Policía Local de CS Grupo Seguridad Vial Investigación de Accidentes. Ensayos de frenada con bloqueo de ruedas. Policía Local de Castellón, febrero 2005. Carlos Izquierdo Fotea Grupo Seguridad Vial Policía Local Castellón RESUMEN Fundamentos: En esta investigación se pretende explorar la validez de la ecuación fundamental para el cálculo de la velocidad de un vehículo a partir de las huellas de fricción de frenado obtenidas mediante Principio General de Conservación de Energía (PCE). Métodos: Para ello se ha diseñado una situación experimental de deceleración brusca de un vehículo sin colisión final controlando la velocidad inicial mediante un cinemómetro y registrando la distancia de huellas de fricción de frenado y la distancia de detención del vehículo. Conclusiones: La fórmula ofrece un intervalo de velocidades iniciales (v0) que se ajusta a la velocidad real del vehículo siendo por tanto válida para la estimación de velocidad de los vehículos a partir de las huellas de fricción de frenado. Palabras clave: Huellas de fricción de frenado, energía cinética, principio de conservación de la energía, cinemómetro, Policía Local. Introducción Contacto: Grupo Seguridad Vial Policía Local de CS Central de Policía Cuadra 3ª, s/n 12004 Castellón e-mail: evial@ayuncas.es Figura 1. Desarrollo de la fórmula para el cálculo de la velocidad del vehículo a partir del PCE. En el lugar del accidente de tráfico es frecuente encontrar huellas de fricción de frenado de los vehículos que han colisionado. La adecuada caracterización de estas huellas de frenado por agentes de la autoridad (en la Comunidad Valenciana: Policía Local y Guardia Civil) permiten estimar la velocidad inicial del vehículo (v0). Los cálculos de la velocidad se realizan aplicando el Principio General de Conservación de la Energía (PCE) que en caso de una Accidente de Tráfico (AT) consideraría que la pérdida de energía cinética del vehículo (EC) se debe al trabajo realizado por la fuerza de rozamiento (WR) a lo largo de la distancia de frenado (d). La ecuación fundamental del cálculo de la velocidad a partir del PCE se obtiene según lo expuesto en la figura 1. Este desarrollo del PCE para obtener la ecuación fundamental del cálculo de la velocidad forma parte de los contenidos curriculares de la formación específica en Investigación y Reconstrucción de Accidentes que imparte la Universidad de Zaragoza ( Diploma de especialización en Investigación de Accidentes de Tráfico) y la Universidad de Valencia (Master en Investigación y Reconstrucción de Accidentes de Tráfico). La presente investigación se inserta en la segunda sesión de la acción formativa sobre Investigación de Accidentes que recibe el Grupo de Atestados de la Policía Local de Castellón que tiene como objetivos: a) la necesidad de sensibilizar a los policías sobre la importancia de la precisión en la toma de datos en el lugar de accidente y b) introducción en conceptos de reconstrucción de AT. Como actividad asociada a estos objetivos se pretende explorar la validez del PCE en el calculo de velocidades iniciales de vehículos cuando la ECf =0 (sin colisión). El hecho de que esta fórmula sea aplicable únicamente en situaciones que no haya colisión de vehículos hace que su utilidad real por parte de los equipos de atestados sea baja o nula, no obstante, es fundamental y necesaria como base conceptual a partir de la cual se desarrollen posteriores cálculos físicos complejos transferibles a la dinámica real de un accidente de tráfico. Sería poco fructuoso profundizar en otros aspectos de la reconstrucción de AT si no se han entendido las bases conceptuales del PCE. Material y métodos Recursos materiales: Cinemómetro sobre vehículo estático marca Multanova Radar/6F-MR con verificación válida hasta mayo del 2005. Dos conos plegables de color naranja para indicar la zona de inicio de frenado. Cinta métrica de 30 m. Rueda de medir con lectura de distancia Una cámara digital Nikon Coolpix 4500 para realizar fotografías de las huellas de 1 Policía Local de CS Grupo Seguridad Vial - - Figura 2. Tabla de resultados de los tres ensayos realizados (E1, E2 y E3). frenado. Tiza para identificar cada una de las huellas de fricción de frenado y señalar el comienzo y final de las mismas. Un vehículo que realizará el frenado de emergencia. Recursos humanos: Un técnico en cinemómetro que montará, calibrará y registrará las velocidades iniciales de los tres ensayos. Un conductor para el vehículo que debe de realizar la frenada de emergencia. Un cámara para la grabación del ensayo. Dos controladores de ensayo. Su cometido es relacionar las huellas con las ruedas del vehículo, señalizar su inicio y su final, medir la longitud de las mismas y registrarlas en una plantilla diseñada al efecto. El cinemómetro se ha situado 5 metros antes de la línea de frenado de tal forma que la lectura de velocidad del vehículo objeto de ensayo se realice antes de iniciar el proceso de frenado. El vehículo objeto de frenado es un Opel Astra 16v Merit matriculado en el año 95 , con un sistema de frenos en buen estado y unos neumáticos Good Year Eagle Ventura 175/65R 14 82H , con una presión de 2.4 bar en las ruedas delanteras y 2.2 bar en las ruedas traseras. Los neumáticos están en buen estado y con un desgaste que no rebasa los indicadores de uso. Se han realizado tres ensayos cuyos resultados aparecen en la figura 2. La vía es tiene una pendiente del –1%. Resultados Policía Local de Castellón. Ensayo huellas fricción frenado 2005 Velocidad real del ensayo Imagen 1. Línea de frenado delimitada por dos conos panorámica de las huellas de los tres ennsayos. METODOS. El ensayo se realizo el 10 de febrero del 2005 en un tramo de la prolongación de C/ Calderón de la Barca. Esta vía estaba cerrada al tráfico se inauguró 5 días después de haber realizado las pruebas. La superficie de la vía es de conglomerado asfáltico nuevo sin usar (µ = 0.65 a 1.00). Para la realización de los ensayos se disponen de 400 metros de vía. Los 300 metros iniciales son para acelerar y mantener constante la velocidad del vehículo justo hasta alcanzar la línea marcada por dos conos (línea de frenado), punto donde se ha indicado al conductor del vehículo que tiene que realizar una frenada de emergencia como si de una situación de accidente real se tratase. Al conductor del vehículo se le ha indicado que debe de alcanzar una velocidad constante superior a 50 Km/h e inferior a 70 Km/h y mantenerla constante antes de llegar a la línea de frenado. Distancia total de Rueda frenado E1 64 21,15 E2 60 21,43 E3 66 23,12 DI DD DI DD DI DD Longitud de las huellas fricción 14,60 14,60 14,80 15,93 18,00 18,37 Espacio sin dejar huella fricción 6,55 5,50 4,75 En la primera columna aparecen las velocidades iniciales de vehículo Opel Astra medidas por el cinemómetro momentos antes de iniciar el proceso de frenado. En la segunda columna aparece la distancia total de frenado medida desde la línea de frenado (delimitada por dos conos) y el final de las huellas de fricción de frenado de las ruedas delanteras (finalizan ambas en todos los ensayos a la misma distancia). En la tercera columna las abreviaturas DI y DD corresponden a rueda delantera izquierda y rueda delantera derecha respectivamente (las ruedas traseras no han dejado huella de fricción de frenado en ningún ensayo). En la cuarta columna aparecen las longitudes de las huellas de fricción de frenado (color negro intenso producto de la fusión del caucho). En la última columna la distancia sin dejar huella de fricción hace referencia a la distancia entre la línea de frenado (marcada por dos conos) y la aparición de caucho fundido por rozamiento en la calzada. 2 Policía Local de CS Grupo Seguridad Vial Para la aplicación de la formula de cálculo de velocidad inicial se ha considerado: µ = 0.65 a 1.00 (tabla referencia manual IVASP). g = 9,81. d = Distancia huella fricción de frenado de cada ensayo + 1 metro de Lprevia (estimación de rueda bloqueada sin marca en pavimento). Resultados de aplicar la fórmula PCE d= (Huellas + Lprevia) E1 E2 E3 Vreal calculada Vestimada a partir de mediante cinemómetro PCE (Km/h) (Km/h) 15,60 64 50,78 62,98 16,93 19,37 60 66 52,90 65,61 63,47 80,78 µ1 = 0,65 µ2 = 1,00 Así pues, la velocidad real de E2 (60 Km/h) pertenece al intervalo velocidad estimada mediante PCE en E2 (52,90-65-61) Km/h, otro tanto ocurre en E3, la velocidad real es de 66 Km/h y el intervalo de velocidad estimada es de (63,47-80,78) Km/h. Sin embargo el intervalo de velocidad estimada en E1 (50,7862,98) Km/h excluye la velocidad real de dicho ensayo E1 (64 Km/h). Una circunstancia que podría explicar esta desviación en E1 podría ser el hecho de no contemplar el tiempo de respuesta del sistema de frenos del vehículo experimental (Alba, Monclús e Iglesia 2001, p. 113). Para caracterizar de forma adecuada el proceso real de frenado hay que contemplar la fase respuesta de sistema de frenos, además de la fases bloqueo de ruedas anterior a la aparición de huellas (Lprevia) y la fase de aparición de huellas (Alba et al. 2001, p. 113-114). Así pues para realizar una estimación precisa de la velocidad real (medida por el cinemómetro) mediante el PCE es necesario aplicar la fórmula general (Fases: Huellas de frenado y bloqueo de ruedas anterior a la aparición de huellas) Para después aplicar la fórmula que considera la Fase: Tiempo de respuesta de sistema de frenos Imagen 2. Inicio de huellas de fricción de frenado del E2. vreal = v + 1 µgtrespuesta 2 trespuesta = de 0,25 a 0,6 segundos. (Alba et al. p. 113). Vestimada Vreal calculada contemplado el d= (Huellas mediante tiempo respuesta + Lprevia) cinemómetro sistema frenos de (Km/h) 0,25 s. Figura 3. Tabla de resultados de la velocidad estimada considerando el tiempo de respuesta del sistema de frenos en sus valores extremos 0,25-0,6 seg. E1 E2 E3 15,60 64 53,25 67,08 16,93 60 55,36 69,70 19,37 66 59,01 74,24 d= (Huellas + Lprevia) Discusión Los intervalos obtenidos con las distancias de frenado de los ensayos 2 y 3 (E2, E3) engloban el valor de la velocidad real obtenida con el cinemómetro. E1 E2 E3 Vestimada Vreal calculada contemplado el mediante tiempo respuesta cinemómetro sistema frenos de (Km/h) 0,6 s. 15,60 64 57,27 73,26 16,93 60 59,38 75,88 19,37 66 63,03 80,42 µ1 = 0,65 µ2 = 1,00 3 Policía Local de CS Grupo Seguridad Vial Bibliografía -Alba, J.J; Monclús, J; Iglesia, A (2001): “ Manual Básico de Investigación y Reconstrucción”. Grupo de Seguridad Vial y Imagen 3. Colaboradores investigación de campo: Gpo. Atestados, Gpo. Seguridad vial y Gpo. Policía Judicial. -Accidentes Zaragoza. de Tráfico. Universidad de - Master en Investigación y Reconstrucción de Accidentes de Tráfico. INTRAS. 1ª edición. Valencia 2003. Conclusiones a) b) c) d) e) El Principio General de Conservación de la Energía permite estimar la velocidad real de un vehículo a partir de la huellas de fricción de frenado. Para una estimación precisa es necesario contemplar el tiempo de respuesta del sistema de frenos, la distancia de bloqueo de ruedas sin huella y la distancia de bloqueo de ruedas con huella de fricción de frenado. El PCE puede proporcionar una información útil a la hora de establecer hipótesis sobre los posibles factores que contribuye en un AT. El PCE puede proporcionar una información útil a la hora de estructurar la toma de manifestación de las personas implicadas en un AT. Para una utilización objetiva del PCE es necesaria una toma de medidas en el escenario de accidente precisa, rigurosa y documentada mediante tablas Fricke, L.B (2001): “Traffic Accident Reconstruction”. Northwestern University Center For Public Safety. Evaston-Illinois, 503 -Baker, K.S (2001): “ Traffic Collision Investigation”. Northwestern University Center For Public Safety. Evaston-Illinois. -Baker, J.S & Fricke, L.B (1986): “ TheTrafficAccident Investigation Manual. At-scene Investigation and Technical Follow-Up”. Northwestern University Center For Public Safety. Evaston-Illinois. Agradecimientos Al Intendente General – Jefe, D. José Luis Carque Vera, por su sensibilidad hacia los AT y su interés por la mejora de los procesos de Investigación de los AT. Al grupo de Atestados y Grupo de Policía Judicial. A los componentes del Grupo de Seguridad Vial por su empeño en hacer las cosas bien y especialmente a Antonio Peralta (PL CS) sin cuya participación no hubiese sido posible realizar esta investigación. 4