Tal vez alguna vez se haya preguntado si un coche necesita más metros para frenar cuando va cargado que cuando va el conductor solo. La respuesta, con matices, es no.
Para detener un vehículo en movimiento (o en general cualquier objeto) hay que disipar su energía cinética, una energía que varía en función de la masa y de la velocidad del vehículo (Ec = 1/2 · m · V²). El trabajo que se debe generar para compensar esta energía cinética depende de la masa del vehículo, de la gravedad, del coeficiente de rozamiento con el asfalto (simplificando la variación del factor de rozamiento con la carga) y de la distancia recorrida. Es decir, si se desea detener un vehículo hay que igualar su energía cinética con el trabajo de rozamiento de los neumáticos. Esto se expresa con la siguiente ecuación:
1/2 · m · V² = m · g · µ · D
Donde m es la masa, V la velocidad, g la gravedad, µ el coeficiente de rozamiento y D la distancia de frenado.
Para ver si la teoría se corresponde con la práctica hemos hecho un ensayo con nuestro Renault Clio 0.9 TCe 90 CV un poco después de llegar al último sexto de la prueba de larga duración, ya que acabábamos de pasar los 100 000 km. La prueba es la misma que hacemos con todos los coches que conducimos en km77.com: una frenada a fondo para medir los metros necesarios para detener el coche desde 120 km/h.
Hicimos seis frenadas, alternando frenadas en las que iba el conductor solo con otras en las que iba el conductor más 230 kg de carga. Todas las frenadas comenzaron desde el mismo punto y entre frenada y frenada dejábamos pasar 2 minutos para que los frenos pudiesen refrigerarse un poco. La carga de 230 kg estaba distribuida de la siguiente forma: un acompañante en la plaza delantera, otro en las traseras y 60 kg de lastre en el maletero.
El asfalto estaba aparentemente seco (había llovido durante la noche) y la temperatura del ambiente varió entre 19 y 21 ºC según el termómetro del coche. En el momento de iniciar la prueba el Clio tenía 103 038 kilómetros y montaba los neumáticos Vredestein Quatrac 3 en medida 205/45 R17 88V y especificación M+S. Estos neumáticos se han utilizado durante 59 000 km. El desgaste de los delanteros era superior al de los traseros. A su vez, los del lado izquierdo estaban más gastados que su correspondiente pareja del lado derecho.
Neumático delantero izquierdo y derecho respectivamente. La foto de la izquierda está tomada con la cámara mirando hacia la parte posterior del vehículo y la foto de la derecha con la cámara mirando hacia el frente.
Neumático trasero izquierdo y derecho respectivamente. En este caso las dos fotografías se han tomado con la cámara mirando hacia delante.
En la tabla siguiente aparece el resultado del ensayo. En la columna de la izquierda, las tres frenadas con el Clio cargado con 230 kg adicionales. En la derecha, únicamente con el conductor.
Tabla de resultados
Los resultados confirman la teoría. Lo que ha ocurrido es que la mayor energía cinética que tenía el Clio cuando iba cargado se ha compensado con el incremento de la fuerza de rozamiento (que aumenta al hacerlo la masa del vehículo). Esta es la razón por la que las distancias de frenado no has sido peores cuando iba cargado que cuando no —e incluso hay veces que han sido mejores—.
Por otra parte, la sensación personal de deceleración dentro del coche fue similar en todas las tandas de frenado, pero nos llamó la atención que cuando el coche iba sin carga tenía una ligera (pero sensible) tendencia a desviarse a la izquierda, algo que no ocurrió nunca con carga.
Además de hacer frenadas, también hicimos pruebas de aceleración para ver cuánto más lento era el Clio con la citada carga que sin ella. Las aceleraciones las hicimos siguiendo el procedimiento habitual de km77.com para este tipo de prueba: con el aire acondicionado desconectado y tomando el tiempo entre 80 y 120 km/h. Sin la carga, fue un 15 % más rápido (10,5 segundos frente a 12,1 s).
Lo que voy a decir podría ser una inmensa chorrada dados mis escasos conocimientos del tema, pero puede que al ir sin carga, el peso del conductor haga que el lado izquierdo del vehículo vaya más «hundido» y por eso se desvíe en las frenadas.
Saludos cordiales,
James Marshall.
Solo recordar que los coches llevan un repartidor de frenada automático en función de la carga. Cuanto más carga sobre el eje trasero más presión del líquido de frenos llegan a los frenos traseros y menos trabajo tienen que hacer los frenos delanteros, con lo que la frenada es más «plana».
Interesante, tenía esa curiosidad hace tiempo y mi teoría era la misma que que la de KM77. Con salvedades, primero que los neumáticos estén suficientemente sobredimensionados como para poder gestionar el aumento de exigencia sin salirse de sus condiciones de trabajo óptimas y segundo que los frenos sean suficientemente potentes, mi primer coche frenaba muchísimo menos cargado, y el fading podía aparecer en una sola frenada desde alta velocidad (tampoco era un coche para hacer eso, la verdad). Y tercero, que el suelo sea suficientemente adherente, tal vez estoy diciendo una tontería, pero creo que cuanto mas resbaladizo es el suelo peor funciona la ecuación de marras.
¿El coche se va a un lado al frenar suave? Por eso odio los tambores, apuesto a que si lo meten en el frenómetro va a aparecer un desequilibrio entre ambas ruedas traseras, aunque al pisar a fondo desparezca. O quizás ni eso, parece que solo cuando el compensador detecta el peso y pasa mucha mas frenada atrás frena bien, ¿no? Sería interesante que lo hicieran. Ahora que me acuerdo, ¿no incluía la última revisión una inspección de los tambores? ¿se hizo?
Si vemos las fotos de las ruedas delanteras, la izquierda está destrozada , no solamente gastada, probablemente el amortiguador no este trabajando correctamente, (¿a alguien le gusta jugar con las curvas a derechas?, ¿hay una rampa de garaje en que esa rueda patine habitualmente?). Así que no es de extrañar que tienda a frenar de lado.
@3 Vahlmö, tenemos una flotilla de Clios con 4 meses, todos los que he probado tienen tacto de freno de coche de generaciones pasadas, frenan bien pero con recorrido de pedal muy largo y mucho esfuerzo.
Jefe Moltó, sería posible que algún mecánico o una estación de ITV «amiga» hiciera una revisión completa y comentara el estado de los componentes de seguridad habituales, frenos, amortiguadores, rótulas de dirección, etc…
Saludos
@3 Vahlmö, en la prueba habla de que se va ligeramente a un lado en frenadas fuertes sin carga y que no ocurre con carga. A mi entender, más aún en una frenada con poca carga, los frenos traseros apenas trabajan. En esas circunstancias más del 80% de la frenada la hacen los frenos delanteros, así que yo apuesto más por por un problema en el freno delantero en cuestión (de disco) o de suspensión, que en los frenos traseros de tambor, que deben estar prácticamente nuevos.
La tendencia actual de poner discos en todas las ruedas está muy bien para coches pesados y grandes y facilita el uso de controles de estabilidad, pero desde luego no atiende a ninguna necesidad en coches pequeños y en torno a la tonelada de peso. La combinación Discos delante, tambores detrás, me parece la opción más lógica, fiable y económica en vehículos como este clio.
Es posible que si, pero en una frenada fuerte los frenos traseros algo si que hacen, y es mucho mas frecuente que se descompensen los tambores que los discos. Yo, por los 40 euros que cuesta la opción en los coches en que es opcional, no me lo pienso. Pero vamos, que para gustos colores.
Por otro lado hay que tener en cuenta que las ruedas de invierno suelen predentar ese aspecto «destrozado» cuando se les da caña en verano. No creo que implique necesariamente algun problema en la suspensión.
@6 Valhmö, Los neumáticos Quatrac 3 son neumáticos 4 estaciones, que cumplen la homologación necesaria para circular todo el año en países en que es obligatorio el uso de neumáticos de invierno, eso no quiere decir que sean un neumático específico de invierno. He usado este tipo de neumático de Michelín 4 estaciones M+S (barro+nieve) durante 80.000 km y no se arrancan pedazos de caucho, menos aún solamente de uno de los neumáticos. Me parece que al Clio unos amortiguadores nuevos le harían mucho bien.
Con esos kilometros seguro que le viene bien un cambio de amortiguadores, por descontado. Respecto a los neumaticos no digo que tenga yo la razón, y se perfectamente que no son especificos de invierno, pero tambien se que ese desgaste se suele dar en neumaticos para uso tranquilo cuando se usan para lo que no son. Si se fija bien el del lado opuesto tambien esta empezando a tener trocitos arrancados por las zonas de laminillas.
En todo caso yo no digo esto con ánimo de sentar cátedra, solo soy un aficionado bastante rompegüevos con estas cosas cuando me pasan en mi coche, y me parece que lo normal en una prueba de este tipo es que, si se observa que el coche no frena recto se lleve al frenometro y/o a la maquina de alinear para ver la causa. O al banco de amortiguadores, pero estos a menos que esten reventados es muy dificil decir si estan bien o mal
Como alguien ya ha apuntado, creo que la causa es que ese peso recae sobre el tren trasero, equilibrando la transferencia de masas hacia delante y permitiendo aplicar más fuerza de frenado detrás, gracias al repartidor. No creo que sea porque el mayor peso aumenta el rozamiento hasta compensar el incremento de energía cinética. Si esto fuese así, el coche daría las curvas igual de rápido cargado que vacío, y seguro que no es así… Y si esta prueba se llevase a cabo con un coche todo atrás seguramente se alargaría la distancia, aunque carga con 230 kg un 911 es complejo…
Una posible explicación es que (como apunta el comentario #1) en la prueba con el conductor solo, hay más peso en el lado izquierdo que en el derecho, de ahí esa ligera tendencia a desviarse hacia la izquierda.
(O también puede que este coche sea un poco rojillo 😉
Creo que deberíamos ser muy cuidadosos al sacar algún tipo de conclusión en esta prueba. Eso de que el coeficiente de rozamiento aumenta con el peso, dicho así está muy bien, en teoría. La realidad dice que a mayor peso en una frenada, el amortiguador se comprime de forma más brusca y la resultante es una mayor deformación del neumático delantero, con lo cuál aunque la superficie de contacto sea mayor, el agarre es menor (le recuerdo que los neumáticos no son macizos). Por qué el coche de la prueba ha frenado igual. La respuesta ya la han dado varios contertulios. Los neumáticos delanteros están mucho más gastados que los traseros. Cuando frenamos solos, el mayor peso de la frenada se lo lleva el eje delantero ya que la amortiguación delantera hace topes y la parte trasera se aligera bastante. Cuando ponemos a una persona en la parte de atrás de 85 kg y un suplemento de 60 kg en el maletero, estamos mejorando el reparto de pesos, que en un coche como éste está muy cerca del 60% delante 40% detrás. Al hacer la frenada vemos como los neumáticos traseros tienen más superficie de contacto con el suelo y ayudan a los muy gastados neumáticos delanteros. Pongan neumáticos nuevos en la parte delantera y verán como el ejercicio no sale igual. El neumático delantero actuará como debe y el coche más ligero frenará mejor. Los experimentos con gaseosa mejor. Podría parecer con este experimento de andar por casa, que el peso no es uno de los mayores enemigos de la dinámica de un vehículo, cuando la realidad dice que si lo es.
@11. En ningún momento se dice que el coeficiente de rozamiento haya aumentado.
@12. En el artículo leo esto: «para compensar esta energía cinética depende de la masa del vehículo, de la gravedad, del coeficiente de rozamiento con el asfalto (simplificando la variación del factor de rozamiento con la carga)». Y esto: «Lo que ha ocurrido es que la mayor energía cinética que tenía el Clio cuando iba cargado se ha compensado con el incremento de la fuerza de rozamiento (que aumenta al hacerlo la masa del vehículo)» Lo llaman factor o fuerza de rozamiento, pero en ambos ejemplos quieren dar a entender que con el aumento de peso aumenta este parámetro y eso ayuda a frenar mejor.
@13. No lo llaman «factor» o «fuerza». En un sitio hablan del factor, en otro de la fuerza, que no son lo mismo ni en ningún sitio dicen que lo sean. Dicen que aumenta la fuerza, y en ningún sitio que aumente el factor. No le veo ningún problema. Al menos siempre que tengamos clara la diferencia entre «fuerza» y «factor de rozamiento».
Vale tiene usted razón ya que no es lo mismo. No aumenta el factor de rozamiento que viene dado por el tipo de asfalto o por el neumático( mas o menos nuevo) pero sí la fuerza. Ahí es dónde yo quiero ir a parar. En teoría aumenta la fuerza de rozamiento con mayor peso, pero en la práctica, al no ser macizo el neumático esa mayor fuerza hace que la deformación del neumático sea mayor. En mi mensaje @11, cambie coeficiente de rozamiento por fuerza de rozamiento y verá lo que quiero decir.
La fuerza que proporciona un neumático no aumenta de manera proporcional con la carga que recae sobre él (peso en estático más transferencias), sinónimo de que el coeficiente de rozamiento decrece. Entiendo que es eso lo que quiere decir. Y siendo estrictamente cierto, este efecto es bastante limitado para cargas cercanas a las normales (tanto que la relación entre fuerza y carga es prácticamente lineal) y se va haciendo progresivamente más importante sólo conforme recaen sobre el neumático cargas más elevadas.
Las cargas para las que esa no-linealidad empieza a hacerse patente, y el ritmo al que el trabajo del neumático se va degradando conforme se sigue incrementando la carga, presenta por lo general un cierto paralelismo con el tamaño del neumático y su grado de carga. Cuanto mayor es el tamaño de un neumático, mayores cargas son las que aguanta sin abandonar esa casi linealidad. Algo lógico, por otra parte. No se trata sólamente de que el neumático no reviente.
Estamos hablando de un 205/45R17 88V. No tengo ni idea de cómo cambia el agarre de ese neumático en concreto con la carga, pero me de la sensación de que con ese tamaño la rueda va bastante sobrada para el peso de un Clio de tres cilindros. Dicho de otra manera, es probable que los neumáticos delanteros se encuentren en condiciones normales en un punto de trabajo muy cómodo, bien metidos en la zona en la que la relación entre agarre y carga sea todavía casi absolutamente lineal. Tanto, que es posible que las transferencias de carga longitudinales producidas por la frenada (que son menores que las transversales producidas en una curva) no basten para llevar al neumático a un punto de operación en el que la no linealidad y la degradación del agarre frente a la carga sea tan patente como para hacerse visible en unas mediciones como las expuestas en esta entrada.
Y ello probablemente seguiría siendo igual con amortiguadores y ruedas nuevas. Con ruedas mucho más pequeñas posiblemente no.
@16. Guillermo. Es un placer leerle. Estos temas los explica de forma clara y concisa. Le tomo prestado el término. Esa no-linealidad es a lo que me refiero y en este caso aunque tiene razón (otra vez) cuando dice que un 205/45/17 es un neumático bastante solvente para el peso de un Clío, sigo pensando que unos amortiguadores con 100.000 Km y unos neumáticos con 56.000 Km si que pueden marcar diferencias para mal, amén del reparto de pesos, mencionado antes.
@17. Gracias. Cuando digo que probablemente unos neumáticos o amortiguadores viejos no cambien el panorama, sigo hablando de la influencia de la carga en los resultados, no de los resultados absolutos. Es probable que estos sí cambien con piezas nuevas, pero creo que es más probable todavía que la relación entre hacerlos con el coche con carga y sin carga siga siendo la misma. Pero sin más información no se puede asegurar ni lo uno ni lo otro.
A mí me gustaría apuntar al aumento de tiempo en las recuperaciones con carga, cosa que veo fundamental que conozcan todos los conductores. Para conductores experimentados (y los que leen y escriben aquí me consta que lo son) es algo trivial pero aún hay muchos conductores por ahí que no son conscientes de cómo cambia el rendimiento de su coche cuando meten en él dos o tres personas más (que si son tres de mis amigos serán 300 Kg). Más aún cuando hablamos de motores pequeños y coches ligeros.
Maniobras que se pueden hacer con cierta «soltura» en un coche de estos con el conductor solo pasan a ser arriesgadas si el coche va cargado, y esto, por desgracia, hay conductores que no son conscientes de ello. Más aún si desconocen el lastre del AA para los adelantamientos/recuperaciones.
Vaya, acabo de ver que he publicado en este articulo cuando me refiero al anterior (que he leido seguido). Si alguien puede mover el comentario, sería lo adecuado.
Disculpas por el error.