¿Por qué se rompieron los cristales del Cybertruck de Tesla? La clave podría estar en el montaje

El pasado jueves todos los medios recogían la noticia de la presentación del nuevo vehículo de Tesla, pero no por las prestaciones anunciadas, que sin duda son sorprendentes, ni por el radical diseño compuesto únicamente por ángulos agudos o la ausencia de zonas de deformación para absorber la fuerza de una colisión.

La noticia se hace viral por el embarazoso momento en el que su fundador, Elon Musk, tras haber anunciado que los cristales hechos de «Tesla Armor Glass» eran prácticamente indestructibles, fallan durante una prueba de impacto rompiéndose delante de todos los asistentes. Al repetir la prueba con otra ventanilla, el resultado es el mismo, obligando a Musk a continuar la presentación frente a un prototipo con dos cristales rotos.

¿Pero por qué se rompieron los cristales del Cybertruck de Tesla?

En el caso de que te hayas perdido la presentación, los asistentes de Musk para realizar una comparación, primero dejan caer una bola de metal sobre un luna de automóvil convencional desde aproximadamente 1 metro de altura. El cristal se astilla.

Luego repiten la prueba con una luna de Tesla y el cristal no presenta daños. Aumentan la altura hasta unos 3.5 metros y vuelven a lanzar la bola. El cristal aguanta perfectamente.

A continuación lanzan la bola contra el cristal del coche y se rompe. Repiten con la ventana trasera y también se astilla.

Recapitulando, cuando el cristal se encuentra montado sobre la mesa pasa perfectamente la prueba. Sin embargo, cuando se encuentra montado en la ventana del vehículo no soporta el impacto y se resquebraja.

De aquí podemos sacar dos hipótesis: 

• Que el cristal sea diferente: ¿Quizás alguien se olvidó de actualizar las ventanas del Cybertruck de Tesla?
• Que el montaje sea diferente: ¿Un montaje más rígido en el vehículo?

Lo más probable es que la clave esté en el montaje. La primera ventana se encuentra sujeta a una mesa mediante un soporte que no es completamente rígido, permitiendo que el vidrio se mueva un poco durante el impacto. Analizando el vídeo en cámara lenta podemos observar cómo el cristal se desplaza e incluso se curva, absorbiendo la energía cinética de la bola.

Sin embargo en el vehículo, el marco de la ventana que sostiene el cristal no permite que el cristal se desplace demasiado.

Para entender mejor la física detrás de las ventanas destrozadas podemos recurrir al excelente trabajo del profesor Rhett Allain, Wired 2019.

En ambos casos la bola viaja a una velocidad similar y la bola de metal es detenida por una fuerza ejercida sobre el vidrio. En el caso de la prueba 1, dónde la ventana está montada sobre un soporte, la distancia de frenado es más larga (etiquetado como S p). Sin embargo en la prueba sobre la ventana del Tesla, la distancia es mucho menor (S t)

Como estamos tratando con fuerzas y distancia, podemos usar el principio de energía trabajo para calcular el trabajo realizado por el cristal, donde el trabajo es el producto de la fuerza y ​​la distancia que desplaza la bola. El trabajo realizado en la bola debe ser igual al cambio en la energía cinética de la bola. Como la fuerza está empujando hacia atrás, en realidad es un trabajo negativo.

T= -Fs = ΔEc

Como en ambos casos las bolas se detienen, tienen aproximadamente el mismo cambio en la energía cinética. Sin embargo, dado que en la prueba con la ventana del Tesla se detiene en una distancia más corta, debe tener una fuerza mayor. Es difícil estimar la distancia que se desplaza el cristal, pero a modo ilustrativo, vamos a suponer que el vidrio montado se mueve 1 cm durante el impacto y el vidrio de la ventana del Tesla 2 mm.

Como el vidrio montado se mueve 5 veces más que el vidrio de la ventana del camión, tendría una fuerza de impacto de un quinto de la ventana del Tesla. Con una fuerza mayor en el cristal montado en la ventana del camión, es más probable que se rompa.

¿Cómo se arregla esto?

Colocando un soporte menos rígido que permita distribuir la fuerza a lo largo de todos los puntos de unión para evitar la concentración de estrés en un punto podría ser una medida eficaz. Las propiedades viscoelásticas de algunos materiales permiten absorber una gran cantidad de energía y contraerse y dilatarse ofreciendo una gran capacidad de desplazamiento del cristal sin soltarse.

En otros sectores, por ejemplo en construcción, para el laminado de vidrios de seguridad, montaje de mamparas de vidrio para oficinas y montaje de vidrios en general se emplean cintas de doble cara con masa acrílica de gran visco-elasticidad. Estas ofrecen una enorme capacidad de absorción de movimientos y estrés de la unión, necesarios para pasar los estrictos estándares de seguridad.

Para probar la resistencia tanto de los cristales como de la cinta acrílica, se realizan diversas pruebas entre ellas una prueba de impacto de una bola de acero de 1KG (superior a 10J), una prueba de impacto de una bolsa blanda de 50KG (superior a 900J) y diversas cargas estáticas.

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