EL VEHÍCULO
COMPONENTES MECÁNICAS DEL VEHÍCULO.
RESISTENCIA AL MOVIMIENTO.
NORMAS DE PESOS Y MEDIDAS.
El Diseño
Geométrico de Carreteras se efectuará en concordancia con los tipos de
vehículos,
dimensiones, pesos y demás características, contenidas en el Reglamento Nacional
de Vehículos, vigente.
Las
características físicas y la proporción de vehículos de distintos tamaños que
circulan por las carreteras, son elementos clave en su definición geométrica.
Por ello, se hace necesario examinar todos los tipos de vehículos, establecer
grupos y seleccionar el tamaño representativo dentro de cada grupo para su uso
en el proyecto. Estos vehículos seleccionados, con peso representativo,
dimensiones y características de operación, utilizados para establecer los
criterios de los proyectos de las carreteras, son conocidos como vehículos de
diseño.
Al
seleccionar el vehículo de diseño hay que tomar en cuenta la composición del
tráfico que utiliza o utilizará la vía. Normalmente, hay una participación
suficiente de vehículos pesados para condicionar las características del
proyecto de carretera. Por consiguiente, el vehículo de diseño normal será el
vehículo comercial rígido (camiones y/o buses).
Las
características de los vehículos tipo indicados, definen los distintos aspectos
del
dimensionamiento
geométrico y estructural de una carretera. Así, por ejemplo:
- El ancho del vehículo adoptado incide en los anchos del carril, calzada, bermas y sobreancho de la sección transversal, el radio mínimo de giro, intersecciones y gálibo.
- La distancia entre los ejes influye en el ancho y los radios mínimos internos y
- externos de los carriles.
- La relación de peso bruto total/potencia, guarda relación con el valor de las pendientes admisibles.
Conforme
al Reglamento Nacional de Vehículos, se consideran como vehículos ligeros aquellos
correspondientes a las categorías L (vehículos automotores con menos de cuatro ruedas)
y M1 (vehículos automotores de cuatro ruedas diseñados para el transporte de pasajeros
con ocho asientos o menos, sin contar el asiento del conductor).
Serán
considerados como vehículos pesados, los pertenecientes a las categorías M
(vehículos
automotores de cuatro ruedas diseñados para el transporte de pasajeros, excepto
la M1), N (vehículos automotores de cuatro ruedas o más, diseñados y
construidos para el transporte de mercancías), O (remolques y semirremolques) y
S (combinaciones especiales de los M, N y O).
La
clasificación del tipo de vehículo según encuesta de origen y destino, empleada
por SNIP para el costo de operación vehicular (VOC), es la siguiente:
_VEHÍCULO DE PASAJEROS:
- Jeep (VL)
- Auto (VL)
- Bus (B2, B3, B4 y BA)
- Camión C2
_VEHÍCULO DE CARGA:
- Pick-up (equivalente a Remolque Simple T2S1)
- Camión C2
- Camión C3 y C2CR
- T3S2
VEHÍCULOS LIGEROS
La longitud y el ancho de los vehículos ligeros no condicionan el
proyecto, salvo que
se trate de una vía por la que no circulan camiones, situación
poco probable en el
proyecto de carreteras. A modo de referencia, se citan las
dimensiones representativas de vehículos de origen norteamericano, en general
mayores que las del resto de los fabricantes de automóviles:
- Ancho: 2.10 m.
- Largo: 5.80 m.
Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de
adelantamiento, se requiere definir diversas alturas, asociadas a los vehículos
ligeros, que cubran las situaciones más favorables en cuanto a visibilidad.
- h: altura de los faros delanteros: 0.60 m.
- h1: altura de los ojos del conductor: 1.07 m.
- h2: altura de un obstáculo fijo en la carretera: 0.15 m.
- h4: altura de las luces traseras de un automóvil o menor altura perceptible de
- carrocería: 0.45 m.
- h5: altura del techo de un automóvil: 1.30 m.
El vehículo ligero es el que más velocidad desarrolla y la altura
del ojo de piloto es más baja, por tanto, estas características definirán las
distancias de visibilidad de sobrepaso, parada, zona de seguridad en relación
con la visibilidad en los cruces, altura mínima de barreras de seguridad y
antideslumbrantes, dimensiones mínimas de plazas de aparcamiento en zonas de
estacionamiento, miradores o áreas de descanso.
VEHÍCULOS PESADOS
Las dimensiones máximas de los vehículos a emplear en la
definición geométrica son las establecidas en el Reglamento Nacional de
Vehículos vigente. Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de
adelantamiento, se requiere definir diversas alturas, asociadas a los vehículos
ligeros, que cubran las situaciones más favorables en cuanto a visibilidad.
- h: altura de los faros delanteros: 0.60 m.
- h3: altura de ojos de un conductor de camión o bus, necesaria para la verificación
- de visibilidad en curvas verticales cóncavas bajo estructuras: 2.50 m.
- h4: altura de las luces traseras de un automóvil o menor altura perceptible de
- carrocería: 0.45 m.
- h6: altura del techo del vehículo pesado: 4.10 m.
EL MOVIMIENTO DE LOS VEHÍCULOS
Según
las leyes de la Mecánica Clásica
De
tal forma que solo en una situación ideal sin fuerzas de oposición, un cuerpo
podría moverse a velocidad constante sin necesidad de un esfuerzo o aporte
energético exterior.
Según
estas mismas leyes físicas para que un cuerpo experimente una variación de su
velocidad, lo que se denomina aceleración, dicho cuerpo debe sufrir una fuerza
neta que aumentará su cantidad de movimiento si esta es positiva; si la fuerza
es negativa, es decir, opuesta al movimiento, la cantidad de movimiento del
cuerpo disminuirá pues estará sometido a una deceleración, como es el caso de
una frenada de un vehículo.
En
el caso concreto de un vehículo de motor, éste ha de vencer unas fuerzas que se
oponen a su avance y que detallaremos más adelante gracias a la potencia del
motor, sea de explosión, diesel o tal vez en un futuro próximo, eléctrico.
Estos
elementos del vehículo que intervienen de modo secundario, pero no por ello
poco relevante, son la suspensión y la dirección.
Obviamente,
la dirección interviene cuando el vehículo ha de trazar las curvas; y si bien
la suspensión tiene un papel primordialmente de búsqueda de comodidad para el
conductor y los pasajeros cuando el vehículo se desplaza en línea recta, su
papel en el equilibrio dinámico del vehículo es muy grande en el trazado de
curvas.
RESISTENCIA AL AVANCE
De
cara a aprovechar mejor el carburante que consume el motor y obtener un
transporte más eficiente, es necesario saber cómo se desplazan los vehículos
por las vías. En este sentido, tiene importancia conocer las resistencias que
intervienen en el movimiento de los vehículos.
Dichas
resistencias son:
- RESISTENCIA A
La
resistencia a la rodadura se produce por el desplazamiento del vehículo. Se
opone a la fuerza de empuje y su valor depende de la masa del vehículo, de la
geometría de dirección, del tipo, perfil y presión de inflado de los
neumáticos, de la velocidad de marcha, estado de la carretera y de la
superficie de la misma.
Se
calcula multiplicando el peso que recae sobre cada rueda por el coeficiente de
resistencia a la rodadura que es un valor que depende del material y de los
factores ambientales.
La
resistencia será mayor cuanto mayor sea el trabajo de flexión de los
neumáticos, el rozamiento del aire en la rueda y la fricción en el rodamiento
de rueda.
- RESISTENCIA AERODINÁMICA
El
aire se opone a que el vehículo pase a través suyo en función de su forma
exterior. La fuerza de la resistencia del aire depende del tamaño y forma del
vehículo, de la velocidad de marcha, de la densidad del aire y de la dirección
y fuerza del viento. El coeficiente de resistencia aerodinámica Cx
se determina en los ensayos realizados a escala en los tunes de viento.
Al
aumentar la velocidad de marcha aumenta la resistencia aerodinámica a la
segunda potencia. Por ello, la relación
velocidad – consumo no es lineal sino que dicho consumo se dispara a altas
velocidades.
En
el diseño y construcción tiene especial importancia el coeficiente
aerodinámico, que permitirá un menor esfuerzo del motor y mejorara la
estabilidad. Por tanto, a menor coeficiente, menor resistencia al avance y
menor esfuerzo demandado al motor, mayor estabilidad y mayor ahorro de
carburante.
El
coeficiente aerodinámico indica lo aerodinámica que es la forma de la
carrocería. Mediante del coeficiente y la superficie de la parte delantera del
vehículo es posible calcular la cantidad de energía necesaria para vencer la
resistencia del aire en el sentido de avance a cualquier velocidad.
Los
factores que modifican este coeficiente son:
- La forma exterior de la estructura tanto en la parte delantera y trasera, como en la superior e inferior.
- La pendiente del parabrisas.
- Tamaño y forma de los retrovisores exteriores.
- La existencia de alerones, deflectores, etc. Que, si existen, conforman la forma exterior del vehículo.
La
fuerza que el aire ejerce sobre el vehículo actúa en tres direcciones:
- Resistencia al avance, en sentido longitudinal al vehículo.
- Resistencia de sustentación, en sentido vertical.
- Resistencia de deriva, en sentido transversal y puede variar la trayectoria que marca el conductor.
En
el caso de vehículos con caja de carga abierta puede producirse un incremento
en el consumo de carburante de hasta 30% en comparación con vehículos con la
caja de carga cerrada, debido al peor coeficiente –la mayor potencia de
resistencia aerodinámica debe compensarse con un mayor potencia del motor-.
- RESISTENCIA DE PENDIENTE
La
resistencia de una pendiente depende del perfil de la calzada y de la masa del
vehículo. El vehículo precisa disponer de una mayor fuerza de propulsión para
vencer la resistencia ofrecida por la pendiente. Es necesario contar por lo
tanto con una mayor potencia de motor para evitar un descenso de la velocidad y
compensar la potencia de pendiente. Esta resistencia puede minimizarse si:
- Se engrana oportunamente la relación de transmisión adecuada antes de comenzar la subida.
- Cambiar lo menos posible durante la subida.
- Circular con brío en el motor dentro de los límites fijados.
La
fuerza de resistencia de pendiente se calcula:
La
fuerza de resistencia de pendiente puede expresarse así mismo en grados o en %
de desnivel. Es decir, un desnivel del
6% significa que en un tramo de 100 metros se incrementa la altura en 6 metros .
Ahora
bien, es un error extendido en algunos documentos y libros (incluso patrocinado
por el Organismo) igualar el valor de con la pendiente de la
calzada cuando ello es una mera aproximación.
La
pendiente de una carretera es el valor de la tangente del ángulo que forma con
la horizontal.
Obviamente,
en casos de pendiente negativa (cuesta abajo) esta fuerza de pendiente o
gravitatoria cambia de signo y deja de ser una fuerza de oposición al
movimiento del vehículo para convertirse en un apoyo al esfuerzo motor del móvil.
NORMAS DE PESOS Y MEDIDAS.
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