OEP 2013Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico 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 CARACTERÍSTICAS DEL NEUMÁTICO. MOVIMIENTO DE LA RUEDA. RODADURA SIMPLE. RODADURA Y DESPLAZAMIENTO. MEDIDA DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO. VALORES MÍNIMOS 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 CARACTERÍSTICAS DEL NEUMÁTICO. 5. RODADURA SIMPLE: RODADURA Y DESPLAZAMIENTO 6. MEDIDA DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO. 7. EVOLUCIÓN DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO. 8. VALORES MÍNIMOS DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO. 1. LA ADHERENCIA ENTRE RUEDA Y PAVIMENTO Al analizar el comportamiento dinámico del vehículo que avanza por la carretera, aparecen una serie de fuerzas cuyo origen y comportamiento vamos a analizar en este tema. Básicamente, el vehículo requiere un sistema de propulsión para vencer la resistencia a la rodadura de la carretera. No obstante, para lograr un avance cómodo y sobre todo seguro del vehículo 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 relación entre las fuerzas horizontales y verticales en cada rueda no supere el valor del coeficiente de resistencia al deslizamiento entre neumático y firme. El conocimiento del valor del precitado coeficiente es esencial para el proyecto y para las operaciones de explotación y conservación de la carretera. El conocimiento de los factores que determinan su valor permitirá escoger el tipo de neumático y pavimento mas adecuado en cada situación. 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 había aplicado a los automóviles. Posteriormente, en 1909 A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Página 1 de 21 OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 el químico Alemán Hoffmann logró fabricar una sustancia sintética, el metilisopreno, que es la base del caucho sintético. No obstante, el caucho tardaría más de 20 años en imponerse: hacia 1938 ya era el componente fundamental, aunque todavía las ruedas llevaban parte de fibras de algodón. El primer neumático hecho totalmente de caucho lo diseño CONTINENTAL en 1942. Desde entonces, si bien el material no ha variado sustancialmente en su aspecto, si se han producido nuevos desarrollos químicos que han mejorado sensiblemente las propiedades: en especial de pueden destacar los cauchos de estireno-butadieno en solución (mejora de las propiedades antideslizantes sobre mojado) y la sustitución del negro de humo como material de relleno por el sílice (mejora la resistencia al desgaste y a la rodadura). La ley del rozamiento según la mecánica clásica (sólidos indeformables) establece que al deslizar un cuerpo sobre otro, surge en oposición 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 resultaría muy aproximada. En el caso del caucho, los principales mecanismos físicos por los que un neumático proporciona su capacidad de adherencia con el suelo son dos: adherencia y deformación. Ambos son descritos a continuación 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 área de contacto que será 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 deformación (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 pérdidas de energía debidas a la histéresis elástica del material. Este rozamiento es en general más pequeño que el debido a la adherencia, pero no se modifica al existir capas líquidas, ya que las deformaciones que sufrirá la goma serán las mismas que si no existieran dichas capas. Por ello, su aportación será determinante en casos de adherencia disminuida, en los que se convertirá en el factor preponderante. Viéndolo de manera física, el desfase entre causa (presión o tensión aplicada) y efecto (deformación) hace que el neumático apoyado sobre una superficie rugosa como es el asfalto «abrace» las irregularidades de manera asimétrica, más por delante de esa rugosidad que por detrás, en el sentido de la marcha. Esto genera una distribución de presiones orientada en sentido contrario al deslizamiento, lo que contribuye a la fuerza de fricción total. A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Página 2 de 21 3. Un neumático de competición puede fácilmente duplicar estos valores. Página 3 de 21 . lo que dará una resistencia al deslizamiento adecuada. un neumático de turismo tiene un coeficiente de rozamiento en torno a 0. cada una de las cuales será más o menos importante en función del pavimento. que puede degradar las prestaciones del neumático y en última instancia destruirlo. con adherencia. Pero cuando existan partículas líquidas en la zona de contacto. del neumático. cuanto mayor es la anchura de un neumático más ancha y corta es la huella. -ZONA tercera: Contacto total.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 A este fenómeno se debe que un neumático «blando» tenga mejor agarre que uno «duro». esto reduce la magnitud de la deformación que sufre el neumático en su contacto con el asfalto.8-1. Esta menor deformación permite además el empleo de compuestos más blandos en neumáticos anchos. y que la mayor tracción se obtenga cuando la rueda está sufriendo un cierto deslizamiento El área de la superficie de contacto entre un neumático y el suelo queda definida en gran medida por la presión de inflado y el peso que recae sobre él. En la zona de contacto del neumático con el pavimento podrán distinguirse 3 zonas. lo que redunda en una distribución de presiones más homogénea y por tanto más propicia para desarrollar una mayor adherencia. Como se verá al describir la resistencia a la rodadura. longitudinal o combinada) ente el 80 y el 100 por ciento del peso que recae sobre él. Hay contacto parcial. Sin embargo. la adherencia se verá minimizada y se logrará una menor adherencia. puede desarrollar una fuerza (lateral. que proporcionen una mayor adherencia. La disminución en la generación de calor debida a las menores deformaciones que sufre un neumático ancho permite el empleo de compuestos más blandos. A u t o r : Ricardo García González Tema 5. lo que irá en detrimento de la resistencia al deslizamiento. y no es por lo tanto responsable de la mayor adherencia que un neumático ancho puede proporcionar.3) -ZONA primera: La lámina de agua es continua y no existe ningún contacto entre neumático y pavimento -ZONA segunda: La lámina de agua es discontinua. El grado de histéresis aceptable está limitado en última instancia por la generación de calor asociada a la deformación cíclica del caucho. Es decir. Sobre asfalto seco. del espesor de la lámina de agua y de la velocidad de rodadura (FIG . LA INFLUENCIA DE LAS CAPAS DE AGUA EN LA SUPERFICIE Una Superficie seca y limpia proporcionará buena adherencia entre neumático y pavimento. el efecto de la viscosidad del agua se hace importante incluso con capas de agua del orden de la décima de milímetro. que pueden absorber de forma rápida la lluvia (siempre que sean chubascos no excesivamente intensos) y evacuarla lateralmente. A bajas velocidades. mientras que a bajas temperaturas. Por otra parte. ejerce una presión dinámica. recubierta por una fina película de agua. interesa desplazar rápidamente el agua en la zona de contacto. El hielo forma una superficie lisa y pulida. La aparición de hielo o nieve también influirá en el coeficiente de rozamiento. Puede presentarse a velocidades entre 80 y 100 Km/h. Existen pavimentos porosos o drenantes. por el contrario.15. producida por el impacto del agua contra el neumático. proporcional al cuadrado de la velocidad. es del orden de 0. Aun así.10 a 0. gravilla…) son menos frecuentes y afectan a tramos más cortos. El barro y el aceite actúan como líquidos A u t o r : Ricardo García González Tema 5. asegurando en primer lugar una pendiente mínima del pavimento (desagüe superficial). bien mediante dibujos en el neumático. como hielo seco. especialmente a 0 grados. la cantidad de agua a desplazar es pequeña y puede conseguirse con facilidad. persistirá en el Área de contacto una fina lámina de agua (del orden de décimas de mm) que puede seguir actuando como lubricante. aunque con capas de agua importantes (más de 100 mm si las superficies de carretera y neumático son lisas. aceite. este espesor de capa no suele aparecer en calzadas con una mínima pendiente. El Impacto de la rueda sobre el agua provoca una presión hacia arriba. bien mediante rugosidades de tamaño apreciable (del orden de 10mm) en el pavimento.05. Cuando dicha presión supera la de contacto del neumático sobre el suelo. Otras impurezas (barro. El Hidroplaneo una vez provocado impide controlar la trayectoria del vehículo. el valor del coeficiente de rozamiento es mínimo. promoviendo así la adherencia rueda-pavimento y evitando las proyecciones de agua que tan molestas resultan para los vehículos posteriores y los peatones en las ciudades. Este fenómeno se conoce como Hidroplaneo o Aquaplaning. con lo que el rozamiento será nulo y las ruedas del vehículo cesaran de rodar. del orden de 0. y más todavía si fueran rugosas). A esta temperatura. En la práctica. Página 4 de 21 . Es interesante señalar que el modelo antes descrito es válido en condiciones de circulación a alta velocidad. A alta velocidad. la rueda despegará del mismo y avanzará patinando sobre la superficie de agua. el coeficiente de rozamiento total variará proporcionalmente a la carga transmitida directamente al pavimento (FIG 4) Para evitar estos efectos. excepto en puntos en los que el desagüe no funcione bien y en tramos horizontales con roderas. y como el rozamiento en el contacto agua-neumático es prácticamente nulo. actuará como un lubricante que ejerce presión sobre el neumático a consecuencia de la viscosidad del fluido (el agua en este caso). el agua al ser desplazada por el neumático. hay que suministrar canales adecuados al agua. Estas capas actúan como lubricantes entre rueda y pavimento.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 El efecto de la capa de agua se produce por dos vías: por un lado. En cambio. mientras que superficies rugosas y ásperas tienen una resistencia relativamente alta que se mantiene a altas velocidades. se obtendrá prácticamente la misma resistencia al deslizamiento con neumáticos lisos que con dibujos. En estos casos. Para cuando la superficie está mojada. mientras que con neumáticos lisos se producirá una marcada disminución de los coeficientes al aumentar la velocidad. permitirán mantener una cierta resistencia al deslizamiento a alta velocidad. generalmente al aumentar la velocidad. la resistencia al deslizamiento es siempre suficiente. Las necesidades de adherencia y de capacidad de evacuación de agua en los huecos que quedan entre neumático y pavimento se pueden asegurar construyendo firmes que tengan las condiciones de microtextura y macrotextura adecuadas. Su influencia llega a ser inapreciable. dicha resistencia depende de las características del pavimento y del neumático. y la macrotextura en la capacidad de evacuar agua con rapidez (lo que impide la aparición del peligroso fenómeno del aquaplanning) En superficies secas y limpias. La característica más importante del neumático es la disposición y profundidad de los dibujos de la cubierta. En el caso de carreteras cubiertas por nieve. Cuando la rueda se mueve sobre una superficie mojada. Al aumentar la velocidad es más difícil conseguir el desplazamiento del agua.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 mas viscosos que el agua. 4. INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE Y DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL NEUMÁTICO. La microtextura influye en la fricción. es preciso desplazar el agua en la zona de contacto y asegurar la adherencia entre el pavimento y la cubierta. por lo que la resistencia al deslizamiento disminuye. Página 5 de 21 . y la gravilla como un rodillo que disminuye el rozamiento entre goma y pavimento. aceite…) las características de las superficie tienen muy poca influencia en la resistencia al deslizamiento. el neumático con dibujos puede proporcionar un coeficiente de resistencia muy superior al del neumático liso. facilitando su desplazamiento. incluso. y en algunos casos se permite. el efecto de los dibujos del neumático dependerá del tipo de superficie por la que se mueva. A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Para conseguir una resistencia adecuada. aunque de todas formas será pequeño. nieve o barro. estos dibujos forman canales que permiten la salida del agua. en las que existen numerosos canales para la salida de agua. Cuando el neumático se desgasta y la profundidad de estos dibujos es menor que 1 mm. Como es lógico. La influencia de los dibujos es también notable en el caso de carreteras con hielo. En países de clima frio se utilizan cubiertas de invierno de perfil pronunciado. hielo u otras sustancias (barro. que suele ser muy pequeña. el empleo de neumáticos con clavos para un mejor agarre sobre superficies heladas. En superficies muy rugosas. Al favorecer el desplazamiento del agua. 5. se logrará una aceleración. se presionará el acelerador y en tanto la fuerza motriz superé la resistencia a la rodadura. y siempre ha de ser comprobada en frio. Otro efecto negativo aparejado es el endurecimiento de la dirección y el aumento de la distancia de frenado. el desgaste máximo admisible que puede tener el dibujo de los Neumáticos es de 1. Si desde una situación de marcha a velocidad constante se pretende acelerar el vehículo.6 mm. Es muy recomendable que cada vez que se inflen los neumáticos se verifiquen los TWI (Tread Wear Indicators) que son unas pequeñas protuberancias ubicadas en los flancos del neumático y actúan como testigos del desgaste. es recomendable (sobre todo si es muy intensa) circular al menos con una profundidad de 3 mm. 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 vehículo se mantenga a velocidad constante. mientras que al frenar (caso siguiente) va en sentido contrario a la marcha A u t o r : Ricardo García González Tema 5. en la realidad la deformación del neumático y del pavimento hace que dichas reacciones estén desplazadas en el sentido de la marcha. da lugar a un mayor desgaste del neumático y con ello un mayor riesgo de pinchazos. y un mayor peligro de aquaplanning. mientras el pavimento tenga unas características adecuadas. el aumento de la distancia de frenado. Solo en el caso de pavimentos deslizantes el neumático tiene una influencia mayor. es preciso que se aplique un par motor que compense la resistencia a la rodadura. Las consecuencias de circular con una profundidad de dibujo inadecuada son la pérdida de eficacia del neumático. ha de ser la que se recomienda en el manual del mantenimiento del vehículo. la pérdida de estabilidad. Página 6 de 21 . además de impactar negativamente en la adherencia. se puede decir que el neumático tiene un efecto secundario sobre la resistencia al deslizamiento. Si bien en un modelo teórico perfecto estas reacciones pasarían por el centro de las ruedas. la fuerza de rozamiento va en el sentido de la marcha. Circular con presión inferior a la recomendada. RODADURA SIMPLE: RODADURA Y DESPLAZAMIENTO Cuando un vehículo se mueve en línea recta sobre terreno llano. existe un equilibrio vertical de fuerzas conforme las leyes de newton en el que el peso del vehículo viene a ser compensado por tantas reacciones verticales como ruedas tenga el vehículo.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 En general. Tengamos en cuenta que al acelerar. En caso de lluvia. permitiendo mejorar la pequeña resistencia al deslizamiento disponible en estas condiciones. Importancia del dibujo de los neumáticos y la presión de inflado en las condiciones de adherencia Como norma general. En cuanto a la presión de los neumáticos. Ahora bien. Así. Es interesante tener en cuenta que en una curva la carroceria del vehículo se desplaza hacia el exterior. Debido a la inercia. Atención a que. la acción de los frenos sobre las ruedas hará disminuir la velocidad de rotación de las mismas. un equilibrio entre una deceleración suficiente para no colisionar. lo que se conseguirá es que el vehículo deslice sobre el pavimento con las ruedas bloqueadas. estamos refiriéndonos a paradas en las cuales se desarrolla la deceleración máxima (pisar a fondo el freno) . Notese que el efecto del frenado es consecuencia de la aparición de la fuerza de rozamiento.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 Si lo que de pretende por el contrario es reducir la velocidad. con pavimento seco en buenas condiciones este coeficiente viene a tender a 1 (valores mayores no son obtenibles. El diseño del sistema debe buscar. A u t o r : Ricardo García González Tema 5. El coeficiente f es importante en el diseño de pavimentos. Si cuando vamos a velocidad constante. aumentando el peso sobre las ruedas exteriores y disminuyéndolo sobre las interiores. pero con pavimento húmedo puede bajar a 0. en los casos anteriormente descritos.2g. y R el radio de la misma.4 . caso de no existir la misma. el rozamiento de las ruedas exteriores con el suelo aumenta. mientras el de las ruedas interiores disminuye. donde f es el Coeficiente de rozamiento al deslizamiento y g la aceleración de la gravedad (9. Página 7 de 21 .1g y 0. Como norma general. que teniendo en cuenta que Fuerza de rozamiento=Masa x Deceleración máxima.4 – 0.3-0. sería imposible. Si por la acción de frenado superamos esta deceleración. ώ la velocidad de giro de la rueda.8). pero no tan alta que resulte incómoda y el cuerpo salga despedido. En la práctica.5 con pavimento húmedo. y además darían lugar a deceleraciones muy bruscas para el usuario) . Supongamos ahora que bajamos la velocidad y desciende la velocidad de giro de la rueda. donde V es la velocidad de avance del vehículo. la velocidad de giro y la de avance del vehículo se ligan por la expresión V=ώR (relación elemental teniendo en cuenta que la longitud de una circunferencia es 2πR) . lo que provoca un rozamiento que se opondrá a que el vehículo avance. en ese momento V>ώR. con el consiguiente peligro. valores estos que harían la parada en seco bastante arriesgada. se suele exigir que las carreteras den un f de al menos 0. lo que en una conducción convencional y segura tampoco es habitual. en definitiva. Lo normal es que se desarrollen Aceleraciones de entre 0. existe una deceleración máxima que se puede conseguir. y que Fuerza de rozamiento=Peso x f = M x g x f nos lleva a una deceleración de f x g. realizando una (o más de una a la vez) de las siguientes acciones -Retardar o suprimir la chispa de uno o más cilindros -Reducir la inyección de combustible a uno o más cilindros A u t o r : Ricardo García González Tema 5. determina cuanta fuerza hay que aplicar a cada rueda para detener el vehículo en una distancia mínima y sin perder el control. como elemento de evitación de El Sistema ABS tiene como objetivo evitar el bloqueo de las ruedas durante el frenado. utilizando los mismos sensores que el ABS. Con posterioridad al ABS han aparecido sistemas más sofisticados que potencian en mayor medida la seguridad al volante: -REPARTO ELECTRÓNICO DE FRENADA: (se suele conocer como EBV o EBD según los distintos fabricantes) Es un sistema que. y pueden producirse situaciones de peligro. es no acelerar ni frenar bruscamente. como sistema de seguridad activa. y en tal caso actúa reduciendo el par de giro y de esta manera recuperando la adherencia entre neumático y firme. el vehículo puede experimentar movimientos por las inercias. es la de dosificar el esfuerzo de frenado y adecuarlo a las condiciones de adherencia de cada una de las ruedas. evitando llegar a situaciones como tener un lado del eje bloqueando y desbloqueando continuamente y el otro infrautilizado. Es un sistema más sofisticado. ayudar a mantener la trayectoria del vehículo y reducir la distancia de frenado. La fuerza de rozamiento del neumático es: -completamente de agarre longitudinal en línea recta -completamente de guiado lateral recorriendo curvas a velocidad constante -Mixta cuando se producen aceleraciones o deceleraciones en curva. -CONTROL DE TRACCIÓN: Es un sistema electrohidráulico diseñado para prevenir la perdida de adherencia de las ruedas y que estas patinen cuando se acelera en exceso o el firme está muy deslizante (p.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 GUIADO LATERAL La fuerza de rozamiento se descompone vectorialmente en una componente longitudinal y otra lateral. gira a mayor velocidad de la que debería. De la misma manera que en recta se puede producir un deslizamiento si se llega al rozamiento límite. controla si en la aceleración alguna de las ruedas del eje motor patina. Lo mas recomendable cuando se toma una curva. es decir.e. de manera que nunca se llegue a la situación de bloqueo. en tanto permite repartir el esfuerzo entre los distintos frenos. Utilizando los mismos sensores y accionamientos que el ABS. esto reduciría la fuerza de guiado lateral. con hielo). pues el neumático que no gira no puede transmitir fuerzas de guiado lateral. También resultaría peligroso bloquear las ruedas en frenadas. En ambas situaciones. Página 8 de 21 . La importancia del ABS y otros sistemas pérdidas de adherencia. en curva se puede producir una perdida de la trayectoria original. Su función. El sistema se compone de una unidad de control. Se suele conocer como ESP (fue la primera patente. -Sensor de Velocidad de giro de la rueda: el mismo del ABS. En determinadas situaciones (acumulación de nieve virgen. tanto sobrevirajes como subvirajes. el ESP generará la fuerza contraria necesaria para que el vehículo en efecto reaccione según las ordenes del conductor. y por tanto parar el motor. Página 9 de 21 .OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 -Frenar la rueda que ha perdido adherencia Este sistema actuará por ejemplo en aceleraciones bruscas sobre firmes mojados y/o grava. sino que también puede reducir el par del motor. Las siglas más comunes para este sistema son ASR (Automatic Stability Control o Anti-slip Regulation) y TCS (Traction Control System). informa sobre el comportamiento de las mismas (si están bloqueadas. A u t o r : Ricardo García González Tema 5. si el vehículo tiende a derrapar y desviarse de la trayectoria deseada por el conductor. Otros desarrollos comerciales se conocen por las iniciales VDC. actúa frenando individualmente las ruedas en situaciones de riesgo para evitar derrapes. es decir. si patinan…) -Sensor de ángulo de giro y aceleración transversal: proporciona información sobre desplazamientos del vehículo alrededor de su eje vertical y desplazamientos y fuerzas laterales. Si el sistema en esa situación permaneciese activo. -CONTROL DE ESTABILIDAD: Es un sistema aun más sofisticado que los anteriores. Su actuación no tiene porque limitarse a los frenos. un grupo hidráulico y un conjunto de sensores: -Sensor de ángulo de dirección: se ubica en la dirección y proporciona información del movimiento del volante. barro o arena) conviene desconectar el sistema a través del botón de desconexión. De esta manera el coche se mantiene seguro y estable. DSC. lo detectaría y comenzaría a cortar la inyección. 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 vehículo retroceda al reanudar la marcha en una pendiente. que corresponde a las iniciales en Alemán de “programa electrónico de estabilidad”. con lo que las ruedas tenderían a enterrarse aun mas. desarrollada por Bosch y montada en los Mercedes Benz Clase S). dentro de los límites de la física. así como sobre caminos de tierra y en superficie helada. que mediante la centralización de las funciones del ABS. Para comprobar que la dirección que desea el conductor a través del volante se corresponde con la de movimiento real del vehículo. El microordenador del ESP controla las señales de los sensores y las chequea 25 veces por segundo. ESC o VSC. ya que en ese tipo de situaciones la única forma de que el vehículo avance es que las ruedas patinen. En caso de detectar una disparidad. reparto electrónico de frenada y control de tracción. Esto también se refleja en los gráficos de accidentes respectivos.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 -BSW o sistema de secado de los discos de frenado -Overboost. vehículos industriales ligeros. evitando el efecto tijera. las compañías de seguros y los ministerios de transporte han demostrado que el sistema ESP previene hasta el 80 % de los accidentes por derrape. el ESP está en segundo lugar. que permite compensar la presión del líquido de frenos cuando el mismo está sobrecalentado -Trailer Sway Mitigation: mejora la estabilidad cuando se lleva un remolque. M2. Los estudios globales que han realizado los fabricantes de coches. Numerosas organizaciones relacionadas con la seguridad vial. El ESP reduce el número de accidentes por derrape. la Unión Europea aprobó una legislación que hace obligatorio el uso del ESP para todos los vehículos de las categorías N1. RACE o CEA aconsejan la compra de automóviles equipados con el control de estabilidad. La citada pérdida de energía se evalua en base a la alteración en el ángulo de oscilación del péndulo. -Los métodos de medida puntual de bajo rendimiento: El más destacable es el péndulo TRRL -Péndulo TRRL mas correctamente denominado como British Portable Skid Resistance Tester. N3 y M1. sólo después de los cinturones de seguridad. -Load Adaptive control: que permite controlar posición y volumen de la carga en vehículos industriales ligeros y de esa forma evitar un posible vuelco por pérdida de estabilidad. Cuando hablamos de sistemas de seguridad que salvan vidas. autobuses y vehículos industriales medianos y pesados a partir de noviembre de 2014. M3: turismos. y podría disminuir el índice de mortalidad en las carreteras en más de un 20%. entre otros. N2. El ensayo consiste en evaluar la pérdida de energía de un péndulo terminado en una zapata de caucho cuando esta roza en la caída sobre la superficie a ensayar. En junio de 2009. Página 10 de 21 . así como clubes de automovilismo como RACC. ya que ayuda a evitar los accidentes por salida de la carretera. A u t o r : Ricardo García González Tema 5. MEDIDA DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO Existen 2 grandes grupos de métodos para medir el CRD. 6. como EuroNCAP. A 411 mm del centro de suspensión (con un error de 4 mm). Este lleva un dispositivo de riego para mojar la superficie por delante de la rueda. conviene ya señalar que las medidas de los distintos sistemas aquí descritos y otros que puedan existir no tienen porqué ser idénticas. Estos equipos se vienen empleando en España para las campañas de auscultación sistemática de la RGE del estado. -Los métodos de medición continua de alto rendimiento: Entre ellos a nivel internacional destacan el SCRIM. va montada en una caja dentro del propio camión. así como en algunas CCAA (FIG 6B) En el SCRIM la rueda de medida. utiliza un neumático de goma lisa normalizada mediante la cual mide la resistencia al deslizamiento con rueda bloqueada al 15% sobre pavimento mojado (0.25 mm de película de agua). A u t o r : Ricardo García González Tema 5. La medida de uno u otro dependen de si el coeficiente lo medimos con la rueda en sentido de la marcha. Los datos de los sensores se transmiten a un PC convencional montado en el Vehículo Tractor (FIG 6A ) -Grip Tester : físicamente similar al Mu-Meter. es preciso una definición muy concreta de las características del equipo y de las condiciones de la medida. lisa e inclinada. de origen británico. tanto por la imposibilidad de hacerlo desde un vehículo en movimiento como por la necesidad de nivelar el péndulo al medir (mediante tornillos de ajuste y un nivel de burbuja) lo que haría muy lenta la medición. De lo expuesto deducimos: que existen dos coeficientes de rozamiento: el longitudinal y el transversal. Debemos considerarlo mas bien como un método “de laboratorio”). Su centro de gravedad debe estar situado en el eje del brazo. Volviendo al Péndulo TRRL.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 Como en todo sistema de medida. La velocidad de medida suele ser de 50 km/h en carreteras ordinarias y de 60-80 Km/h en carreteras de dos calzadas. si bien existen en algunos casos métodos empíricos de conversión). No es un método práctico para campañas de medición masivas. pudiendo ser arrastrado por un vehículo no especializado (no es un equipo muy voluminoso). o que giremos esta con un cierto ángulo de deriva. -SCRIM: (Sideway-force coefficient routive investigation machine). describiremos a continuación sus características: El péndulo debe pesar 1500 g (con un error admisible de 30g). a fin de que mediciones realizadas con péndulos TRRL diferentes sean comparables (a tal efecto. el Mu-Meter y el Grip Tester -Mu-Meter: Consiste en un pequeño Trailer de 3 ruedas que realiza las medidas. se utiliza para la medida en continuo del coeficiente de rozamiento transversal. Y la circunferencia descrita por el borde de la zapata. Página 11 de 21 . El vehículo que arrastra el Grip Tester debe ir dotado de un depósito de agua de 500 o 1000 litros. con centro en el eje de suspensión. deberá tener un radio de 508 mm. y función también de la velocidad específica de la curva V Ct 30 0.156 70 0. A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Un factor muy importante es la velocidad a que se realiza la medida. aunque los valores numéricos obtenidos sean distintos.32 Los coeficientes obtenidos con los diversos procedimientos presentan naturales diferencias.112 En el caso del coeficiente de rozamiento longitudinal. Para pequeñas derivas. es decir.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 Como característica. Página 12 de 21 . estas clasificaciones serán iguales. o índice de fricción internacional).171 60 0. podemos destacar que ambos coeficientes dependen de la velocidad.35 70 0. ya que prácticamente no puede interpretarse el coeficiente de resistencia al deslizamiento sin conocer esta velocidad. incluso con aparatos del mismo tipo se presentan diferencias debido a las muy numerosas variables que intervienen.40 40 0. EL ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL La existencia de una disparidad de equipos de medida del CRD ha venido conduciendo a situaciones complicadas. Aun así.126 120 0. las normas de carreteras vienen proponiendo usar valores bastante menores.21 40 0.141 90 0.191 50 0.135 100 0.33 100 0. la Instrucción de carreteras fija los valores en función de la velocidad específica o máxima velocidad admisible en condiciones ideales. siendo menor en pavimentos mojados que secos (FIG 7) Aunque el coeficiente transversal es en general mayor que el longitudinal.38 50 0.325 120 0. Es por ello que desde determinados organismos de carreteras se ha promovido la definición de un índice que represente las características de seguridad vial en condiciones de frenado (CRD y Textura) y se ha llegado a la definición del IFI (International Friction Index. como por ejemplo que los autores del proyecto de una carretera hayan empleado para el cálculo de las distancia de detención valores del coeficiente de rozamiento longitudinal que no se corresponden a los criterios empleados en la construcción y la conservación. si se mide la resistencia al deslizamiento a una velocidad dada de varios pavimentos por distintos métodos y se clasifican según los valores obtenidos. V Cl 30 0. Para ángulos mayores. La variación del valor del coeficiente en función de la velocidad depende del tipo de pavimento y otras variables. los distintos aparatos clasifican de la misma forma los pavimentos. aunque en general tiende a bajar al aumentar la velocidad.148 80 0.34 80 0. aunque el transversal en menor proporción.365 60 0. el valor se mantiene prácticamente constante. su valor es proporcional al ángulo e independiente del estado de pavimento y neumáticos. El primero es un número adimensional y el segundo un número positivo sin límites determinados. parecería que un valor del coeficiente de resistencia al deslizamiento del orden de 0. por lo que se concluye que el valor del coeficiente de resistencia al deslizamiento varía dentro de una misma sección transversal. En cuanto al segundo número. y un valor uno adherencia. mientras que descienden por debajo de la media durante el verano. Un valor cero de la fricción indica deslizamiento perfecto. Como se ha visto. no es posible describirlo mediante una relación sencilla. factores tales A u t o r : Ricardo García González Tema 5. lo que se pretende con el IFI es posibilitar transformar (mediante ecuaciones y curvas) los datos obtenidos por los distintos equipos de medición a una escala común y comparable. Es decir.4 a velocidades medias (50 a 80 Km/h) debería ser suficiente en la mayor parte de los casos. En definitiva. las aceleraciones de frenado o centrífugas durante los giros rara vez superan los 4 m/s2. El factor principal es el paso de las ruedas de los vehículos. En realidad. podemos considerar la evolución de la resistencia al deslizamiento sobre superficies mojadas en los pavimentos de un tramo de ensayo (describiremos el citado ensayo) Las medidas se realizarán con el péndulo TRRL Los altos valores iniciales del coeficiente de resistencia al deslizamiento disminuyeron rápidamente durante los tres primeros meses. la resistencia con superficie mojada sí que se ve afectada. Sin embargo. Como ejemplo. La variación de la resistencia al deslizamiento se debe a los cambios en las propiedades de la superficie producidas por el tráfico y a los agentes meteorológicos. Mientras que con superficie seca se conserva prácticamente constante después de usada por el tráfico. 7. Página 13 de 21 . pero son muy pocos los conductores no profesionales que son capaces de hacerlo. EVOLUCIÓN DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO AL DESLIZAMIENTO La resistencia al deslizamiento de un pavimento recién ejecutado es en general muy elevada. Por ello. La mayoría de los mismos se asustaran en estas situaciones y sus reacciones probablemente agravaran el problema. 8. y a partir de entonces los valores obtenidos oscilaron respecto a un valor medio al que superan durante el invierno. VALORES MÍNIMOS DE LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO La resistencia al deslizamiento debería ser suficiente para que los conductores pudieran realizar las maniobras normales sin que los vehículos deslizaran. que existe una marcada variación estacional de la resistencia al deslizamiento. es posible conducir aun cuando sus ruedas deslicen.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 El IFI viene expresado por dos números expresados entre paréntesis y separados por una coma: el primero representa la fricción y el segundo la macrotextura. pendientes iguales o superiores al 5% y más de 100 m de longitud. Pueden producir el deslizamiento en algunas ruedas. en ciertos puntos como curvas de pequeño radio. en el que se pone de manifiesto la influencia de las características del tramo. en algunos sitios como curvas muy cerradas. Se han realizado estudios muy extensos de este tipo en Gran Bretaña. A continuación se describen los valores mínimos del coeficiente de resistencia al deslizamiento propuestos por el comité Marshall de Gran Bretaña. etc. aunque la aceleración media no sobrepase los 4 m/s2. accesos a intersecciones con semáforos en vías sin limitación de velocidad. Tramos de tipo medio: -Autopistas y Otras carreteras de alta velocidad: V de medida 80 Km/h y CRD transversal mínimo deseable de 0.55 En este grupo incluiríamos: Glorietas. De ellas se deduce que el riesgo que existe de accidentes por deslizamiento en un cierto punto de la carretera aumenta muy rápidamente cuando el coeficiente de resistencia al deslizamiento a 50 Km/h es menor de 0.40 En este grupo meteríamos: carreteras generalmente rectas. Naturalmente. curvas de menos de 150m de radio en carreteras sin limitación de velocidad. Por ello. el riesgo de accidentes está más directamente relacionado con la resistencia al deslizamiento a mayor velocidad. se deben estudiar los accidentes ocurridos cuando la calzada está mojada y en los que algunos de los vehículos implicados haya deslizado. Ya que los pavimentos secos no ocasionan ningún problema al deslizamiento.50. con pendientes y curvas suaves. Página 14 de 21 . A u t o r : Ricardo García González Tema 5. el riesgo de accidentes es mayor que en secciones de mejor trazado. Puede ser preciso obtener valores más elevados. En carreteras de alta velocidad como las autopistas.40 mientras que es muy pequeño cuando el coeficiente es mayor que 0. sin intersecciones y libres de factores que pueden provocar situaciones de emergencia. accesos a intersecciones donde muchos vehículos deben frenar etc.50 Otros tramos: V de medida 50 Km/h CRD transversal mínimo deseable 0. Posiblemente. el método más racional para determinar los valores aceptables de la resistencia al deslizamiento sea el de relacionar los índices de accidentes registrados en distintos tramos con los coeficientes de resistencia al deslizamiento medio en los mismos. Tramos muy difíciles: V de medida 50 Km/h CRD transversal mínimo deseable 0.OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 como el mal reparto de la carga entre ejes. las diferencias del sistema de frenado.45 -Carreteras principales y vías urbanas con más de 2000 vehículos/día: V de medida 50 Km/h CRD transversal mínimo deseable 0. OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 ANEXO I: GRAFICOS A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Página 15 de 21 . Página 16 de 21 .OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 A u t o r : Ricardo García González Tema 5. OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Página 17 de 21 . OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Página 18 de 21 . Página 19 de 21 .OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 A u t o r : Ricardo García González Tema 5. OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 A u t o r : Ricardo García González Tema 5. Página 20 de 21 . OEP 2013 Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico Elaborado en 2011 ANEXO II: BIBLIOGRAFÍA CARRETERAS I: TRÁFICO Y TRAZADO (Carlos Kraemer.RACC.ES A u t o r : Ricardo García González Tema 5. WWW. WWW.COM.AEPO. Victor Sanchez blanco.ZONAGRAVEDAD. Juan G.COM WWW. Gardeta y Sandro Rocci) TEMARIO DE OPOSICIÓN DE LA ESCALA SUPERIOR DE TÉCNICOS DE TRÁFICO (PRIMER EJECICIO DEL FORMATO ANTIGUO) (Enrique Belda Esplugues) “EL ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL: OBTENCIÓN Y APLICACIONES” (RAMON Crespo del Rio) REVISTA 4X4 DIGITAL: “CIEN AÑOS DE RUEDAS DE CAUCHO” WWW.AUTOCITY.KM77.COM. WWW.DOUGLAS-EQUIPMENT.COM. Página 21 de 21 .ES DOCUMENTOS TÉCNICOS DE WWW.