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Earnhardt estava negociando a curva quando perdeu o controle depois que o pára-choque traseiro esquerdo de seu carro entrou em contato com o pára-lama dianteiro direito de outro carro. Não está claro se Earnhardt entrou no outro piloto ou vice-versa. Eles estavam correndo em direção ao final em estreita proximidade entre si e vários outros carros. O impacto quebrou os pneus traseiros do carro de Earnhardt solto, enviando-o primeiro para a esquerda em direção ao campo interno e, em seguida, bruscamente para a direita - através do tráfego - em direção à parede de barreira externa. Outro corredor bateu na porta do passageiro pouco antes de seu carro bater na barreira de concreto.
A desaceleração repentina sujeitou o carro de Earnhardt a uma força estimada de -68 a -48g. Essas forças são semelhantes a derrubar o carro da frente de uma altura de 60 'em uma laje de concreto. Earnhardt experimentou fraturas basilares no crânio - fraturas espirais nos ossos temporais occipitais e esquerdos de seu crânio. Esse tipo de lesão pode causar danos suficientes aos tecidos cerebrais adjacentes para interromper as funções autonômicas, como batimentos cardíacos e respiração.
O evento de desaceleração começou quando o outro piloto bateu na porta do passageiro do carro de Earnhardt pouco antes de atingir a parede. Esse impacto sacudiu a cabeça para a direita e fez com que os músculos de seu pescoço se tensionassem reflexivamente. A desaceleração final ocorreu uma fração de segundo depois, quando ele atingiu a parede de concreto em um ângulo estimado de 55 ° - 59 ° a uma velocidade de 157 MPH - 161 MPH. As propriedades de esmagamento do carro de corrida (um projeto mais antigo) e o fato de a parede ser de concreto sólido significavam que muito pouco das forças resultantes de desaceleração eram absorvidas. A tensão reflexiva em seu pescoço, juntamente com as forças desaceleradoras substanciais, fez com que os ossos de seu crânio se quebrassem.
Sentiu-se que o cinto de segurança de Earnhardt falhou durante o acidente. No começo, pensava-se que o cinto de segurança fracassado permitia que a cabeça batesse no volante, causando a lesão fatal. A falha do cinto de segurança foi causada pela instalação incorreta da âncora do cinto. A âncora do cinto deve ter sido instalada a 2,5 polegadas do assento. No entanto, a fim de proporcionar maior conforto ao motorista, a âncora foi instalada a aproximadamente 5 polegadas de distância do assento. Isso resultou em um ângulo de correia abaixo do ideal que causou a correia no momento do impacto. Uma investigação subsequente, no entanto, determinou que, mesmo que o cinturão não tivesse rasgado, Earnhardt provavelmente ainda teria sofrido ferimentos fatais do mesmo tipo e extensão, porque sua cabeça estava insuficientemente contida para evitar tal lesão.
Os motoristas tinham a opção de usar um dispositivo de retenção especial (chamado HANS - Sistema de Cabeça e Pescoço) para evitar que o pescoço se movesse durante uma queda como essa. Mesmo que dezessete motoristas profissionais tivessem sido mortos por fraturas basilares no crânio até o início do 2001, Daytona 500, Earnhardt e muitos outros motoristas se recusaram a usar os dispositivos HANS, dizendo que as propriedades de proteção não superam o desconforto causado pelo dispositivo. A NASCAR recomendou, mas não exigiu, o uso do dispositivo HANS. De fato, após a morte de Earnhardt, a NASCAR continuou a não exigir o uso do dispositivo. Somente depois que outro piloto foi morto quatro meses depois, essencialmente pelo mesmo tipo de fratura craniana, a NASCAR começou a exigir o uso do dispositivo HANS.
A resposta médica foi adequada. No entanto, os ferimentos sofridos foram simplesmente grandes demais para Earnhardt se recuperar.