01/31/2019

11/22/2018

09/30/2018

07/31/2018

Please reload

Entradas recientes

I'm busy working on my blog posts. Watch this space!

Please reload

Entradas destacadas

¡Más curvas!

En el artículo anterior hablaba de cómo los Ingenieros Civiles diseñan las curvas en los trazados de autovías o líneas de ferrocarril. De ese modo mejoran la conducción, evitando situaciones peligrosas. Pero no vayamos a pensar que tan sólo el diseño del trazado es el responsable de tomar bien o mal una curva. Desgraciadamente, el factor humano supone un importante porcentaje de los accidentes que se producen. La experiencia del conductor, respetar los límites de velocidad o no distraerse al volante son algunas de las variables que hacen que sea más difícil salirse en una curva. También es importante observar la actitud de las personas que viajan contigo. Si ves que las manos de tus ocupantes están aferradas al asiento o que en las curvas estiran con ahínco su pierna como si pisaran un pedal de freno que no tienen, probablemente sea porque hay algo en tu manera de conducir que les hace sentirse ligeramente incómodos.

 

Pero existen otras variables que también se deben tener en cuenta. El ángulo de inclinación de la curva, por ejemplo, es uno de ellos. Así, el denominado peralte tiene como misión principal poder elevar la velocidad a la que se toma una curva, en el caso de carreteras, mientras que en el caso de los ferrocarriles, la finalidad tiene una doble vertiente: por un lado, mejorar el confort del pasajero, y por otra, optimizar la distribución de carga entre un rail y otro. De este modo se evita que las pestañas de las ruedas de los vagones hagan demasiado contacto con la guía metálica. Además, permite un desgaste más equilibrado entre raíles pues, mientras los pesados y lentos trenes de mercancías deterioran el carril interior de la curva, los de pasajeros lo hacen sobre el carril exterior. Por ello, en el caso de las vías del tren, la diferencia máxima entre las alturas de un raíl y otro no puede exceder de los 16 centímetros, mientras que en el caso de las carreteras, el máximo porcentaje de inclinación de éstas puede ser del 8%, para curvas que se pueden tomar a velocidades superiores a 100 Km/h, y del 7% en el resto.

 

Supongamos ahora que tomamos una curva plana, es decir, que no tiene peralte. Volvamos a estudiar las fuerzas que actúan en las direcciones principales: horizontal y vertical. Por un lado, en el eje X sólo tendremos la fuerza de rozamiento. Esto no nos pilla de sorpresa si hemos leído el artículo anterior. Por otro lado, en el eje Y tendremos una fuerza que actúa sobre el vehículo: su peso. El principio de acción y reacción o tercera ley de Newton dice que cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste responde con una fuerza de igual módulo (valor) pero de sentido opuesto. Esto le ocurre al asfalto sobre el que circulamos. Le estamos aplicando una fuerza, el Peso del coche, y él nos responde con otra, la Normal. Así que el Peso y la Normal son iguales. Si no fuese así existiría movimiento en el eje Y. Observará el lector que, a la fuerza Peso y a la Normal les estoy asignando una letra mayúscula. Esto lo hago con el objetivo pedagógico de que se asocie el peso a la letra con la que se le designa en Física: una P. La misma justificación tengo para la letra mayúscula de la normal: una N. Pero no nos desviemos. Tal y como vimos en el artículo anterior, la ecuación que tengo que analizar es:

 

Vuelvo a recordar que en el caso de que los dos miembros de esta ecuación sean iguales, tomaremos la curva a la máxima velocidad posible respetando la seguridad. Si el miembro de la izquierda de la igualdad, la fuerza de rozamiento, fuese mayor que el término de la derecha, la seguridad primaría y no habría peligro ninguno. Pero, ¿de qué factores depende la fuerza de rozamiento?. La fuerza de rozamiento se determina a partir de la expresión:

siendo µ el denominado coeficiente de rozamiento entre ambas superficies y N la Normal. Como ya dedujimos dos párrafos antes, la Normal es igual al Peso (esto sólo es cierto en el caso de que la superficie sea horizontal), por tanto:

ya que el peso es el producto de la masa por la gravedad. En esa expresión la masa del vehículo no la podemos variar, como tampoco podemos cambiar el valor de la gravedad, pero sí podemos variar el coeficiente de rozamiento.

 

Llegados a este punto no me resisto a decir que la fuerza de rozamiento no depende de la superficie de contacto. Esto es algo que la mente se resiste a admitir pero, para aquellos que sean escépticos, les pediré que vuelvan a mirar la expresión de la fuerza de rozamiento. ¿En qué parte de esta ecuación aparece la magnitud superficie?. En ninguna, ¿verdad?. ¡Qué bonito es ver cómo la Ciencia doma nuestra intuición!. Si el rozamiento dependiese de la superficie de la zona de contacto los ciclistas deberían llevar los neumáticos de un 4x4 cuando bajando un puerto se tumban en las curvas, ¿no?.

 

Pero me desvío del tema. Estaba diciendo que podemos variar el coeficiente de rozamiento. ¿Cómo? Pues, como el rozamiento depende de las superficies que entran en contacto, y el asfalto, obviamente, no podemos modificarlo, tendremos que modificar el material con el que nuestro coche entra en contacto con el suelo. Es decir, vamos a ver cómo influyen los neumáticos en el comportamiento del vehículo.

 

Simplificando mucho, un neumático está formado fundamentalmente por caucho. Su misión es transmitir el movimiento de giro del motor al suelo para obtener un desplazamiento en superficie que responderá a combinaciones de tramos rectos y curvos. Es un elemento importantísimo en la seguridad de un vehículo. Por ello lleva muchísima información en el lateral visible. Esta información, en el 90% de los casos es desconocida completamente por el usuario. Así que, aquí van algunas cosas que deberíamos saber:

 

  • Nombre del neumático (TIRE NAME).

  • Una letra (P) que, en este caso nos indica que el neumático está diseñado para vehículos de pasajeros. Si no pone nada es para uso en vehículos particulares.

  • Un número de tres dígitos (215) que indica el ancho, en milímetros, del neumático hinchado.

  • Relación de aspecto. Formada por dos dígitos (65) indica la relación entre el alto del perfil del neumático y el ancho de éste.

  • Tipo de construcción. Se indica mediante una letra (R), que indica que la fabricación, en este caso, es radial. Es la más habitual.

  • Tamaño de la llanta. Formado por dos dígitos (15) nos indica el diámetro de la llanta.

  • Índice de carga. Indica, mediante un código de dos cifras (95), el peso máximo que puede aguantar el neumático. Este código debe consultarse en la siguiente tabla:

  •  

    En este caso soportaría hasta 690 Kg.

  • Índice de velocidad. Indica mediante una letra (H) la velocidad máxima que puede soportar el neumático durante 10 minutos sin que suponga peligro para el vehículo. La tabla que nos indica esta información es:

 En este caso, podría soportar una velocidad de 210 Km/h durante 10 minutos sin peligro.

  • Homologación para barro y nieve. Mediante dos letras se indica si el neumático es válido para circular por barro (M, mud) y/o por nieve (S, snow).

  • Nombre del fabricante (MANUFACTURER).

  • Homologación DOT (Department Of Transport). Sin esta marca, el neumático no puede circular en EEUU.

  • Semana y año de producción. Detrás de la homologación DOT aparecen cuatro cifras. Las dos primeras indican la semana y las dos siguientes el año de fabricación del neumático. No es conveniente comprar neumáticos con más de 4 años de antigüedad. Así, un 0615 indica un neumático fabricado en la semana 6 de 2015.

  • Certificación UTQG. Aporta información vital del neumático con tres características: 

  1. Resistencia al desgaste. Indica con un número el porcentaje de resistencia por encima del neumático de referencia. Si pone 160, esta resistencia será de un 60% superior al neumático que se tome como referencia. Este valor depende de la marca del neumático, por lo que no se pueden comparar neumáticos de distintas marcas.

  2. Tracción. Capacidad de tracción de las ruedas motrices, AA, A, B o C (de mejor a peor).

  3. Temperatura. Resistencia del neumático a la exposición a elevadas temperaturas. Comparando dicha resistencia con una de referencia, esta marca puede ser A, B o C (de mejor a peor).

Como acabamos de ver, la información que aporta el neumático es el reflejo de muchos esfuerzos por hacer más segura la conducción. Además, hay unas marcas, en el interior del dibujo de la rueda, que nos indican si el neumático se debe cambiar o no. En el momento en que estas marcas quedan al mismo nivel que el resto del neumático debemos cambiarlos. Uno de los motivos por los que debemos hacerlo es en previsión de evitar el temido efecto acuaplaning.

 

Uno de los motivos por los que el fabricante hace más o menos ancho un neumático es por hacerlo más seguro frente a condiciones climatológicas adversas, como por ejemplo, la lluvia. El ancho del neumático determina el dibujo que éste va a tener, y el ancho y número de “surcos” que se van a poder incluir. Estos “surcos” son responsables de la cantidad de agua que la rueda es capaz de evacuar. Si el “dibujo” del neumático no está en buenas condiciones, éste no será capaz de liberar suficiente agua y es muy probable la aparición de acuaplaning. Este efecto, se produce como consecuencia, precisamente, de una cantidad de agua delante de la rueda, en el sentido de avance, excesiva. Si por los motivos vistos anteriormente, o por otros, como podrían ser balsas en el pavimento debido al mal estado de éste, el neumático no es capaz de liberar ese caudal, la rueda deja de tener contacto con el suelo. A partir de ese momento, el comportamiento del vehículo es similar a conducir sobre hielo. Para recuperar el control es recomendable levantar el pie del acelerador y esperar a que, al perder velocidad, podamos dominar el coche. Pisar el freno no es nada aconsejable por lo que acabo de decir, es como conducir sobre hielo. Si en una superficie helada pisamos el freno las ruedas delanteras se paran reduciendo ligeramente la velocidad en el eje delantero, mientras que las ruedas traseras no lo harán y, por tanto, nuestro vehículo comenzará a derrapar. El efecto acuaplaning suele producirse a velocidades superiores a los 70 Km/h en zonas en las que el agua supera los 2.5 mm de altura y con longitudes superiores a los 9 metros. Sin embargo, con neumáticos en mal estado con velocidades cercanas a los 10 Km/h puede producirse este efecto.

  

Si mis queridos lectores recuerdan el artículo anterior, en él se decía que la normativa para el trazado de carreteras obliga a hacerlas con un peralte del 2%, en los tramos rectos, hacia el arcén exterior. La justificación de esta inclinación reside, precisamente, en reducir la posibilidad de efecto acuaplaning.

 

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload

Síguenos
Please reload

Buscar por tags