TTEMA - planificacin de RRHH

OEP 2013

Especialidad: Gestin Tcnica del Trfico

Elaborado en 2011

TEMA 5 La adherencia entre la rueda y el pavimento. Rozamiento del caucho. La influencia de capas de agua en la superficie. Influencia del tipo de superficie. Influencia de las caractersticas del neumtico. Movimiento de la rueda. Rodadura simple. Rodadura y desplazamiento. Medida de coeficientes de resistencia al deslizamiento. Valores mnimos de la resistencia al deslizamiento.1. LA ADHERENCIA ENTRE RUEDA Y PAVIMENTO.

2. ROZAMIENTO DEL CAUCHO.

3. LA INFLUENCIA DE LAS CAPAS DE AGUA EN SUPERFICIE.

4. INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE Y DE LAS CARACTERSTICAS DEL NEUMTICO.

5. RODADURA SIMPLE: RODADURA Y DESPLAZAMIENTO

6. MEDIDA DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO.

7. EVOLUCIN DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO.

8. VALORES MNIMOS DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO.

1. LA ADHERENCIA ENTRE RUEDA Y PAVIMENTO

Al analizar el comportamiento dinmico del vehculo que avanza por la carretera, aparecen una serie de fuerzas cuyo origen y comportamiento vamos a analizar en este tema. Bsicamente, el vehculo requiere un sistema de propulsin para vencer la resistencia a la rodadura de la carretera.

No obstante, para lograr un avance cmodo y sobre todo seguro del vehculo a lo largo de la carretera, no basta con vencer la resistencia a la rodadura: para que persista un equilibrio sin deslizamiento, se hace preciso que la relacin entre las fuerzas horizontales y verticales en cada rueda no supere el valor del coeficiente de resistencia al deslizamiento entre neumtico y firme.

El conocimiento del valor del precitado coeficiente es esencial para el proyecto y para las operaciones de explotacin y conservacin de la carretera. El conocimiento de los factores que determinan su valor permitir escoger el tipo de neumtico y pavimento mas adecuado en cada situacin.

2. ROZAMIENTO DEL CAUCHO

La rueda hinchable de goma fue inventada por Dunlop en 1888, para aplicarla a la bicicleta, y en 1890 ya se haba aplicado a los automviles. Posteriormente, en 1909 el qumico Alemn Hoffmann logr fabricar una sustancia sinttica, el metilisopreno, que es la base del caucho sinttico. No obstante, el caucho tardara ms de 20 aos en imponerse: hacia 1938 ya era el componente fundamental, aunque todava las ruedas llevaban parte de fibras de algodn. El primer neumtico hecho totalmente de caucho lo diseo CONTINENTAL en 1942.

Desde entonces, si bien el material no ha variado sustancialmente en su aspecto, si se han producido nuevos desarrollos qumicos que han mejorado sensiblemente las propiedades: en especial de pueden destacar los cauchos de estireno-butadieno en solucin (mejora de las propiedades antideslizantes sobre mojado) y la sustitucin del negro de humo como material de relleno por el slice (mejora la resistencia al desgaste y a la rodadura).

La ley del rozamiento segn la mecnica clsica (slidos indeformables) establece que al deslizar un cuerpo sobre otro, surge en oposicin a este deslizamiento una fuerza en sentido contrario al movimiento proporcional a la fuerza normal (perpendicular) a las superficies en contacto. Y que el factor de proporcionalidad depende exclusivamente de la naturaleza de los materiales en contacto. Esta ley viene a ser suficientemente exacta para muchos materiales, pero no lo es en algunos casos como el caucho y materiales similares, en los que resultara muy aproximada.

En el caso del caucho, los principales mecanismos fsicos por los que un neumtico proporciona su capacidad de adherencia con el suelo son dos: adherencia y deformacin. Ambos son descritos a continuacin para el caso de una pieza cualquiera de caucho apoyada sobre una superficie rugosa.

-Rozamiento por adherencia (Fig 1): Es debido a las interacciones moleculares en el rea de contacto que ser preciso romper para posibilitar el deslizamiento. Sobre superficies secas y limpias este rozamiento es muy alto (con coeficientes del orden de 1) pero disminuye en presencia de sustancias que impiden un contacto molecular perfecto (polvo, barro, laminas de agua..)

-Rozamiento por deformacin (Fig 2): Se produce a consecuencia de las irregularidades de la superficie del pavimento, que hacen que el caucho se comprima y dilate alternativamente, provocando prdidas de energa debidas a la histresis elstica del material. Este rozamiento es en general ms pequeo que el debido a la adherencia, pero no se modifica al existir capas lquidas, ya que las deformaciones que sufrir la goma sern las mismas que si no existieran dichas capas. Por ello, su aportacin ser determinante en casos de adherencia disminuida, en los que se convertir en el factor preponderante.

Vindolo de manera fsica, el desfase entre causa (presin o tensin aplicada) y efecto (deformacin) hace que el neumtico apoyado sobre una superficie rugosa como es el asfalto abrace las irregularidades de manera asimtrica, ms por delante de esa rugosidad que por detrs, en el sentido de la marcha. Esto genera una distribucin de presiones orientada en sentido contrario al deslizamiento, lo que contribuye a la fuerza de friccin total.

A este fenmeno se debe que un neumtico blando tenga mejor agarre que uno duro, y que la mayor traccin se obtenga cuando la rueda est sufriendo un cierto deslizamiento

El rea de la superficie de contacto entre un neumtico y el suelo queda definida en gran medida por la presin de inflado y el peso que recae sobre l, y no es por lo tanto responsable de la mayor adherencia que un neumtico ancho puede proporcionar.

Sin embargo, cuanto mayor es la anchura de un neumtico ms ancha y corta es la huella. Como se ver al describir la resistencia a la rodadura, esto reduce la magnitud de la deformacin que sufre el neumtico en su contacto con el asfalto, lo que redunda en una distribucin de presiones ms homognea y por tanto ms propicia para desarrollar una mayor adherencia.

Esta menor deformacin permite adems el empleo de compuestos ms blandos en neumticos anchos. El grado de histresis aceptable est limitado en ltima instancia por la generacin de calor asociada a la deformacin cclica del caucho, que puede degradar las prestaciones del neumtico y en ltima instancia destruirlo. La disminucin en la generacin de calor debida a las menores deformaciones que sufre un neumtico ancho permite el empleo de compuestos ms blandos, que proporcionen una mayor adherencia.

Sobre asfalto seco, un neumtico de turismo tiene un coeficiente de rozamiento en torno a 0,8-1. Es decir, puede desarrollar una fuerza (lateral, longitudinal o combinada) ente el 80 y el 100 por ciento del peso que recae sobre l. Un neumtico de competicin puede fcilmente duplicar estos valores.

3. LA INFLUENCIA DE LAS CAPAS DE AGUA EN LA SUPERFICIE

Una Superficie seca y limpia proporcionar buena adherencia entre neumtico y pavimento, lo que dar una resistencia al deslizamiento adecuada. Pero cuando existan partculas lquidas en la zona de contacto, la adherencia se ver minimizada y se lograr una menor adherencia, lo que ir en detrimento de la resistencia al deslizamiento.

En la zona de contacto del neumtico con el pavimento podrn distinguirse 3 zonas, cada una de las cuales ser ms o menos importante en funcin del pavimento, del neumtico, del espesor de la lmina de agua y de la velocidad de rodadura (FIG .3)-ZONA primera: La lmina de agua es continua y no existe ningn contacto entre neumtico y pavimento

-ZONA segunda: La lmina de agua es discontinua. Hay contacto parcial.

-ZONA tercera: Contacto total, con adherencia.

El efecto de la capa de agua se produce por dos vas: por un lado, ejerce una presin dinmica, producida por el impacto del agua contra el neumtico. Por otra parte, el agua al ser desplazada por el neumtico, actuar como un lubricante que ejerce presin sobre el neumtico a consecuencia de la viscosidad del fluido (el agua en este caso).

Es interesante sealar que el modelo antes descrito es vlido en condiciones de circulacin a alta velocidad.

El Impacto de la rueda sobre el agua provoca una presin hacia arriba, proporcional al cuadrado de la velocidad. Cuando dicha presin supera la de contacto del neumtico sobre el suelo, la rueda despegar del mismo y avanzar patinando sobre la superficie de agua, con lo que el rozamiento ser nulo y las ruedas del vehculo cesaran de rodar. Este fenmeno se conoce como Hidroplaneo o Aquaplaning.

El Hidroplaneo una vez provocado impide controlar la trayectoria del vehculo. Puede presentarse a velocidades entre 80 y 100 Km/h, aunque con capas de agua importantes (ms de 100 mm si las superficies de carretera y neumtico son lisas, y ms todava si fueran rugosas). En la prctica, este espesor de capa no suele aparecer en calzadas con una mnima pendiente, excepto en puntos en los que el desage no funcione bien y en tramos horizontales con roderas.

En cambio, el efecto de la viscosidad del agua se hace importante incluso con capas de agua del orden de la dcima de milmetro. Estas capas actan como lubricantes entre rueda y pavimento, y como el rozamiento en el contacto agua-neumtico es prcticamente nulo, el coeficiente de rozamiento total variar proporcionalmente a la carga transmitida directamente al pavimento (FIG 4)Para evitar estos efectos, interesa desplazar rpidamente el agua en la zona de contacto, asegurando en primer lugar una pendiente mnima del pavimento (desage superficial). A bajas velocidades, la cantidad de agua a desplazar es pequea y puede conseguirse con facilidad. A alta velocidad, por el contrario, hay que suministrar canales adecuados al agua, bien mediante dibujos en el neumtico, bien mediante rugosidades de tamao apreciable (del orden de 10mm) en el pavimento. Aun as, persistir en el rea de contacto una fina lmina de agua (del orden de dcimas de mm) que puede seguir actuando como lubricante.

Existen pavimentos porosos o drenantes, que pueden absorber de forma rpida la lluvia (siempre que sean chubascos no excesivamente intensos) y evacuarla lateralmente, promoviendo as la adherencia rueda-pavimento y evitando las proyecciones de agua que tan molestas resultan para los vehculos posteriores y los peatones en las ciudades.

La aparicin de hielo o nieve tambin influir en el coeficiente de rozamiento. El hielo forma una superficie lisa y pulida, recubierta por una fina pelcula de agua, especialmente a 0 grados. A esta temperatura, el valor del coeficiente de rozamiento es mnimo, del orden de 0,05, mientras que a bajas temperaturas, como hielo seco, es del orden de 0,10 a 0,15. Otras impurezas (barro, aceite, gravilla) son menos frecuentes y afectan a tramos ms cortos. El barro y el aceite actan como lquidos mas viscosos que el agua, y la gravilla como un rodillo que disminuye el rozamiento entre goma y pavimento.4. INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE Y DE LAS CARACTERSTICAS DEL NEUMTICO.Las necesidades de adherencia y de capacidad de evacuacin de agua en los huecos que quedan entre neumtico y pavimento se pueden asegurar construyendo firmes que tengan las condiciones de microtextura y macrotextura adecuadas. La microtextura influye en la friccin, y la macrotextura en la capacidad de evacuar agua con rapidez (lo que impide la aparicin del peligroso fenmeno del aquaplanning)En superficies secas y limpias, la resistencia al deslizamiento es siempre suficiente. Para cuando la superficie est mojada, dicha resistencia depende de las caractersticas del pavimento y del neumtico. Para conseguir una resistencia adecuada, es preciso desplazar el agua en la zona de contacto y asegurar la adherencia entre el pavimento y la cubierta. Al aumentar la velocidad es ms difcil conseguir el desplazamiento del agua, por lo que la resistencia al deslizamiento disminuye, generalmente al aumentar la velocidad, mientras que superficies rugosas y speras tienen una resistencia relativamente alta que se mantiene a altas velocidades.

En el caso de carreteras cubiertas por nieve, hielo u otras sustancias (barro, aceite) las caractersticas de las superficie tienen muy poca influencia en la resistencia al deslizamiento, que suele ser muy pequea.

La caracterstica ms importante del neumtico es la disposicin y profundidad de los dibujos de la cubierta. Cuando la rueda se mueve sobre una superficie mojada, estos dibujos forman canales que permiten la salida del agua, facilitando su desplazamiento. Cuando el neumtico se desgasta y la profundidad de estos dibujos es menor que 1 mm. Su influencia llega a ser inapreciable.

Como es lgico, el efecto de los dibujos del neumtico depender del tipo de superficie por la que se mueva. En superficies muy rugosas, en las que existen numerosos canales para la salida de agua, se obtendr prcticamente la misma resistencia al deslizamiento con neumticos lisos que con dibujos. Al favorecer el desplazamiento del agua, permitirn mantener una cierta resistencia al deslizamiento a alta velocidad, mientras que con neumticos lisos se producir una marcada disminucin de los coeficientes al aumentar la velocidad.

La influencia de los dibujos es tambin notable en el caso de carreteras con hielo, nieve o barro. En estos casos, el neumtico con dibujos puede proporcionar un coeficiente de resistencia muy superior al del neumtico liso, aunque de todas formas ser pequeo. En pases de clima frio se utilizan cubiertas de invierno de perfil pronunciado, y en algunos casos se permite, incluso, el empleo de neumticos con clavos para un mejor agarre sobre superficies heladas.

En general, se puede decir que el neumtico tiene un efecto secundario sobre la resistencia al deslizamiento, mientras el pavimento tenga unas caractersticas adecuadas. Solo en el caso de pavimentos deslizantes el neumtico tiene una influencia mayor, permitiendo mejorar la pequea resistencia al deslizamiento disponible en estas condiciones.Importancia del dibujo de los neumticos y la presin de inflado en las condiciones de adherencia

Como norma general, el desgaste mximo admisible que puede tener el dibujo de los

Neumticos es de 1,6 mm. Es muy recomendable que cada vez que se inflen los neumticos se verifiquen los TWI (Tread Wear Indicators) que son unas pequeas protuberancias ubicadas en los flancos del neumtico y actan como testigos del desgaste.

En caso de lluvia, es recomendable (sobre todo si es muy intensa) circular al menos con una profundidad de 3 mm.

Las consecuencias de circular con una profundidad de dibujo inadecuada son la prdida de eficacia del neumtico, la prdida de estabilidad, el aumento de la distancia de frenado, y un mayor peligro de aquaplanning.

En cuanto a la presin de los neumticos, ha de ser la que se recomienda en el manual del mantenimiento del vehculo, y siempre ha de ser comprobada en frio.

Circular con presin inferior a la recomendada, adems de impactar negativamente en la adherencia, da lugar a un mayor desgaste del neumtico y con ello un mayor riesgo de pinchazos. Otro efecto negativo aparejado es el endurecimiento de la direccin y el aumento de la distancia de frenado.

5. RODADURA SIMPLE: RODADURA Y DESPLAZAMIENTO

Cuando un vehculo se mueve en lnea recta sobre terreno llano, existe un equilibrio vertical de fuerzas conforme las leyes de newton en el que el peso del vehculo viene a ser compensado por tantas reacciones verticales como ruedas tenga el vehculo. Si bien en un modelo terico perfecto estas reacciones pasaran por el centro de las ruedas, en la realidad la deformacin del neumtico y del pavimento hace que dichas reacciones estn desplazadas en el sentido de la marcha, lo que origina una resistencia a la rodadura que ha de ser compensada aplicando un par motor (FIG 5)Es por lo anterior que para que un vehculo se mantenga a velocidad constante, es preciso que se aplique un par motor que compense la resistencia a la rodadura.

Si desde una situacin de marcha a velocidad constante se pretende acelerar el vehculo, se presionar el acelerador y en tanto la fuerza motriz super la resistencia a la rodadura, se lograr una aceleracin. Tengamos en cuenta que al acelerar, la fuerza de rozamiento va en el sentido de la marcha, mientras que al frenar (caso siguiente) va en sentido contrario a la marcha

Si lo que de pretende por el contrario es reducir la velocidad, la accin de los frenos sobre las ruedas har disminuir la velocidad de rotacin de las mismas. Si cuando vamos a velocidad constante, la velocidad de giro y la de avance del vehculo se ligan por la expresin V=R (relacin elemental teniendo en cuenta que la longitud de una circunferencia es 2R) , donde V es la velocidad de avance del vehculo, la velocidad de giro de la rueda, y R el radio de la misma.

Supongamos ahora que bajamos la velocidad y desciende la velocidad de giro de la rueda. Debido a la inercia, en ese momento V>R, lo que provoca un rozamiento que se opondr a que el vehculo avance. Notese que el efecto del frenado es consecuencia de la aparicin de la fuerza de rozamiento, caso de no existir la misma, sera imposible.

Ahora bien, existe una deceleracin mxima que se puede conseguir, que teniendo en cuenta que Fuerza de rozamiento=Masa x Deceleracin mxima, y que Fuerza de rozamiento=Peso x f = M x g x f nos lleva a una deceleracin de f x g, donde f es el

Coeficiente de rozamiento al deslizamiento y g la aceleracin de la gravedad (9,8). Si por la accin de frenado superamos esta deceleracin, lo que se conseguir es que el vehculo deslice sobre el pavimento con las ruedas bloqueadas, con el consiguiente peligro.

El coeficiente f es importante en el diseo de pavimentos. Como norma general, con pavimento seco en buenas condiciones este coeficiente viene a tender a 1 (valores mayores no son obtenibles, y adems daran lugar a deceleraciones muy bruscas para el usuario) , pero con pavimento hmedo puede bajar a 0,3-0,4 , valores estos que haran la parada en seco bastante arriesgada. En la prctica, se suele exigir que las carreteras den un f de al menos 0,4 0,5 con pavimento hmedo.

Atencin a que, en los casos anteriormente descritos, estamos refirindonos a paradas en las cuales se desarrolla la deceleracin mxima (pisar a fondo el freno) , lo que en una conduccin convencional y segura tampoco es habitual. Lo normal es que se desarrollen

Aceleraciones de entre 0,1g y 0,2g.

El diseo del sistema debe buscar, en definitiva, un equilibrio entre una deceleracin suficiente para no colisionar, pero no tan alta que resulte incmoda y el cuerpo salga despedido.

Es interesante tener en cuenta que en una curva la carroceria del vehculo se desplaza hacia el exterior, aumentando el peso sobre las ruedas exteriores y disminuyndolo sobre las interiores. As, el rozamiento de las ruedas exteriores con el suelo aumenta, mientras el de las ruedas interiores disminuye.

GUIADO LATERAL

La fuerza de rozamiento se descompone vectorialmente en una componente longitudinal y otra lateral. La fuerza de rozamiento del neumtico es:

-completamente de agarre longitudinal en lnea recta

-completamente de guiado lateral recorriendo curvas a velocidad constante

-Mixta cuando se producen aceleraciones o deceleraciones en curva.

De la misma manera que en recta se puede producir un deslizamiento si se llega al rozamiento lmite, en curva se puede producir una perdida de la trayectoria original.

Lo mas recomendable cuando se toma una curva, es no acelerar ni frenar bruscamente, esto reducira la fuerza de guiado lateral. Tambin resultara peligroso bloquear las ruedas en frenadas, pues el neumtico que no gira no puede transmitir fuerzas de guiado lateral. En ambas situaciones, el vehculo puede experimentar movimientos por las inercias, y pueden producirse situaciones de peligro.

La importancia del ABS y otros sistemas como elemento de evitacin de prdidas de adherencia.

El Sistema ABS tiene como objetivo evitar el bloqueo de las ruedas durante el frenado, ayudar a mantener la trayectoria del vehculo y reducir la distancia de frenado. Su funcin, como sistema de seguridad activa, es la de dosificar el esfuerzo de frenado y adecuarlo a las condiciones de adherencia de cada una de las ruedas, de manera que nunca se llegue a la situacin de bloqueo.

Con posterioridad al ABS han aparecido sistemas ms sofisticados que potencian en mayor medida la seguridad al volante:

-REPARTO ELECTRNICO DE FRENADA: (se suele conocer como EBV o EBD segn los distintos fabricantes) Es un sistema que, utilizando los mismos sensores que el ABS, determina cuanta fuerza hay que aplicar a cada rueda para detener el vehculo en una distancia mnima y sin perder el control. Es un sistema ms sofisticado, en tanto permite repartir el esfuerzo entre los distintos frenos, evitando llegar a situaciones como tener un lado del eje bloqueando y desbloqueando continuamente y el otro infrautilizado.

-CONTROL DE TRACCIN: Es un sistema electrohidrulico diseado para prevenir la perdida de adherencia de las ruedas y que estas patinen cuando se acelera en exceso o el firme est muy deslizante (p.e. con hielo). Utilizando los mismos sensores y accionamientos que el ABS, controla si en la aceleracin alguna de las ruedas del eje motor patina, es decir, gira a mayor velocidad de la que debera, y en tal caso acta reduciendo el par de giro y de esta manera recuperando la adherencia entre neumtico y firme, realizando una (o ms de una a la vez) de las siguientes acciones

-Retardar o suprimir la chispa de uno o ms cilindros

-Reducir la inyeccin de combustible a uno o ms cilindros

-Frenar la rueda que ha perdido adherencia

Este sistema actuar por ejemplo en aceleraciones bruscas sobre firmes mojados y/o grava, as como sobre caminos de tierra y en superficie helada. En determinadas situaciones (acumulacin de nieve virgen, barro o arena) conviene desconectar el sistema a travs del botn de desconexin, ya que en ese tipo de situaciones la nica forma de que el vehculo avance es que las ruedas patinen. Si el sistema en esa situacin permaneciese activo, lo detectara y comenzara a cortar la inyeccin, y por tanto parar el motor, con lo que las ruedas tenderan a enterrarse aun mas.

Las siglas ms comunes para este sistema son ASR (Automatic Stability Control o Anti-slip Regulation) y TCS (Traction Control System).

-CONTROL DE ESTABILIDAD: Es un sistema aun ms sofisticado que los anteriores, que mediante la centralizacin de las funciones del ABS, reparto electrnico de frenada y control de traccin, acta frenando individualmente las ruedas en situaciones de riesgo para evitar derrapes, tanto sobrevirajes como subvirajes.

Se suele conocer como ESP (fue la primera patente, desarrollada por Bosch y montada en los Mercedes Benz Clase S), que corresponde a las iniciales en Alemn de programa electrnico de estabilidad. Otros desarrollos comerciales se conocen por las iniciales VDC, DSC, ESC o VSC.

El sistema se compone de una unidad de control, un grupo hidrulico y un conjunto de sensores:-Sensor de ngulo de direccin: se ubica en la direccin y proporciona informacin del movimiento del volante.-Sensor de Velocidad de giro de la rueda: el mismo del ABS, informa sobre el comportamiento de las mismas (si estn bloqueadas, si patinan)-Sensor de ngulo de giro y aceleracin transversal: proporciona informacin sobre desplazamientos del vehculo alrededor de su eje vertical y desplazamientos y fuerzas laterales, es decir, si el vehculo tiende a derrapar y desviarse de la trayectoria deseada por el conductor.

El microordenador del ESP controla las seales de los sensores y las chequea 25 veces por segundo. Para comprobar que la direccin que desea el conductor a travs del volante se corresponde con la de movimiento real del vehculo. En caso de detectar una disparidad, el ESP generar la fuerza contraria necesaria para que el vehculo en efecto reaccione segn las ordenes del conductor. Su actuacin no tiene porque limitarse a los frenos, sino que tambin puede reducir el par del motor. De esta manera el coche se mantiene seguro y estable, dentro de los lmites de la fsica.

El control de estabilidad puede tener algunas funciones adicionales:

-Hill Hold Control o control de ascenso en pendientes: es un sistema que evita que el vehculo retroceda al reanudar la marcha en una pendiente.

-BSW o sistema de secado de los discos de frenado

-Overboost, que permite compensar la presin del lquido de frenos cuando el mismo est sobrecalentado

-Trailer Sway Mitigation: mejora la estabilidad cuando se lleva un remolque, evitando el efecto tijera.

-Load Adaptive control: que permite controlar posicin y volumen de la carga en vehculos industriales ligeros y de esa forma evitar un posible vuelco por prdida de estabilidad.

Numerosas organizaciones relacionadas con la seguridad vial, como EuroNCAP, as como clubes de automovilismo como RACC, RACE o CEA aconsejan la compra de automviles equipados con el control de estabilidad, ya que ayuda a evitar los accidentes por salida de la carretera, entre otros, y podra disminuir el ndice de mortalidad en las carreteras en ms de un 20%.

El ESP reduce el nmero de accidentes por derrape. Los estudios globales que han realizado los fabricantes de coches, las compaas de seguros y los ministerios de transporte han demostrado que el sistema ESP previene hasta el 80% de los accidentes por derrape. Esto tambin se refleja en los grficos de accidentes respectivos. Cuando hablamos de sistemas de seguridad que salvan vidas, el ESP est en segundo lugar, slo despus de los cinturones de seguridad.

En junio de 2009, la Unin Europea aprob una legislacin que hace obligatorio el uso del ESP para todos los vehculos de las categoras N1, N2, N3 y M1, M2, M3: turismos, vehculos industriales ligeros, autobuses y vehculos industriales medianos y pesados a partir de noviembre de 2014.

6. MEDIDA DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

Existen 2 grandes grupos de mtodos para medir el CRD.

-Los mtodos de medida puntual de bajo rendimiento: El ms destacable es el pndulo TRRL

-Pndulo TRRL mas correctamente denominado como British Portable Skid Resistance Tester. El ensayo consiste en evaluar la prdida de energa de un pndulo terminado en una zapata de caucho cuando esta roza en la cada sobre la superficie a ensayar. La citada prdida de energa se evalua en base a la alteracin en el ngulo de oscilacin del pndulo.

Como en todo sistema de medida, es preciso una definicin muy concreta de las caractersticas del equipo y de las condiciones de la medida, a fin de que mediciones realizadas con pndulos TRRL diferentes sean comparables (a tal efecto, conviene ya sealar que las medidas de los distintos sistemas aqu descritos y otros que puedan existir no tienen porqu ser idnticas, si bien existen en algunos casos mtodos empricos de conversin).

Volviendo al Pndulo TRRL, describiremos a continuacin sus caractersticas: El pndulo debe pesar 1500 g (con un error admisible de 30g). Su centro de gravedad debe estar situado en el eje del brazo. A 411 mm del centro de suspensin (con un error de 4 mm). Y la circunferencia descrita por el borde de la zapata, con centro en el eje de suspensin, deber tener un radio de 508 mm.

No es un mtodo prctico para campaas de medicin masivas, tanto por la imposibilidad de hacerlo desde un vehculo en movimiento como por la necesidad de nivelar el pndulo al medir (mediante tornillos de ajuste y un nivel de burbuja) lo que hara muy lenta la medicin. Debemos considerarlo mas bien como un mtodo de laboratorio).-Los mtodos de medicin continua de alto rendimiento: Entre ellos a nivel internacional destacan el SCRIM, el Mu-Meter y el Grip Tester

-Mu-Meter: Consiste en un pequeo Trailer de 3 ruedas que realiza las medidas, pudiendo ser arrastrado por un vehculo no especializado (no es un equipo muy voluminoso). Los datos de los sensores se transmiten a un PC convencional montado en el Vehculo Tractor (FIG 6A )

-Grip Tester : fsicamente similar al Mu-Meter, utiliza un neumtico de goma lisa normalizada mediante la cual mide la resistencia al deslizamiento con rueda bloqueada al 15% sobre pavimento mojado (0,25 mm de pelcula de agua). El vehculo que arrastra el Grip Tester debe ir dotado de un depsito de agua de 500 o 1000 litros. -SCRIM: (Sideway-force coefficient routive investigation machine), de origen britnico, se utiliza para la medida en continuo del coeficiente de rozamiento transversal. Estos equipos se vienen empleando en Espaa para las campaas de auscultacin sistemtica de la RGE del estado, as como en algunas CCAA (FIG 6B) En el SCRIM la rueda de medida, lisa e inclinada, va montada en una caja dentro del propio camin. Este lleva un dispositivo de riego para mojar la superficie por delante de la rueda.

La velocidad de medida suele ser de 50 km/h en carreteras ordinarias y de 60-80 Km/h en carreteras de dos calzadas.

De lo expuesto deducimos: que existen dos coeficientes de rozamiento: el longitudinal y el transversal. La medida de uno u otro dependen de si el coeficiente lo medimos con la rueda en sentido de la marcha, o que giremos esta con un cierto ngulo de deriva.

Como caracterstica, podemos destacar que ambos coeficientes dependen de la velocidad, aunque el transversal en menor proporcin. Para pequeas derivas, su valor es proporcional al ngulo e independiente del estado de pavimento y neumticos. Para ngulos mayores, el valor se mantiene prcticamente constante, siendo menor en pavimentos mojados que secos (FIG 7)Aunque el coeficiente transversal es en general mayor que el longitudinal, las normas de carreteras vienen proponiendo usar valores bastante menores, y funcin tambin de la velocidad especfica de la curva

V30405060708090100120

Ct0.210.1910.1710.1560.1480.1410.1350.1260.112

En el caso del coeficiente de rozamiento longitudinal, la Instruccin de carreteras fija los valores en funcin de la velocidad especfica o mxima velocidad admisible en condiciones ideales.V304050607080100120

Cl0.400.380.3650.350.340.330.3250.32

Los coeficientes obtenidos con los diversos procedimientos presentan naturales diferencias, incluso con aparatos del mismo tipo se presentan diferencias debido a las muy numerosas variables que intervienen. Aun as, los distintos aparatos clasifican de la misma forma los pavimentos, es decir, si se mide la resistencia al deslizamiento a una velocidad dada de varios pavimentos por distintos mtodos y se clasifican segn los valores obtenidos, estas clasificaciones sern iguales, aunque los valores numricos obtenidos sean distintos.

Un factor muy importante es la velocidad a que se realiza la medida, ya que prcticamente no puede interpretarse el coeficiente de resistencia al deslizamiento sin conocer esta velocidad. La variacin del valor del coeficiente en funcin de la velocidad depende del tipo de pavimento y otras variables, aunque en general tiende a bajar al aumentar la velocidad.EL NDICE DE FRICCIN INTERNACIONALLa existencia de una disparidad de equipos de medida del CRD ha venido conduciendo a situaciones complicadas, como por ejemplo que los autores del proyecto de una carretera hayan empleado para el clculo de las distancia de detencin valores del coeficiente de rozamiento longitudinal que no se corresponden a los criterios empleados en la construccin y la conservacin.

Es por ello que desde determinados organismos de carreteras se ha promovido la definicin de un ndice que represente las caractersticas de seguridad vial en condiciones de frenado (CRD y Textura) y se ha llegado a la definicin del IFI (International Friction Index, o ndice de friccin internacional).

El IFI viene expresado por dos nmeros expresados entre parntesis y separados por una coma: el primero representa la friccin y el segundo la macrotextura. El primero es un nmero adimensional y el segundo un nmero positivo sin lmites determinados. Un valor cero de la friccin indica deslizamiento perfecto, y un valor uno adherencia. En cuanto al segundo nmero, no es posible describirlo mediante una relacin sencilla.

En definitiva, lo que se pretende con el IFI es posibilitar transformar (mediante ecuaciones y curvas) los datos obtenidos por los distintos equipos de medicin a una escala comn y comparable.

7. EVOLUCIN DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO AL DESLIZAMIENTO

La resistencia al deslizamiento de un pavimento recin ejecutado es en general muy elevada. Mientras que con superficie seca se conserva prcticamente constante despus de usada por el trfico, la resistencia con superficie mojada s que se ve afectada.

Como ejemplo, podemos considerar la evolucin de la resistencia al deslizamiento sobre superficies mojadas en los pavimentos de un tramo de ensayo (describiremos el citado ensayo)Las medidas se realizarn con el pndulo TRRL

Los altos valores iniciales del coeficiente de resistencia al deslizamiento disminuyeron rpidamente durante los tres primeros meses, y a partir de entonces los valores obtenidos oscilaron respecto a un valor medio al que superan durante el invierno, mientras que descienden por debajo de la media durante el verano. Es decir, que existe una marcada variacin estacional de la resistencia al deslizamiento. La variacin de la resistencia al deslizamiento se debe a los cambios en las propiedades de la superficie producidas por el trfico y a los agentes meteorolgicos. El factor principal es el paso de las ruedas de los vehculos, por lo que se concluye que el valor del coeficiente de resistencia al deslizamiento vara dentro de una misma seccin transversal.

8. VALORES MNIMOS DE LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

La resistencia al deslizamiento debera ser suficiente para que los conductores pudieran realizar las maniobras normales sin que los vehculos deslizaran. En realidad, es posible conducir aun cuando sus ruedas deslicen, pero son muy pocos los conductores no profesionales que son capaces de hacerlo. La mayora de los mismos se asustaran en estas situaciones y sus reacciones probablemente agravaran el problema.

Como se ha visto, las aceleraciones de frenado o centrfugas durante los giros rara vez superan los 4 m/s2. Por ello, parecera que un valor del coeficiente de resistencia al deslizamiento del orden de 0,4 a velocidades medias (50 a 80 Km/h) debera ser suficiente en la mayor parte de los casos. Sin embargo, factores tales como el mal reparto de la carga entre ejes, las diferencias del sistema de frenado, etc. Pueden producir el deslizamiento en algunas ruedas, aunque la aceleracin media no sobrepase los 4 m/s2. Por ello, en algunos sitios como curvas muy cerradas, accesos a intersecciones donde muchos vehculos deben frenar etc. Puede ser preciso obtener valores ms elevados.

Posiblemente, el mtodo ms racional para determinar los valores aceptables de la resistencia al deslizamiento sea el de relacionar los ndices de accidentes registrados en distintos tramos con los coeficientes de resistencia al deslizamiento medio en los mismos. Ya que los pavimentos secos no ocasionan ningn problema al deslizamiento, se deben estudiar los accidentes ocurridos cuando la calzada est mojada y en los que algunos de los vehculos implicados haya deslizado. Se han realizado estudios muy extensos de este tipo en Gran Bretaa. De ellas se deduce que el riesgo que existe de accidentes por deslizamiento en un cierto punto de la carretera aumenta muy rpidamente cuando el coeficiente de resistencia al deslizamiento a 50 Km/h es menor de 0,40 mientras que es muy pequeo cuando el coeficiente es mayor que 0,50.

Naturalmente, en ciertos puntos como curvas de pequeo radio, el riesgo de accidentes es mayor que en secciones de mejor trazado. En carreteras de alta velocidad como las autopistas, el riesgo de accidentes est ms directamente relacionado con la resistencia al deslizamiento a mayor velocidad.

A continuacin se describen los valores mnimos del coeficiente de resistencia al deslizamiento propuestos por el comit Marshall de Gran Bretaa, en el que se pone de manifiesto la influencia de las caractersticas del tramo.

Tramos muy difciles: V de medida 50 Km/h CRD transversal mnimo deseable 0,55

En este grupo incluiramos: Glorietas, curvas de menos de 150m de radio en carreteras sin limitacin de velocidad, pendientes iguales o superiores al 5% y ms de 100 m de longitud, accesos a intersecciones con semforos en vas sin limitacin de velocidad.

Tramos de tipo medio: -Autopistas y Otras carreteras de alta velocidad: V de medida 80 Km/h y CRD transversal mnimo deseable de 0,45

-Carreteras principales y vas urbanas con ms de 2000 vehculos/da: V de medida 50 Km/h CRD transversal mnimo deseable 0,50

Otros tramos: V de medida 50 Km/h CRD transversal mnimo deseable 0,40

En este grupo meteramos: carreteras generalmente rectas, con pendientes y curvas suaves, sin intersecciones y libres de factores que pueden provocar situaciones de emergencia.ANEXO I: GRAFICOS

ANEXO II: BIBLIOGRAFA

CARRETERAS I: TRFICO Y TRAZADO (Carlos Kraemer, Victor Sanchez blanco, Juan G. Gardeta y Sandro Rocci)

TEMARIO DE OPOSICIN DE LA ESCALA SUPERIOR DE TCNICOS DE TRFICO (PRIMER EJECICIO DEL FORMATO ANTIGUO) (Enrique Belda Esplugues)

EL NDICE DE FRICCIN INTERNACIONAL: OBTENCIN Y APLICACIONES (RAMON Crespo del Rio)

REVISTA 4X4 DIGITAL: CIEN AOS DE RUEDAS DE CAUCHO

WWW.DOUGLAS-EQUIPMENT.COMWWW.AEPO.ESDOCUMENTOS TCNICOS DE WWW.AUTOCITY.COM; WWW.ZONAGRAVEDAD.COM; WWW.KM77.COM; WWW.RACC.ESPAGE Autor: Ricardo Garca Gonzlez

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