Miércoles, 11 Febrero 2004 08:29

Espacios y velocidad - (Molina N.)

Escrito por nestora
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Con objeto de analizar el proceso real de frenado de un vehí­culo y evaluar experimentalmente la metodologí­a a usar y que debe adoptarse para los cálculos de velocidades, se deberan llevar a cabo diferentes ensayos de frenado controlando los tiempos empleados en las frenadas los ensayos , con vehí­culos de categorí­a 1 y 2 , estableciéndose el tiempo medio de detención a partir de que el conductor pisa el pedal de freno del automóvil, estableciendose la distancia total de detención, tiempo total de duración de la frenada y valor medio de la deceleración.
En el momento en que se acciona el pedal de freno, se acciona el cronometro digital y se lo para cuando se detiene el vehiculo, de esta forma tras la realización de una prueba de frenada, se mide la distancia de huella de frenada impresa en la capa de rodamiento, obteniéndose así­ el espacio de frenada impresa empleada por el vehí­culo.
Por lo que se obtienen tiempo de detencion a partir de que se pisa el pedal de freno y las huellas impresas en la superficie de rodamiento.
Teniendose en cuenta las variables despreciadas normalmente en los cálculos de velocidades que son los espacios que a continuación se detallan , se llegara a una velocidad mas probable, esta distancia incluirá: tres espacios:
? 1ͺ espacio (e1): recorrido por el vehí­culo durante el tiempo de respuesta del equipo de frenos.
? 2ͺ: espacio (e2): recorrido con las ruedas bloqueadas, pero sin dejar huellas de frenada.
? 3ͺ espacio (e3) recorrido con las ruedas bloqueadas y dejando huellas de frenada.
Posterior a un hecho de transito, puede recopilarse una enorme cantidad de datos directos: deformaciones de vehí­culos, arañazos y huellas sobre la calzada, manchas de aceite, además de otras caracterí­sticas como tipo de ví­a, condiciones de visibilidad, ancho de la calzada, tipo, visibilidad, señalización, que permitan al Perito accidentologo llevar a cabo un estudio detallado de las circunstancias del accidente ,con el objeto de conseguir en última instancia cual fue la causa del accidente y explicar cuál ha sido la evolución más probable del mismo.
Todos estos datos no siempre son suficientes para despejar el elevado número de incógnitas que aparecen en la reconstrucción del accidente.
Una de las incógnitas de mayor importancia es la velocidad inicial de circulación de los vehí­culos implicados en el hecho de transito, siendo lo tradicional el estudio de la variable longitud de huella de frenada impresa en la capa de rodamiento.
La Ciencia Fí­sica es nos proporciona la metodologí­a adecuada con el objeto de llegar a conocer con aproximación la velocidad inicial de un vehí­culo a partir de sus huellas de, frenado.
Las ecuaciones básicas son utilizadas tradicionalmente en cálculos de velocidades a partir de huellas de frenado con las subsiguientes mejoras que se han ido planteando con el objeto de precisar en lo posible el cálculo de la incógnita buscada.
La primera aproximación al cálculo de la velocidad de un vehí­culo a partir de sus huellas de frenado es el conocido cómo modelo básico. Está fundamentado en el Principio Universal de Conservación de la Energí­a, según el cual la energí­a total de un sistema cerrado permanece constante o varí­a en la misma proporción que realiza un trabajo.
Durante el proceso de frenado de emergencia de un vehí­culo, cuando avanza con sus ruedas bloqueadas, la energí­a cinética inicial que posee, debida a su movimiento, se transformará en trabajo de rozamiento entre los neumáticos y la calzada, y en trabajo de deformación en el caso de que el vehí­culo no se detenga a consecuencia del frenado sino por colisión contra un obstáculo.
Si la intensidad de frenado es tal que se alcanza el bloqueo de ruedas, por lo general, aparecerán sobre la calzada las tí­picas huellas de frenado, midiendo su longitud tendremos una distancia aproximada durante la cual el vehí­culo a transformado energí­a cinética en trabajo de rozamiento. Pero debido a que el bloqueo de ruedas y la aparición de huellas sobre el asfalto no son fenómenos simultáneos a la acción del pie sobre el pedal del freno, la distancia durante la cual se realiza trabajo de rozamiento indicada por la longitud de huellas, será inferior a la distancia total durante la que se frenó y por tanto la velocidad calculada mediante el Principio de Conservación de la Energí­a también será inferior a la real. El método básico de marcado de huellas, proporcionará por lo tanto, valores conservadores de la velocidad inicial de circulación del vehí­culo, puesto que el valor que se obtiene es el de la velocidad del vehí­culo en el instante en que comienza a marcar huellas.
El modelo de los tres espacios que se expone, pretende mejorar al de un espacio que se utiliza con mayor difusión en las reconstrucciones de accidentes y pretende mejorar el modelo anterior, abarcando el proceso completo de la frenada, y no utilizando solamente como parámetro de cálculo la longitud de huella de frenado, sino que además incluye la distancia desde que se acciona el freno por primera vez hasta que aparece la huella, el método se fundamenta en un modelo matemático de la aceleración del vehí­culo durante la frenada como función del tiempo, lo más parecido posible a la curva real.
La aplicación del método de un espacio en el cálculo de la velocidad inicial de un vehí­culo, al comienzo de una maniobra de frenado en stop panic y utilizando el coeficiente de rozamiento proporcionado o estimado a partir de las Tablas de rozamiento, proporciona siempre un valor de la velocidad inferior a la velocidad real que podí­a llevar el vehí­culo, por lo que resulta mucho más preciso utilizar el método de los tres espacios, cuya expresión matemática es la siguiente:

? Vi = velocidad inicial (expresada en m/s) en el instante anterior al comienzo de la frenada.
? U1= coef de fricción medio según tablas (0,6 a 0,8), para capa de rodamiento hormigón armado vieja o asfalto.
? U2= coef de fricción durante el espacio 1.
? Vf= velocidad final=0 m/s
? V1= velocidad al comienzo de las huellas de frenadas impresas.
? V2= velocidad al comienzo del espacio 2.
? g = aceleración del campo gravitatorio = 9,81 m/s2
? t1 = tiempo de respuesta del sistema de frenos. (0,25 seg.)
? t2= tiempo en que pierde velocidad el móvil sin dejar huellas visibles. (0,25 seg.).
? e1= distancia recorrida durante el tiempo de respuesta mecánica del sistema de frenos.
? e2= distancia en metros recorrida por el vehí­culo que frena sin dejar huellas, pero con sus ruedas bloqueadas.
? e3 = longitud en metros de la huella de frenada visible.
Asumiendo un tiempo estándar de respuesta del sistema de frenos de 0,25 segundos, para todos los vehí­culos turismo con sistemas de freno en buen estado, y considerando una influencia mí­nima del comportamiento de las distintas composiciones del caucho de los neumáticos comerciales durante el proceso, la aplicación del método de los espacios con objeto de obtener un intervalo posible de velocidades, debe realizarse en función de la distancia previa de aparición de huellas. Esta distancia a su vez depende directamente del estado y caracterí­sticas del asfalto sobre el que se ha producido la frenada.

En el momento en que se acciona el pedal de freno con intensidad la aceleración del vehí­culo (o deceleración al ser negativa) comienza a aumentar de forma casi lineal
hasta alcanzar un valor máximo.
El método completo de los tres espacios propone utilizar como función aceleración, a(t), la función representada a posterior que se aproxima con menos error al movimiento real del vehí­culo que el método básico de un espacio

1ͺ espacio
El modelo propone que durante el primer espacio de la frenada la aceleración sigue una variación lineal con el tiempo hasta alcanzar su valor máximo, a partir del cual se hace constante. Este instante (t1) es el llamado tiempo de respuesta del sistema de frenos y representa el retardo del sistema desde que se acciona el freno por primera vez, hasta que la presión en el circuito de freno es la necesaria para conseguir el bloqueo de las ruedas. En el primer espacio la aceleración de frenada crece linealmente con respecto al tiempo y la energí­a cinética del vehí­culo se reduce en función del trabajo de rozamiento realizado por los frenos del vehí­culo.
El tiempo de respuesta del sistema de frenos se ha considerado variable entre 0,2 y 0,6 segundos, siendo 0,25 segundos el valor más extensamente utilizado en la actualidad en los cálculos de reconstrucción de accidentes para un sistema de frenos en buen estado.

2ͪ espacio
En este espacio las ruedas están bloqueadas y no giran, pero aún no se producen las huellas de frenada, siendo el tiempo medio de 0,25 a 0, 5 seg. que tarda en aparecer la huella ní­tida.
Actualmente no es considerado por los peritos en los cálculos en su mayorí­a y por programas informáticos reconstructores de accidentes.
El propio manual de Investigación de Accidentes de la Guardia Civil cita textualmente: ?Al aplicar los frenos, tras el tiempo de respuesta, quedan bloqueadas las ruedas y se produce el deslizamiento de las mismas. Hay un intervalo, de no producción de marcas en la calzada, debido al tiempo que necesita el neumático para recalentarse lo suficiente por el rozamiento para que se inicie el desprendimiento del material de la banda de rodadura y señale la huella. Este intervalo se estima de uno a tres metros, y en ocasiones se aprecia una ligera sombra,observando con el ángulo visual
adecuado.?
Por lo tanto, a efectos de cálculo, a la distancia medida de huellas de frenado habrá que añadir una distancia variable, para utilizar la distancia real durante la cual el vehí­culo transforma energí­a cinética en trabajo de rozamiento con ruedas bloqueadas.

3ͪ espacio
Las ruedas permanecen bloqueadas y no giran, por lo que aparecen las huellas de frenada en una distancia (e3), una vez que los neumáticos se calientan y alcanzan la temperatura de pérdida de material por fricción.
Para asfaltos nuevos, en excelente estado de conservación o de apariencia rugosa, la aparición de huellas es prácticamente simultanea al bloqueo de ruedas por lo que puede prescindirse de la distancia previa.
Para asfaltos pulimentados por el tráfico o en regular estado de conservación es apropiado el empleo de una distancia previa variable en función de la energí­a cinética del móvil.
Función recomendada para la determinación de la velocidad inicial del móvil teniéndose en cuenta la longitud de huella de frenada.


Ecuación aconsejada:

V1=(2*e3*g*u1)^0,5
V2= v1+g*u1*t2
Vi= v2+ g*u2*t3
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