MOVIMIENTOS LONGITUDINALES Y LATERALES, USO COMPARTIDO DE LA VÍA, COLOCACIÓN EN LA CALZADA, SUAVIDAD DE FRENADO, TRABAJO DEL VOLADIZO, INFRAESTRUCTURAS ESPECÍFICAS
ADHERENCIA
La adherencia es el contacto por fricción entre neumático y pavimento.
Cuanto mayor es la adherencia tanto mayores son las fuerzas que se pueden transmitir.
Si el contacto es insuficiente, las ruedas resbalan y el vehículo no responde a la voluntad del conductor.
La adherencia se incrementa cuanto mayor es la carga sobre las ruedas, reduciéndose, por tanto, el riesgo de resbalamiento.
Una maniobra puede ser más segura con el vehículo cargado que vacío.
El peligro de deslizamiento aumenta:
- En caso de pavimento muy liso.
- En vías mojadas, pudiéndose llegar a reducir la adherencia a la mitad.
- En suelos helados o nevados, pudiendo bajar a la décima parte la capacidad de transmitir esfuerzos.
Esta disminución de adherencia tiene gran importancia al tomar curvas.
ADHESIÓN E HISTÉRESIS
Los principales mecanismos físicos por los que un neumático proporciona su capacidad de adherencia con el suelo son dos: adhesión e histéresis.
Por adhesión se denomina al fenómeno por el que los átomos de dos cuerpos en contacto, sean rígidos o no, desarrollan una pequeña fuerza electromagnética de atracción mutua.
El segundo mecanismo por el que el neumático desarrolla su adherencia es la histéresis. El fenómeno de histéresis está presente en el caucho por su comportamiento visco-elástico.
El deslizamiento de pieza de este material sobre una irregularidad en la superficie de contacto provoca una deformación. Cuando esta irregularidad se ha superado, el caucho tiende a recuperar su forma original y su contacto con la superficie pero, debido a la histéresis, no de manera inmediata.
Sin embargo, cuanto mayor es la anchura de un neumático, más ancha y corta es la huella.
La disminución en la generación de calor debida a las menores deformaciones que sufre un neumático ancho permite el empleo de compuestos más blandos, que proporcionen una mayor adherencia.
La histéresis tiene, por tanto, un efecto provechoso, la adherencia con el asfalto y uno negativo, la resistencia a la rodadura.
En los denominados neumáticos ecológicos se emplean compuestos con una limitada histéresis, lo que reduce su resistencia a la rodadura pero, como contrapartida, también su adherencia.
DERIVA
El neumático supone una unión elástica entra la llanta y el suelo. Como si de un muelle se tratara, para transmitir una fuerza entre ambos elementos debe sufrir una deformación que tense su estructura en la dirección en la que dicha fuerza debe ser aplicada. En el caso de solicitaciones transversales (cuando el vehículo traza una curva). da lugar a una flexión lateral que se caracteriza por el ángulo de deriva.
Al entrar en contacto con el suelo, cada pequeña sección de la superficie del neumático se adhiere a él y se va alejando progresivamente de su posición original conforme se desplaza hacia la parte trasera de la huella, mientras la rueda gira. Al llegar al extremo trasero de la huella, pierde contacto con el suelo y recupera su posición original.
El ángulo formado por la dirección en que apunta la rueda y aquélla en la que verdaderamente se está desplazando (coincidente con la orientación de la parte de la huella firmemente adherida al asfalto) se denomina ángulo de deriva.
DESLIZAMIENTO
El deslizamiento de un neumático con el suelo se produce siempre que tiene que transmitir una fuerza, ya sea al acelerar, frenar o trazar una curva. Si el deslizamiento es alto se produce una notable diferencia en las velocidades del neumático con el suelo, lo que aumenta el calentamiento del neumático y acelera su desgaste.
Para evitar el deslizamiento es imprescindible, tener las ruedas en perfecto estado, con la presión de inflado adecuada al terreno sobre el que se conduce.
Tener en óptimas condiciones toda la mecánica del vehículo, y es muy importante estar muy atento a todos los cambios que se puedan producir en el terreno (agua, hielo, nieve, arena, obstáculos...), con lo cual no nos cogerá desprevenidos y podremos anticipar la forma en que debemos reaccionar.
AQUAPLANING
Cuando un vehículo rueda sobre una carretera mojada, las acanaladuras o dibujo de la banda de rodadura de sus neumáticos se encargan de evacuar el agua y "abrir paso" en la carretera. Puede ocurrir que los neumáticos no sean capaces de evacuar toda el agua que se encuentran, y entonces pierden contacto con el suelo, deslizándose sobre la película de agua.
El aquaplaning se produce cuando un vehículo atraviesa en al carretera, a cierta velocidad, una superficie cubierta de agua, siendo tales las circunstancias que provocan la pérdida de control del vehículo por el conductor. Cuando existe una capa fina de agua en la carretera, el vehículo no se ve alterada su marcha gracias al perfil de los neumáticos, que van expulsando el agua hacia los lados de forma que las ruedas no pierden el contacto con al calzada.
Si la capa de agua es relativamente gruesa, de forma que la superficie cubierta de agua tiene las características de una charco, las ruedas del vehículo que pasa a cierta velocidad por ese lugar se hundirán en el agua y seguirán en contacto con la calzada, pero seguirá siendo controlable por el conductor.
El peligro surge cuando el vehículo atraviesa una superficie de agua delgada, pero no tanto como la descrita en el primer caso, en el que los neumáticos expulsan el agua. En esta situación la capa de agua supera el grosor en que los neumáticos aseguran la adherencia, de forma que el vehículo, si pasa por ese lugar a una cierta velocidad, pierde el contacto con el suelo y patina. El conductor no es capaz de controlar la dirección del vehículo, de forma que se produce normalmente un accidente, que en muchas ocasiones es grave.
Eso significa que el neumático sólo tiene contacto con el agua y no con el suelo, flotando sobre la superficie mojada y haciéndonos perder el control.
Si vemos que la bolsa de agua está ocupando una anchura tal que no vamos a poder esquivarla, es recomendable forzar la entrada con las cuatro ruedas; siendo muy peligroso cuando sólo permitimos que entren dos ruedas de un mismo lado, pudiendo producirse trompos y latigazos bruscos, capaces de dejarnos colocados en sentido contrario al del carril.
Si vemos que no es posible introducir las cuatro ruedas, tendremos que estar preparados para un posible derrape.
En el momento de ponernos en marcha, arrancamos, ponemos primera, y movemos el vehículo. Inicialmente se produce un reparto de masas del 50% en cada eje.
Cuando hemos movido el vehículo, se ha producido un movimiento hacia delante, luego por acción - reacción, parte del peso que soportaba el eje delantero, para moverse, ha sido transferido al eje trasero.
Supongamos que ha habido una transferencia del 75%-25% (el eje trasero se pone siempre el primero y la segunda cifra corresponde al eje delantero). De esta forma, al producirse movimiento hacia delante, al acelerar, el eje delantero soportaría menos peso que el trasero, por ejemplo, 500 kg por los 1500 kg que tendría que soportar el eje trasero. Cuando el movimiento ha sido de frenada, ocurre todo lo contrario, es decir, parte del peso que soporta el eje trasero pasa al eje delantero, y dependiendo de la intensidad de la frenada, el reparto de pesos habrá sido mayor o menor.
En el caso de tomar una curva, el reparto de masas varía. Antes, como eran movimientos lineales (delante o detrás), el peso pasaba de un eje al otro, es decir, de las 2 ruedas traseras a las 2 ruedas delanteras, y viceversa. Ahora, si giramos a la derecha, por ejemplo, se produce un efecto de fuerza contrario, llamado fuerza centrífuga, pero el peso pasará, de las 2 ruedas derechas a las dos ruedas izquierdas. Hablando técnicamente, el reparto de masas se ha producido a través del eje longitudinal del vehículo, y no de su eje transversal, como antes. Así, las ruedas izquierdas han soportado peso que correspondería a las ruedas derechas.
Esto es el principio del movimiento de los vehículos, y la forma de movimiento de estos, es lo que se conoce como desplazamiento de masas. Jugando con los pesos, hacemos que haya movimiento. El que esta transferencia se comporte como debe dentro de un vehículo, es función de la suspensión de cada rueda. La suspensión, además de absorber imperfecciones del terreno (consiguiendo por consiguiente comodidad), tiene un papel fundamental para la estabilidad del vehículo.
APOYO
Este término se emplea para explicar una fase por la que pasa el vehículo al tomar una curva. Cuando la dirección comienza a girar, se produce un cierto balanceo de la carrocería.
Ese balanceo cesa cuando el radio de la curva que traza el vehículo y su velocidad quedan estables, con el eventual retraso de la suspensión.
Se dice entonces que el vehículo está "apoyado" o que ha llegado al "apoyo", el lugar donde se "apoya" son las ruedas exteriores a la curva.
Los conductores que usan este término dicen que el vehículo se apoya cuando dejan de notar balanceo.
Si el intervalo entre girar la dirección y el apoyo es grande, se dice que el vehículo "tarda en apoyarse", que es lo que suele ocurrir con los que son grandes y pesados.
Se habla de "apoyos fuertes" cuando la inclinación que alcanza el vehículo es la máxima posible o cercana a la máxima, y de "apoyos largos" cuando la curva permite que el vehículo circule apoyado durante un gran recorrido.
BALANCEO
Se denomina balanceo al movimiento giratorio de la carrocería sobre su eje longitudinal.
El balanceo se produce cuando el vehículo experimenta una fuerza lateral. Es tanto mayor cuanto mayor es esa fuera y la distancia entre el centro de gravedad y el eje de balanceo.
El eje de balanceo está determinado por el punto de articulación de las suspensiones.
A igualdad de fuerza lateral, un vehículo alto se inclina más que uno normal, porque su centro de gravedad está más lejos del eje de balanceo. La fuerza lateral depende del radio de la curva que dé el vehículo y de su velocidad.
CABECEO
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| El conductor frena por circunstancias del tráfico y cabecea la cabeza tractora |
Movimiento giratorio de la carrocería sobre un eje transversal a la marcha. El cabeceo se produce cuando hay una aceleración o una frenada, y es tanto mayor cuanto más lo sea la magnitud de ésta, y cuanto más alto esté el centro de gravedad con relación al eje de cabeceo.
SOBREVIRAJE Y SUBVIRAJE
Las curvas: Generalidades
Las curvas constituyen uno de los puntos más peligrosos de las carreteras, ya que en ellas el vehículo está sometido a una serie de fuerzas que, de producirse un desequilibrio entre las mismas tenderán a sacarle de la vía. Las carreteras modernas ya tienden a que esta acción sea menor por medio del peralte o inclinación de la calzada hacia el interior de la curva, que no hace sino aumentar la relación que produce, principalmente, el agarre de las ruedas al pavimento a causa del rozamiento transversal, es decir, que se consigue un mayor coeficiente de adherencia al peraltar al curva.
Recordando la física elemental, según el principio de inercia, un cuerpo en movimiento no se detiene ni varía su velocidad ni su dirección rectilínea si no es por la acción de una fuerza. Esta fuerza proporciona a la masa que se mueve una aceleración (positiva o negativa) que le hará cambiar su velocidad o dirección.
La fuerza necesaria para variar su velocidad es igual al producto de la masa por la aceleración.
La fuerza necesaria para variar su trayectoria rectilínea es igual al producto de la masa del vehículo por la aceleración centrípeta.
Así pues, lo factores que intervienen en el trazando de una curva son:
- la masa del vehículo
- la velocidad
- el radio de curva
- la acción del conductor
Como consecuencia de la acción del conductor al girar el volante, se genera una aceleración centrípeta cuyo punto de apoyo son los neumáticos del vehículo y que está orientada hacia el centro del radio de curvatura, y cuya intensidad depende de los tres primeros factores.
A esta fuerza centrípeta se opone otra fuerza igual y contraria, la fuerza centrífuga, a fin de que, habiendo equilibrio entre ambas, el móvil se mantenga en un trayectoria circular de un radio determinado, que será igual al de la curva a tomar. Esta fuerza se apoya en el centro de gravedad del vehículo.
Cuando la fuerza centrífuga supera el límite de adherencia se produce el derrape, como consecuencia de la inercia del vehículo. La inercia es la fuerza que trata de mantener el vehículo siempre en linea recta.
Para evitar que un vehículo se salga en una curva habrá que:
- Aumentar la adherencia (lo que el conductor no puede normalmente hacer).
- Aumentar el radio (lo que el conductor no debe hacer).
- Disminuir la velocidad (lo que sí puede hacer a su voluntad el conductor).
- Aumentar la fuerza tractora o de empuje (lo que sí puede hacer el conductor, normalmente hasta el límite de adherencia).
En una curva con la calzada totalmente horizontal, el peso del vehículo, aplicado en su centro de gravedad, ejerce su acción perpendicularmente al suelo, y la fuerza centrífuga es horizontal, aplicada también al centro de gravedad y de sentido contrario al radio de la curva.
La resultante de ambas fuerzas es otra situada en el plano de ellas y dirigida oblicuamente hacia el suelo y hacia fuera de la curva. Si el centro de gravedad del vehículo está muy alto, esta fuerza resultante puede hacer volcar al mismo y, si es mayor que la adherencia, hacerlo derrapar hacia el exterior de la curva.
Con el peralte se puede lograr que esta resultante, para una velocidad determinada (específica de la curva y su peralte) sea perpendicular al suelo, precisamente elevando éste conveniente y progresivamente desde el interior al exterior de la curva.
El peralte, el rozamiento, el radio, etc., son factores que intervienen pasivamente en la marcha del vehículo, en su trayectoria curva, pero es el conductor el que verdaderamente interviene de forma activa y decisiva en el comportamiento del vehículo, actuando sobre la dirección, el acelerador, el freno, etc. Naturalmente, para que la acción del conductor sea la correcta debe conocer el vehículo y sus peculiaridades, así como la via y sus características.
Los vehículos se comportan de forma distinta según sean de propulsión o tracción, por lo que el conductor deberá compensar de alguna manera estos comportamientos o fuerzas, con otras de signo contrario y conseguir el equilibrio deseado.
COMPORTAMIENTO DEL VEHÍCULO
Al tomar las curvas, deben tenerse en cuenta algunas características del vehículo, con el fin de obtener el máximo rendimiento de él y circular con la seguridad de que va a obedecer cuando se le pida que siga una determinada trayectoria.
Como en el caso de los frenos, no se puede detener un vehículo instantáneamente simplemente por desearlo; es necesario transformar la energía cinética en calor y ello requiere un tiempo; en la trayectoria a seguir tampoco se puede, con sólo la fuerza de la mente, lograr que el vehículo vaya por donde quiera; debe cumplir con unas leyes físicas inexorables.
Todos los vehículos trazan una trayectoria distinta a la que deberían según de acuerdo con el ángulo de giro de las ruedas. Esta "trayectoria teórica" es la que sirve de matriz o referencia y, según el vehículo se aleje más o menos y hacia un lado u otro de la curva, indicará su comportamiento en curvas. Se entiende por ángulo de deriva del vehículo el formado entre las líneas de las trayectorias teórica y real.
Según su tendencia en las curvas, los vehículos se clasifican en subviradores y sobreviradores.
- Vehículo subvirador: Se denomina así a aquél que sigue una trayectoria más abierta que la teórica, viéndose el conductor obligado a girar más la dirección para que se describa la trayectoria deseada.
- Vehíclulo sobrevirador: Cuando, por el contrario, la trayectoria es más cerrada que la teórica y, por consiguiente, el conductor debe girar menos la dirección para que siga la trayectoria elegida.
Un vehículo largo, en principio, "culea" más que uno corto, o dicho de otro modo, es más sobrevirador que el corto, suponiendo el centro de gravedad en el centro geométrico.
Como las masas no están uniformente repartidas en el vehículo, hay que tener presente un punto importante, "el centro de gravedad".
EL CENTRO DE GRAVEDAD.
El centro de gravedad o punto de equilibrio estático es determinante en el comportamiento del vehículo en curva. Si el centro de gravedad se encuentra adelantado, como ocurre en los vehículos con motor delantero, tienen la aplicación de la fuerza inercial muy próxima al eje delantero, siguiendo en este caso una trayectoria subvirante, al contrario de los que tienen situado el motor en la parte trasera, que se comportan como sobreviradores.
El conductor, para girar, aplica una fuerza en el volante que, por medio del mecanismo de la dirección, llega a las ruedas y éstas giran, imponiendo una nueva trayectoria al vehículo. A esta fuerza se llama fuerza centrípeta, por ir dirigida al centro de la curva. Como consecuencia de la aplicación de esta fuerza, aparece otra igual y de sentido contrario, llamada en este caso centrífuga, que es directamente proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad e inversamente proporcional al radio de la curva.
El vehículo que circula en línea recta tiene una inercia y, mientras no se le aplique una fuerza que haga variar su trayectoria, seguirá siempre la misma que traía. Al aplicar la fuerza centrípeta, se establece una oposición entre las fuerzas mencionadas, pudiendo seguir distintas trayectorias según las diferencias entre dichas fuerzas, mientras no se rompa el nexo de unión entre ellas, en cuyo caso cada una iría hacia un lado, es decir, las ruedas girarían, pero el vehículo seguiría la trayectoria que traía originalmente.
Como anteriormente se ha indicado, un vehículo será más o menos subvirador dependiendo de la distancia que exista entre el centro de gravedad y el eje directriz, y se ha puesto como ejemplo la situación del motor, pero no hay que olvidar el equipaje, que, lógicamente, se sitúa en el eje contrario, desplazando el centro de gravedad y modificando, por consiguiente, el comportamiento del vehículo.
Se sabe que la energía cinética de un vehículo varía con la masa, pero, para saber cómo se comporta en curva, debe estudiarse separadamente esta energía por ejes. El vehículo que tiene situado el centro de gravedad cercano al eje delantero (directriz), bien por tener el motor ubicado en ese eje o por otro motivo, tiene más masa en el eje delantero que en el trasero. Si el vehículo circula a una determinada velocidad, (la misma para los dos ejes), se obtiene una mayor energía cinética en el eje delantero que en el trasero, siendo, por lo tanto, mayor la resistencia que opone a seguir la trayectoria deseada por el conductor e impuesta por las ruedas directrices. Su comportamiento es, en consecuencia, subvirador.
Por el contrario, si, debido al exceso de equipaje, el centro de gravedad se encuentra cercano al eje trasero, será este eje el que tenga una mayor energía cinética y, mientras el delantero (directriz) sigue sin gran dificultad la trayectoria impuesta por las ruedas, el trasero intenta seguir la trayectoria inercial (la que traía antes de tomar la curva), oponiéndose con toda la fuerza (inercial) que tiene.
En consecuencia, se produce en un momento del par de fuerzas aplicadas al vehículo que se traduce en un giro sobe su centro de gravedad, o rotación, durante su traslación, siendo en este caso un vehículo sobrevirador.
También se ha dicho anteriormente que, por la aplicación de la fuerza centrípeta, aparece la fuerza denominada centrífuga, en el centro de gravedad, por lo que el momento de este par de fuerzas origina la inclinación de los vehículos hacia el lado exterior de la curva, y ello supone una distinta presión de los neumáticos sobre el pavimento, lo que equivale a decir que no tienen la misma adherencia, y su trayectoria puede variar notablemente debido a este extremo. La transferencia de pesos será mayor cuanto más alto esté situado el centro de gravedad.
GUIÑADA
Momento de giro sobre el eje vertical. La guiñada es al eje vertical del vehículo lo que el balanceo al eje longitudinal y el cabeceo al transversal. Para cambiar de dirección es preciso crear una cierta guiñada. Dada una curva de cierto radio, si la guiñada es insuficiente para la velocidad a la que va el vehículo en esa curva, el resultado es que subvira. Si la guiñada es excesiva para la velocidad del vehículo es esa curva, entonces sobrevira. Los sistemas de cotrol de estabilidade aumentan o disminuyen la guiñada para que el vehículo se mantenga en la trayectoria que marca la dirección de las ruedas.
USO COMPARTIDO DE LA VÍA
La circulación implica compartir un espacio y convivir con él. En efecto el fenómeno del tráfico de vehículos a motor se ha generalizado y extendido de tal manera que puede afirmarse que forma parte de la vida cotidiana, en el que participamos como conductores, como pasajeros de algún tipo de vehículo o como peatones, y que se ha transformado en una de las expresiones más genuinas del ejercicio de la libertad de circulación. Pero al efectuarse de forma simultánea, lleva consigo una serie de problemas que es necesario regular para que aquel ejercicio no lesione intereses individuales o colectivos que deben ser objeto de protección pública.
El sistema de tráfico, por tanto, ha de regirse por una serie de norma que regulen su funcionamiento. De este modo surgió el Texto Articulado de la Ley sobre Tráfico, Circulación de Vehículos a Motor y Seguridad Vial. Para poder estudiar el uso de la vía se ha de tener en cuenta el Reglamento General de Ciruculación, en relación al propio ámbito de la ley, dónde y cómo se aplica.
ÁMBITO DE APLICACIÓN
Respecto a su ámbito de aplicación, la Ley sobre Tráfico, Circulación de Vehículos a Motor y Seguridad Vial abarca todo el territorio nacional y obliga a los titulares y usuarios de las vías y terrenos públicos aptos para la circulación, tanto urbanos como interurbanos, a los de la vías y terrenos que, sin tener tal aptitud, sean de uso común y, en defecto de otras normas, a los de las vías y terrenos privados que sean utilizados por una colectividad indeterminada de usuarios.
En concreto, tales preceptos serán aplicables:
a) A los titulares de las vías públicas o privadas, comprendidas en el párrafo c), y a sus usuarios, ya lo sean en concepto de titulares, propietarios, conductores u ocupantes de vehículos o en concepto de peatones, y tanto si circulan individualmente como en grupo.
b) A los animales sueltos o en rebaño y a los vehículos de cualquier clase que, estáticos o en movimiento, se encuentren incorporados al tráfico en las vías comprendidas en el primer inciso del párrafo c).
c) A las autopistas, autovías, carreteras convencionales, a las áreas y zonas de descanso y de servicio, sitas y afectas a dichas vías, calzadas de servicio y las zonas de parada o estacionamiento de cualquier clase de vehículos; a las travesías, a las plazas, calles o vías urbanas; a los caminos de dominio público; a las pistas y terrenos públicos aptos para la circulación, a los caminos de servicio construidos como elementos auxiliares o complementarios de las actividades de sus titulares y a los construidos con finalidades análogas, siempre que estén abiertos al uso público, y, en general, a todas las vías de uso común públicas o privadas.
No serán aplicables los preceptos mencionados a los caminos, terrenos, garajes, vehículos u otros locales de similar naturaleza, construidos dentro de fincas privadas, sustraídos al uso público y destinados al uso exclusivo de los propietarios y sus dependientes.
Ahora pondremos un vídeo orientativo sobre un nuevo sistema relacionado con el tema anterior:
Con el sistema que veremos en el siguiente vídeo, se puede transportar una carga de nitroglicerina con mosquitos durmiendo encima, y no despertarlos, es un sistema hidráulico que endurece la suspensión en funcíon de dónde recaiga el peso de la carga,del vehículo, o de ambas simultaneamente, suavizando notablemente la conducción y aumentando la seguridad tanto de los pasajeros, como de la carga, sobre cualquier superficie, e independientemente de su estado.
Con el sistema que veremos en el siguiente vídeo, se puede transportar una carga de nitroglicerina con mosquitos durmiendo encima, y no despertarlos, es un sistema hidráulico que endurece la suspensión en funcíon de dónde recaiga el peso de la carga,del vehículo, o de ambas simultaneamente, suavizando notablemente la conducción y aumentando la seguridad tanto de los pasajeros, como de la carga, sobre cualquier superficie, e independientemente de su estado.
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