Influencia de la presión de los neumáticos en la estabilidad en curva

Cuando los neumáticos delanteros de un vehículo al tomar una curva a una velocidad excesiva, derrapan y se salen de la trayectoria que trata de seguir el conductor, el comportamiento de dicho vehículo se define como SUBVIRADOR y el efecto que se causa es el de SUBVIRAJE.

Efecto de subviraje

Cuando es el tren trasero el que comienza a deslizar el efecto se denomina SOBREVIRAJE y el comportamiento del vehículo es SOBREVIRADOR.

Efecto de sobreviraje

El siguiente video muestra claramente ambos comportamientos:

Sobreviraje y subviraje trazando una curva

 

La mayor parte de los vehículos con el motor y la tracción delantera se comportan como subviradores, y por tanto, cuando un conductor pierde el control en curva por una velocidad excesiva, la tendencia inicial del vehículo es la de deslizar de su parte delantera.

La presión de los neumáticos afecta directamente a la seguridad de un vehículo y afecta a su estabilidad.

Una baja presión de los neumáticos cambia el comportamiento de un vehículo en curva, favoreciendo el subviraje o el sobreviraje.

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Una baja presión de los neumáticos afecta también a la capacidad de frenada y a la direccionabilidad del vehículo a los giros del volante de su conductor, por ejemplo, ante la aparición de un obstáculo que obliga al conductor a realizar una maniobra de esquiva brusca, disminuyendo la rapidez del giro y favoreciendo por tanto la colisión con el obstáculo.

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El siguiente video muestra algunos consejos a la hora de inflar un neumático:

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Frenos ABS. Como identificar las huellas.

El Sistema Antibloqueo de Frenos (ABS) se caracteriza porque permite que la rueda, aun con el  pedal de freno pisado a fondo, no se bloquee de forma continua, sino que lo haga de forma intermitente, permitiendo así generar una mayor deceleración que en el caso de un bloqueo continuo:

 

De esta forma se consigue que el conductor pueda detener en una menor distancia su vehículo, y por otra parte, que a pesar de tener el pedal de freno pisado a fondo, la dirección siga obedeciendo a los giros de volante del conductor.

Ante la aparición de un obstáculo el conductor no solo tendrá posibilidad de frenar y tratar de detenerse, sino que también podrá realizar una maniobra de esquiva girando el volante.

 

El aumento de la deceleración en un sistema ABS se consigue manteniendo la rueda bloqueada instantáneamente en la zona donde el coeficiente de fricción es máximo, para desbloquearla inmediatamente después y repetir el proceso de nuevo, todo ello numerosas veces durante un solo segundo.

El siguiente gráfico ilustra la variación de la deceleración desde el momento en que se acciona el pedal del freno hasta que la rueda se bloquea completamente. Podemos apreciar que una vez se alcanza la máxima deceleración (antes de que se bloquee la rueda completamente) esta va disminuyendo a medida que el grado de bloqueo va en aumento.

 

El efecto ventajoso del ABS cuando se frena sobre pavimento resbaladizo es aún superior cuando se trata de un vehículo de dos ruedas, donde puede llegar a marcar la diferencia entre mantener el control del vehículo o perder el equilibro y caerse.

El siguiente video nos permite apreciar dicha diferencia:

Desde el punto de vista de la investigación de un accidente, el problema que genera una frenada con ABS radica en la dificultad de averiguar el comienzo de la huella para medirla, y en muchos casos, determinar incluso si el conductor llego o no a frenar.

Esto se debe a que la huella de ABS es mucho mas tenue que una huella de frenada con un sistema sin antibloqueo.

 

Para detectar la existencia de la huella de un vehículo con ABS cuando no es apreciable a simple vista, el observador debe mirar en ambos sentidos de circulación antes del punto de impacto, y agacharse ligeramente para que su ángulo de visión se encuentra a unos 45 grados con respecto al plano de la carretera.

Conviene también mirar en detalle si las pequeñas piedras sueltas sobre el pavimento, las cuales arrastra el neumático, han generado arañazos sobre el asfalto.

Finalmente, un vistazo a la banda de rodadura permite confirmar si el neumático ha sido sometido a una frenada o no, pero para ello, el vehículo no debe haber sido desplazado de su posición final, ya que a los pocos metros de rodadura se pierde dicha evidencia.

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Neumáticos de invierno

La circulación sobre hielo o nieve somete al vehículo a condiciones adversas que requieren una conducción más prudente.

El tipo de neumático utilizado puede aumentar la capacidad de adherencia, facilitando el manejo del vehículo.

La capacidad de un neumático convencional para fijarse al pavimento se reduce drásticamente por debajo de los 7º C. Los llamados neumáticos de invierno utilizan compuestos que presentan una menor pérdida de adherencia a bajas temperaturas.  Así mismo, cuentan con más canales para la evacuación de agua ó nieve, y una mayor profundidad de dibujo. Estas características permiten mejorar sus prestaciones de frenada sobre pavimentos mojados ó sobre nieve.

Una alternativa a los neumáticos de invierno convencionales son los neumáticos con clavos, de uso muy extendido en los países del norte de Europa. El aumento de adherencia es muy superior al que proporciona un neumático convencional con cadenas, ya que incorpora el mecanismo de agarre (clavos) en la totalidad de la banda de rodadura, y no únicamente en el conjunto discontinuo de puntos donde se ubican los eslabones (en el caso de neumáticos con cadenas).

No obstante, el uso de neumáticos con clavos está en muchos lugares restringido a determinadas épocas del año, ya que si bien presentan muchas ventajas sobre nieve o hielo, producen un gran desgaste del pavimento en seco.

El fenómeno del aquaplaning: Causas.

El aquaplaning se ocasiona cuando el neumático pierde totalmente el contacto con la calzada y se desliza sobre la superficie del agua. Para que se produzca el vehículo debe entrar en una zona con una profundidad de agua suficiente para que se de este fenómeno.

Los principales factores  que ayudan y favorecen el aquaplaning son la velocidad, la altura de la capa de agua, la altura de dibujo del neumático y  la presión de inflado del mismo.

 

Ejemplos reales del fenómeno de aquaplaning

Al avanzar el vehículo dentro del charco, delante del neumático se va formando una especie de cuña que frena el avance del vehículo. La pérdida de contacto entre el neumático y la superficie de la calzada se ocasiona como consecuencia de la entrada gradual de una delgada capa de agua entre ambas superficies.

Cuando la velocidad aumenta la rueda se sube encima de la capa de agua y pierde todo contacto con el asfalto. 
 

El aquaplaning se produce cuando la presión de la cuña de agua es superior a la presión del neumático sobre el área de contacto.

Al incrementar la velocidad del vehículo, el agua no puede ser desalojada velozmente por el frente del neumático hacia el exterior de su huella, ni expulsada por los canales de la banda de rodadura, por lo que la presión sobre su base comienza a aumentar. 

Si el agua no es desalojada hacia el exterior de la huella, se introduce entonces entre el neumático y la calzada, levantando la rueda.

Esta pérdida de contacto del neumático con el suelo hace que el neumático pierda su poder de tracción  y por lo tanto patine sobre la capa de agua, no respondiendo a los movimientos del volante, a los frenos, al acelerador, etc. Es entonces cuando se pierde el control del vehículo.

Interesante video sobre este fenómeno

 

Velocidad crítica de una curva

La velocidad crítica de una curva es aquella por encima de la cual un vehículo pierde la adherencia y se sale de la misma hacia su exterior. Para estimarla es preciso conocer el radio de curvatura del trazado:

El radio de curvatura puede obtenerse con el método de la "Cuerda - Ordenada Media", consistente en medir una cuerda cualquiera (distancia entre dos punto de la curva), y la distancia desde su punto medio hasta el punto más alejado de la curva.

En la siguiente figura, la cuerda se ha representado con la letra "l", y la ordenada media con la letra "h":

Una vez obtenidas estas mediciones, el radio de la curva se obtiene mediante la expresión:

 

 

Conocido el radio de curvatura, la velocidad crítica se obtiene mediante la expresión:

donde "m" es el coeficiente de fricción del pavimento (0,8 para asfalto seco), y "g" la aceleración de la gravedad (9,81).

Por encima de esta velocidad, el vehículo sobrepasaría el límite de fricción que el neumático es capaz de transmitir, no siendo capaz de seguir la curva y saliéndose hacia fuera.

El valor antes calculado es una estimación de la velocidad crítica, para un vehículo que describa el trazado sin acelerar ni frenar. Su valor real depende además de otros muchos factores. Así, el coeficiente de fricción puede variar entre unos pavimentos y otros. El tipo de suspensión tiene así mismo influencia directa en la velocidad a que cada vehículo puede describir un trazado. Otras características del vehículo, como la altura del centro de gravedad, o la anchura de sus neumáticos, puede modificar igualmente este valor.


La estimación así obtenida debe tomarse por tanto como una aproximación, y no como un valor fijo válido bajo cualquier circunstancia.

¿Que ocurre cuando se revienta un neumático en un turismo circulando?

La unión entre un vehículo del tipo turismo y la calzada se limita a cuatro pequeñas superficies cuyo tamaño se encuentra en función del ancho del neumático y de la presión de inflado del mismo, por lo que cualquier cambio en una de las cuatro esquinas que suponen el apoyo de un vehículo de estas características, motivará la inestabilidad del mismo durante la conducción.

Punto de apoyo del vehículo en el pavimento

La reacción de un vehículo que sufre la pérdida de presión instantánea en un neumático y el grado de inestabilidad que presenta el mismo, depende de dos factores principalmente: la velocidad de circulación del vehículo en ese instante y la posición que ocupe el neumático afectado con respecto al vehículo.

Neumático reventado

La perdida de presión de un neumático supone un aumento excesivo del rozamiento entre entre este y la calzada, dando lugar a que se comporte como si se hubiese frenado solo esa rueda con gran firmeza, mientras las otras tres continúan girando. Se crea de este modo una fuerza que se opone a la rodadura del mismo según se indica en la siguiente figura:

Fuerza de fricción que se crea

Dicha fuerza provoca que las ruedas del lateral contrario del vehículo al que se ocasiona el reventón del neumático giren con respecto a la rueda mas frenada y con ello también el conjunto completo del vehículo.

En el caso de los neumáticos traseros, este efecto es más notable que en los delanteros, provocando una maniobra de giro mucho mas brusca y difícil de controlar.
A su vez, independientemente de si el neumático es trasero o delantero, la severidad de la rotación aumenta con la velocidad y con ello la rapidez con que el conductor comienza a apreciar la inestabilidad del vehículo, disminuyendo por tanto la capacidad de respuesta ante el imprevisto del mismo.

En la siguiente simulación se puede apreciar la diferencia entre la perdida de presión por un reventón del neumático trasero o delantero, ambos del lado derecho.
En el caso del vehículo rojo ha reventado el trasero y en el caso del vehículo azul es el delantero.
También se pueden apreciar las huellas de arrastre que se generan según la situación del neumático afectado. En ambos casos el reventón se ocasiona cuando los vehículos circulan a 100 km/h.

Velocidad 100 km/h

Velocidad 50 km/h