Transferencia de peso

Un Toyota MR2 inclinado hacia el exterior de una curva.

La transferencia de peso y la transferencia de carga son dos expresiones que se utilizan de forma algo confusa para describir dos efectos distintos en el contexto de la dinámica de automóviles y motocicletas: ^{[ 1 ]}

el cambio en la carga soportada por las diferentes ruedas de vehículos incluso perfectamente rígidos durante la aceleración
el cambio en la ubicación del centro de masa (CdM) con respecto a las ruedas debido a la flexibilidad de la suspensión o al desplazamiento o chapoteo de la carga

En la industria automotriz , la transferencia de peso se refiere habitualmente al cambio en la carga soportada por las diferentes ruedas durante la aceleración. ^{[ 2 ]} Esto se denominaría más apropiadamente transferencia de carga , ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} y esa es la expresión utilizada en la industria de las motocicletas , ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} mientras que la transferencia de peso en motocicletas, en menor medida en automóviles, y el movimiento de carga en ambos se debe a un cambio en la ubicación del centro de masa (CoM) con respecto a las ruedas. Este artículo utiliza este último par de definiciones.

Transferencia de carga

En los vehículos con ruedas , la transferencia de carga es el cambio medible de la carga soportada por las diferentes ruedas durante la aceleración (tanto longitudinal como lateral). ^{[ 3 ]} Esto incluye el frenado y la desaceleración (que es una aceleración a una tasa negativa). ^{[ 6 ]} No es necesario ningún movimiento del centro de masa con respecto a las ruedas, por lo que la transferencia de carga puede experimentarse en vehículos sin suspensión. La transferencia de carga es un concepto crucial para comprender la dinámica vehicular . Lo mismo ocurre en las bicicletas, aunque solo longitudinalmente. ^{[ 4 ]}

Causa

Las principales fuerzas que aceleran un vehículo se producen en las zonas de contacto de los neumáticos . Dado que estas fuerzas no están dirigidas a través del centro de masa (CM) del vehículo, se generan uno o más momentos : la fuerza de tracción de los neumáticos a nivel del pavimento, la fuerza de inercia (igual pero opuesta) ubicada en el CM y el brazo de palanca, que es la distancia desde la superficie del pavimento hasta el CM. Son estos momentos los que provocan la variación en la carga distribuida entre los neumáticos. A menudo, el observador casual interpreta esto como un movimiento de cabeceo o balanceo de la carrocería del vehículo. Un vehículo perfectamente rígido, sin suspensión, que no presentaría cabeceo ni balanceo, también experimenta transferencia de carga. Sin embargo, el cabeceo y el balanceo de la carrocería de un vehículo no rígido añaden una pequeña transferencia de peso debido al pequeño desplazamiento horizontal del CM con respecto al recorrido vertical de la suspensión del eje de la rueda y también a la deformación de los neumáticos, es decir, al desplazamiento de la zona de contacto con respecto a la rueda.

Bajar el centro de masa ( CoM) hacia el suelo es un método para reducir la transferencia de carga. Como resultado, la transferencia de carga se reduce tanto en dirección longitudinal como lateral. Otro método para reducir la transferencia de carga es aumentar la distancia entre ejes. Aumentar la distancia entre ejes (longitud) del vehículo reduce la transferencia de carga longitudinal, mientras que aumentar la distancia entre ejes (ancho) reduce la transferencia de carga lateral. La mayoría de los automóviles de alto rendimiento están diseñados para tener una altura mínima y, por lo general, cuentan con una mayor distancia entre ejes y una mayor distancia entre ejes.

Una forma de calcular el efecto de la transferencia de carga, teniendo en cuenta que en este artículo se utiliza "transferencia de carga" para referirse al fenómeno comúnmente conocido como "transferencia de peso" en el mundo del automóvil, es mediante la denominada "ecuación de transferencia de peso":

\Delta \mathrm {Peso} _{\mathrm {frente} }=a{\frac {h}{b}}m

o

\Delta \mathrm {Peso} _{\mathrm {frontal} }={\frac {a}{g}}{\frac {h}{b}}w

dónde $\Delta \mathrm {Peso} _ {\mathrm {frente} }$ es el cambio en la carga soportada por las ruedas delanteras, $a$ es la aceleración longitudinal, $g$ es la aceleración de la gravedad , $h$ es la altura del centro de masa, $b$ es la distancia entre ejes, $m$ es la masa total del vehículo, y $w$ es el peso total del vehículo. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

La transferencia de peso implica el movimiento real (relativamente pequeño) del centro de masa del vehículo con respecto a los ejes de las ruedas debido al desplazamiento del chasis a medida que la suspensión se comprime, o de la carga o los líquidos dentro del vehículo, lo que resulta en una redistribución de la carga total del vehículo entre los neumáticos individuales.

Centro de masa

La transferencia de peso se produce cuando el centro de masa (CM) del vehículo se desplaza durante las maniobras. La aceleración provoca que la masa suspendida gire alrededor de un eje geométrico, lo que resulta en un cambio en la ubicación del CM. La transferencia de peso de adelante hacia atrás es proporcional al cambio en la posición longitudinal del CM con respecto a la distancia entre ejes del vehículo, y la transferencia de peso de lado a lado (sumada entre la parte delantera y trasera) es proporcional a la relación entre el cambio en la posición lateral del CM y la vía del vehículo.

Los líquidos, como el combustible, fluyen fácilmente dentro de sus recipientes, provocando cambios en el centro de masa (CM) del vehículo. A medida que se consume el combustible, no solo cambia la posición del CM, sino que también se reduce el peso total del vehículo.

Por ejemplo, al acelerar un vehículo, puede producirse una transferencia de peso hacia las ruedas traseras. Un observador externo podría notar que el vehículo se inclina visiblemente hacia atrás . Por el contrario, al frenar, puede producirse una transferencia de peso hacia la parte delantera del coche. En caso de frenada brusca, esto podría ser claramente visible incluso desde el interior del vehículo, ya que la parte delantera se inclina hacia el suelo (esto se debe principalmente a la transferencia de carga). Del mismo modo, durante los cambios de dirección (aceleración lateral), puede producirse una transferencia de peso hacia el exterior de la dirección del giro.

La transferencia de peso suele tener mucha menos importancia práctica que la transferencia de carga , al menos para coches y SUV. Por ejemplo, en un giro de 0,9 g, un coche con una vía de 1650 mm y una altura del centro de masas (CoM) de 550 mm experimentará una transferencia de carga del 30 % del peso del vehículo; es decir, las ruedas exteriores soportarán un 60 % más de carga que antes, y las interiores un 60 % menos. El agarre total disponible disminuirá en torno a un 6 % como resultado de esta transferencia de carga. Al mismo tiempo, el CoM del vehículo normalmente se desplazará lateral y verticalmente, con respecto a la zona de contacto, en no más de 30 mm, lo que conlleva una transferencia de peso inferior al 2 % y una reducción correspondiente del agarre del 0,01 %.

Tracción

La transferencia de carga provoca que la tracción disponible en las cuatro ruedas varíe al frenar, acelerar o girar el vehículo. Esta tendencia a que un par de neumáticos realice más esfuerzo que el otro resulta en una pérdida neta de tracción total disponible. Esta pérdida neta se atribuye al fenómeno conocido como sensibilidad de carga de los neumáticos .

Una excepción se da durante la aceleración positiva, cuando la potencia del motor impulsa dos o menos ruedas. En esta situación, donde no se utilizan todos los neumáticos, la transferencia de carga puede resultar ventajosa. Por ello, los coches más potentes casi nunca tienen tracción delantera , ya que la propia aceleración provoca una disminución de la tracción en las ruedas delanteras. Esta es la razón por la que los coches deportivos suelen tener tracción trasera o tracción integral (y en el caso de la tracción integral, la potencia tiende a concentrarse en las ruedas traseras en condiciones normales).

Dese la vuelta

Si la transferencia de carga lateral alcanza la carga sobre el neumático en un extremo del vehículo, la rueda interior de ese extremo se levantará, provocando un cambio en la maniobrabilidad. Si alcanza la mitad del peso del vehículo, este comenzará a volcar. Algunos camiones grandes vuelcan antes de derrapar, mientras que los turismos y los camiones pequeños suelen volcar solo cuando se salen de la carretera. Instalar neumáticos de competición en un vehículo alto o estrecho y conducirlo a alta velocidad puede provocar un vuelco.

Véase también

Referencias

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1 2 Cossalter, Vittore (2006). Dinámica de la motocicleta (Segunda edición). Lulu.com. págs. 84–85 . ISBN 978-1-4303-0861-4.
↑ Cocco, Gaetano (2005). Diseño y tecnología de motocicletas . Motorbooks. págs. 40–46 . ISBN 978-0-7603-1990-1.
^ Jazar, Reza N. (2008). Dinámica de vehículos . Saltador. pag. 72.ISBN 978-0-387-74243-4. Consultado el 31 de marzo de 2009 .
↑ John Pearley Huffman (junio de 2010). "La física de los caballitos" . Car and Driver . Consultado el 13 de julio de 2013 .
↑ P. Gritt (2002-08-20). "Introducción a los sistemas de frenos" (PDF) . DaimlerChrysler . Archivado del original (PDF) el 24-11-2019 . Consultado el 13-07-2013 .

Enlaces externos

Clasificaciones de vuelco del DOT por tipo de vehículo

[Foale-1] 1 2 Foale, Tony (2006). Manejo de motocicletas y diseño de chasis (Segunda edición). Tony Foale Designs. págs. 9–1 . ISBN 978-84-933286-3-4.

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[Cossalter-4] 1 2 Cossalter, Vittore (2006). Dinámica de la motocicleta (Segunda edición). Lulu.com. págs. 84–85 . ISBN 978-1-4303-0861-4.

[Cocco-5] Cocco, Gaetano (2005). Diseño y tecnología de motocicletas . Motorbooks. págs. 40–46 . ISBN 978-0-7603-1990-1.

[Jazar-6] Jazar, Reza N. (2008). Dinámica de vehículos . Saltador. pag. 72.ISBN 978-0-387-74243-4. Consultado el 31 de marzo de 2009 .

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