Del mismo modo que las deformaciones que un neumático
experimenta ante solicitaciones laterales se pueden caracterizar
por el ángulo de deriva, las que sufre ante esfuerzos
longitudinales quedan representadas por el grado de deslizamiento.
Es posible visualizar estas deformaciones si imaginamos un neumático en cuyo flanco se han pintado una serie de radios, como muestra la siguiente figura de manera exagerada.
Ignorando otros efectos como la resistencia a la rodadura, si ni el motor ni los frenos están transmitiendo fuerza alguna, no existirán tensiones que deformen tangencialmente el neumático y las franjas mantendrán una orientación perfectamente radial.
Cuando se acelera, la potencia del motor, transmitida a través
de la llanta, tira del interior del neumático en sentido
horario, intentando que gire más rápido. Por
el contrario, y mientras el límite de adherencia no
sea superado, la fricción con el suelo hace que la
huella permanezca en contacto con el asfalto. El mismo efecto
se observa en el caso de una frenada. En este caso la llanta,
por acción de los frenos, tira del interior del neumático
en sentido antihorario.
La distribución de esfuerzo de aceleración
o frenada en la huella tiene una distribución similar
a la asociada al ángulo de deriva: la parte trasera
de la huella desarrolla un mayor esfuerzo y por tanto se satura
antes.
En todo caso, la deformación tangencial del neumático es consecuencia de la tensión ejercida entre la llanta y el asfalto, y que en última instancia determina si el coche acelera o frena. Como consecuencia de esta deformación, en aceleración o frenada el neumático tiene una velocidad angular que no se corresponde con la que tiene en situación de rodadura perfecta.
Este desfase en su velocidad de rotación recibe el
nombre de grado de deslizamiento. Su definición matemática
puede encontrarse aquí,
pero no es imprescindible para seguir el resto de las explicaciones.
Un grado de deslizamiento del 0% se corresponde con una rodadura perfecta. Valores positivos indican que el neumático gira a una velocidad superior, que se corresponde con un esfuerzo de aceleración. Igualmente, valores negativos reflejan una velocidad inferior y, por tanto, un esfuerzo de frenada. Un deslizamiento de -100% indica una rueda completamente bloqueada; a +100% el neumático patina mientras gira a muy elevada velocidad (literalmente infinita).
El modo en que la fuerza de aceleración o frenada transmitida por el neumático varía en función del grado de deslizamiento está representado esquemáticamente en la siguiente figura, únicamente para deslizamientos positivos (aceleración). Cualitativamente hablando, el efecto en frenada es similar, pero con valores de deslizamiento y fuerza negativos.
En un primer tramo, la fricción disponible se incrementa de manera prácticamente lineal con el deslizamiento. A partir de ahí su pendiente decrece, y tras alcanzar un máximo en valores habitualmente en torno al 15 ó 20% de deslizamiento tiende a decrecer ligeramente.
Esta tendencia muestra que la máxima efectividad del neumático
está disponible en un estrecho rango de deslizamiento.
Mantenerlo en este punto es la misión del control de
tracción y del antibloqueo de frenos. Un sistema de
ABS bien calibrado puede mejorar también la distancia
de frenado, manteniendo con precisión el grado de deslizamiento
adecuado.
Por el mismo motivo, una rueda bloqueada por los frenos o patinando sin control por una presión excesiva sobre el acelerador son situaciones ineficaces desde el punto de vista del aprovechamiento de la fricción de la rueda (y por supuesto, de su durabilidad).
|