Un buen recurso para el perito de reconstrucción de accidentes de tráfico es el cálculo de la velocidad máxima de paso por curva en función del radio de la misma. La velocidad máxima a la que puede trazar una curva un vehículo queda limitada por la física. Cuando la aceleración lateral generada durante el trazado supera a la máxima soportada por los neumáticos en contacto con el asfalto, las ruedas pierden adherencia y se produce el derrape. En cualquier caso, llegaremos a una velocidad a partir de la cual el vehículo no es capaz de seguir la trayectoria de la curva que estamos trazando.
Esta velocidad máxima dependerá de varios factores, unos implícitos al vehículo y otros a la vía. Del tipo de vehículo dependerá la aceleración máxima que puede soportar antes de que se produzca el derrape, no es lo mismo un vehículo turismo utilitario que uno deportivo. En cuanto a la vía, la geometría del trazado es la que nos limita la velocidad de paso por curva. Los valores a considerar serán: el radio de la curva (radio de la trazada natural del vehículo), la pendiente del tramo y el peralte de la curva.
¿Qué es el peralte y cuál es su función?
Se denomina peralte a la pendiente transversal que se da en las curvas a la plataforma de una vía férrea o a la calzada de una carretera, con el fin de compensar con un componente de su propio peso, la inercia (o fuerza centrífuga, aunque esta denominación no es acertada) del vehículo, y lograr que la resultantetotal de las fuerzas se mantenga paralela al plano horizontal, actuando de fuerza centrípeta dirigida en todo momento hacia el centro de la curva. El objetivo del peralte es contrarrestar la inercia que impele al vehículo hacia el exterior de la curva. Los automóviles pueden tomar las curvas de una carretera con una rapidez mucho mayor si la carretera está inclinada o peraltada y no horizontal.
Deducción de la velocidad y fuerzas involucradas
Para entender cómo una inclinación de la curva -el peralte- puede reemplazar al rozamiento, vamos a hacer el DCL. La fuerza que produce la aceleración centrípeta es el apoyo sobre el asfalto, la normal, N (normal al piso) que se proyecta hacia el centro de la curva.
Si la fuerza de rozamiento fuera cero, se debe plantear un SR paralelo al plano inclinado y observar que la componente del peso del vehículo es compensada necesariamente por la aceleración centrípeta, haciendo caso omiso de la existencia de rozamiento o suponiéndolo nulo solo en la dirección trasversal a la dirección del movimiento del vehículo. Bajo estas condiciones, la rapidez que debe tener el vehículo para que no haya rozamiento, perpendicular al movimiento, entre los neumáticos y el pavimento se define por el ángulo de peralte.
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Si el coeficiente de rozamiento estático entre los neumáticos y pavimento es diferente de cero, ahora se vuelve a calcular lo anterior, pero haciendo uso de la fuerza de rozamiento máxima en sentido al centro de giro, hay que notar que una componente de la aceleración centrípeta contribuye al cálculo de la fuerza normal al plano. En este caso tenés que considerar que tenemos la ayuda del peralte y también el rozamiento:
- Fuerza normal (N): perpendicular a la superficie de la vía.
- Fuerza de rozamiento (Roz): actúa paralela al plano de la calzada.
- Aceleración centrípeta: dirigida hacia el centro de la curva.
Un sencillo cálculo nos proporciona la velocidad máxima de paso por curva y, por lo tanto, la velocidad mínima a la que circulaba el vehículo. Partiremos de la expresión genérica que relaciona el radio de la trayectoria curva del vehículo (R), el coeficiente de rozamiento de las ruedas y el asfalto (µ), la constante gravitatoria (g), la pendiente de la vía en grados (α) y el peralte de la vía en grados (β).
Como es de esperarse en las curvas con peralte la velocidad máxima sin deslizamiento es mayor que en una curva plana. Si no tiene peralte, la autopista es horizontal, entonces la fuerza que hace que el vehículo tome la curva sin despistarse es únicamente la fuerza de rozamiento estática.
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