialpinismo devono avere lo stesso zaino, il sistema contiene componenti elettrici sensibili alla temperatura e tutti i compagni possono avere bisogno di sostituire la cartuccia e l'unità di sgancio dopo un rilascio accidentale.

Vantaggi dei sistemi airbag da valanga meccanici

  • Peso ridotto rispetto ai sistemi elettronici

  • Più economico rispetto ai sistemi elettronici

  • Stabile alle temperature

  • Grande portata

Svantaggi dei sistemi airbag da valanga meccanici

    • Uso unico

    • Sostituzione della cartuccia di gas

    • Costi ricorrenti

    • Restrizioni quando si viaggia in aereo

    La seguente tabella fornisce una panoramica degli attuali sistemi airbag da valanga meccanici (al 2024) e una classificazione dei meccanismi di attivazione e dei sistemi di pressione dell'aria o del gas descritti nell'articolo.

    Sistemi meccanici

    Sistema

    Meccanismo di attivazione

    Contenuto della cartuccia*

    Marche

    ABS Easy Tech

    meccanica

    N2

    ABS

    ABS Solid/ P.RIDE

    pirotecnica

    N2

    ABS

    Alpride 2.0

    meccanica

    CO2 e Ar

    ABS, Scott, Black Diamond, Ferrino

    Avabag

    meccanico

    N2 o pressione dell'aria

    Ortovox

    Float Airbag 2.0

    meccanico

    pressione dell'aria

    BCA

    Sistema Airbag Removibile 3.0/Sistema Airbag di Protezione 3.0

    meccanico

    N2 o pressione dell'aria

    Mammut

    Reattore 2.0

    meccanico

    N2 o Ar

    Arva

    *N2 = azoto, Ar = argon

Sistemi elettronici

Gli airbag elettronici devono essere caricati e accesi prima dell'uso. Non appena si tira la maniglia, un cavo meccanico attiva il meccanismo di gonfiaggio. La batteria o il supercondensatore alimentano una ventola ad alta velocità che aspira l'aria dell'ambiente all'interno dell'airbag.

Sistemi a batteria

Nei sistemi a batteria, l'energia viene immagazzinata chimicamente e convertita in energia elettrica quando l'airbag viene attivato, che viene poi convertita in energia meccanica dalla ventola ad alta velocità per gonfiare l'airbag.

L'unico sistema a batteria oggi sul mercato è il sistema JetForce, utilizzato negli zaini Black Diamond e PIEPS. Il sistema JetForce utilizza una batteria agli ioni di litio che consente di dispiegare quattro o più airbag per carica. Inoltre, consente di ricaricare l'airbag a intervalli regolari (circa ogni 20 secondi), il che significa che il suo volume può essere mantenuto anche in caso di danni. Dopo tre minuti, l'airbag si sgonfia e crea una cavità respiratoria di circa 200 litri per la persona intrappolata, che può offrire un vantaggio significativo per la sopravvivenza. Si dice che la batteria del Jetforce sia operativa fino a -30 °C, ma sia le temperature molto alte che quelle basse ne riducono la durata. A temperature più basse, la capacità delle batterie diminuisce, riducendo la produzione di energia. Le batterie funzionano meno bene a basse temperature perché le reazioni chimiche che generano elettricità sono rallentate. Ciò aumenta la resistenza interna e riduce la capacità della batteria. Nel sistema Jetforce, questo problema è compensato dall'installazione di una batteria troppo grande. Raramente sono necessari quattro gonfiaggi dell'airbag per carica. Tuttavia, se è possibile utilizzare l'airbag quattro volte con una carica completa, si può essere certi che continuerà a funzionare in modo affidabile anche quando la batteria è scarica e a temperature molto basse.

L'unico altro sistema a batteria che non è mai arrivato sul mercato europeo è stato l'Arc'teryx Voltair. Questo sistema era alimentato da una batteria ai polimeri di litio. Queste batterie utilizzano un elettrolita polimerico invece di un elettrolita liquido e hanno una densità di energia maggiore rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Tuttavia, Arc'teryx sottolinea ora che il sistema Voltair non dovrebbe essere utilizzato a temperature inferiori a -20 °C. La scarsa stabilità alle temperature della batteria ai polimeri di litio è stato il fattore decisivo per il ritiro del prodotto.

Vantaggi dei sistemi airbag da valanga a batteria

  • Test facile e gratuito

  • Nessun costo ricorrente

  • Azioni multiple con una sola carica della batteria

  • L'airbag si sgonfia, per formare una cavità respiratoria con aria

  • Nessuna restrizione quando si viaggia in aereo

Svantaggi dei sistemi airbag da valanga a batteria

    • Sistema pesante

    • Più costoso dei sistemi meccanici

    • Scelta limitata

    • Ricarica lenta

    • Durata della batteria limitata

    • Le prestazioni della batteria si degradano nel tempo (temperature estreme)

Sistemi alimentati da supercondensatori

Nei sistemi alimentati da supercondensatori, l'energia viene immagazzinata elettrostaticamente e convertita in energia elettrica quando l'airbag viene attivato, che viene poi convertita in energia meccanica dalla ventola ad alta velocità per gonfiare l'airbag.

Ci sono diversi tipi di supercondensatori. Tuttavia, nei sistemi airbag da valanga si utilizzano i cosiddetti condensatori a doppio strato. Un condensatore a doppio strato immagazzina energia elettrostaticamente formando un doppio strato alle interfacce tra il materiale dell'elettrodo e l'elettrolita. Rispetto alle batterie della stessa massa, i supercondensatori hanno solo il 10% circa della densità di energia. La loro densità di potenza, invece, è da dieci a cento volte superiore, il che significa che i supercondensatori possono essere caricati e scaricati molto più velocemente. La scarica rapida è ideale per le applicazioni negli airbag. I supercondensatori sono anche molto più leggeri delle batterie convenzionali e meno sensibili alla temperatura, poiché l'energia viene immagazzinata elettrostaticamente anziché chimicamente. Ciò significa che possono essere utilizzati in un'ampia gamma di temperature senza compromettere le loro prestazioni. I supercondensatori hanno un ciclo di carica e scarica più stabile, poiché non vi è alcuna reazione chimica, il che garantisce una lunga durata. Possono affrontare milioni di cicli di carica senza perdere prestazioni. Tuttavia, a causa della loro limitata capacità di immagazzinare energia, è possibile effettuare solo un numero limitato di attivazioni per unità di carica. Pertanto, i sistemi a supercondensatore richiedono anche una batteria che mantenga il livello di carica del supercondensatore e che possa ricaricare il supercondensatore dopo che l'airbag è stato attivato, in modo da consentire attivazioni multiple.

Ci sono attualmente tre sistemi a supercondensatore sul mercato. L'Alpride E1, l'Alpride E2 e il sistema Litric. Wobie Alpride E2 è la versione più recente e migliorata di Alride E1. Il sistema Alpride E2 è composto da tre condensatori a doppio strato e due batterie AA. Ciò significa che l'airbag può essere utilizzato fino a tre mesi senza essere ricaricato. Dopo l'attivazione dell'airbag, il supercondensatore può essere ricaricato in 40 minuti dalle batterie AA (o in 20 minuti con un collegamento alla rete elettrica).

Il sistema Litric è composto da nove condensatori a doppio strato e da una batteria agli ioni di litio ricaricabile e non rimovibile. Litric dichiara un'autonomia di 90 ore senza necessità di ricarica. La ricarica può essere effettuata solo con un collegamento alla rete elettrica e richiede 25 minuti. e scarica

  • Lunga durata

  • Meno sensibile alla temperatura

  • Nessuna restrizione quando si viaggia in aereo

  • Svantaggi dei sistemi airbag da valanga alimentati da supercapacitori

    • Più costosi dei sistemi meccanici

    • Scelta limitata

  • Accumulo di energia limitato

  • Richiede una batteria aggiuntiva

  • La seguente tabella fornisce una panoramica degli attuali sistemi elettronici di airbag da valanga (al 2024) e la loro classificazione come sistemi a batteria o a supercondensatore, nonché il loro peso di sistema.

    Sistemi a batteria

    Sistema

    funzionamento con

    Peso del sistema

    Marche

    Jetforce

    Batteria al Liioni

    1500g

    Black Diamond, Pieps

    Sistemi alimentati da supercapacitori

    Alpride E1

    Supercapacitori,

    2 batterie AA

    1280g

    Black Diamond, Ferrino, Osprey, Scott

    Alpride E2

    Supercapacitore,

    2 batterie AA

    1140g

    ABS, Alpride, BCA, Black Diamond, Deuter, Millet, Osprey, POC, Scott

    Litric

    Supercapacitor,

    Batteria agli ioni di litio

    1100g

    Arcteryx, Orthovox

    [1] Haegeli, P., Falk, M., Zweifel, B., Procter, E., Jarry, F., Logan, S., Kronholm, K., Biskupic, M., & Brugger, H. (2014). L'efficacia dell'airbag da valanga. Bergundsteigen

    Nota

    Questo articolo è stato tradotto automaticamente con DeepL e successivamente revisionato. Se tuttavia dovessi notare errori ortografici o grammaticali o se la traduzione non fosse comprensibile, ti preghiamo di inviare un'e-mail alla redazione.

    All'originale (Tedesco)

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