Accidentes de tránsito, Belardo

MARÍA GR.ACIELA BERARDO
Accidentes· de
tránsito
Análisis pericial científico-mecánico
Modalidades de su desarrollo
Determinación de velocidades
Análisis de las huellas de frenado
Deformación de los vehículos
Desplazamiento posterior al impacto
Análisis de casos
2 ª edición corregida y actualizada
Córdoba
2004
editorial
Mediterránea
A Tomás.
A mis hijos Koty,
Popi, Tomás y Lucía.
-Amis padres, por
el apoyo que me
han brindado a
lo largo de mi vida.
~
© Copyright
by
editorial
Mediterránea
Duarte Quirós 63 l - L. 3
Córdoba. República Argentina
Te!.: (0351) 425781 l
E-mail: editmediterranea@hotmail.com
Impreso en mayo de 2004
en los talleres gráficos de José Solsona
Argensola 1942 - Tel./Fax: 4723231
Córdoba - Argentina
Hecho el depósito de ley 11.723
Derechos
reservados
Prohibida
su reproducción
Impreso en r\rgentina
Prinred in t\rgentina
ISBN: 987-1020-13-9
(ED1Cl(¡"l .UST!( ..I)
total o parcial
N OTA
DE LA AUTORA A LA
2a
EDICIÓN
Frente al agotamiento de la primera edición de este libro
y ante la invitación de Editorial Mediterránea para poner a disposición de los interesados una segunda, he considerado oportuno actualizar el siguiente contenido.
Se trata de los coeficientes de rigidez empleados en la
determinación de la energía disipada para producir daños sobre
el rodado. Estos coeficientes demandan una revisión permanente, conforme el avance en los diseños de vehículos por fabricantes que tienen como principal objetivo mejorar la seguridad
pasiva vehicular.
Los coeficientes de rigidez son listados juntamente con sus
desviaciones standard, las que representan las variaciones esperadas dentro de la población vehicular. Mediante su aplicación, se puede definir un rango de valores, lo que acota los posibles errores.
Uno de los principales inconvenientes detectados en la utilización de los coeficientes anteriores, era la falta de coincidencia entre los modelos ensayados y los que conforman el parque automotor de nuestro país. Ahora los coeficientes están presentados para distintos tipos de vehículos, comprendiendo automóviles, pick-ups, multipropósitos, vans y camiones, los que a su
vez están subclasificados según su distancia entre ejes; esto permite extender su aplicabilidad a cualquier rodado, de cualquier
origen.
Córdoba, mayo de 2004
María Graciela Berardo
PRÓLOGO
La autora publica este libro titulado Accidentes de tránsito - Análisis pericial científico-mecánico, cuyo valor interdisciplinario es prioritario destacar de modo preliminar: es que no
sólo constituye un aporte importante desde lo científico de la
especialidad de la Ingeniería Vial y, dentro de ella, de la Seguridad Vial y su principal temática, la Accidentología (tal como
lo han entendido los especialistas que le calificaron en la Universidad Nacional de Rosario con las mejores notas), sino porque además se encuentra respaldado por una amplia experiencia de la autora, resultado de su larga trayectoria como perito
judicial en la materia.
El libro está destinado, desde el nacimiento de la idea
que lo inspira, no sólo a abogados sino también a peritos: se
trata de un desafío que la autora supera con holgura, al centrar
su temática y discurso en el punto de confluencia judicial de los
saberes de ambas profesiones: el ámbito de la reconstrucción
judicial de accidentes viales. Esto ya evidencia su utilidad para
el tratamiento procesal de un tema que, hasta no hace poco, era
frecuente ver encarado sólo «con ojo de buen cubero».
Será de utilidad a abogados, jueces, fiscales y demás operadores judiciales para ilustrarse sobre los principios básicos
en los que se apoya la reconstrucción de accidentes viales; esto
evitará que se acepten como ciertas, algunas expresiones, conclusiones, argumentos equivocados y hasta incoherencias por
parte de peritos, que ante el desconocimiento de los funcionarios y defensores, aparecen como verdaderas. Servirá también a
éstos para brindarles una visión diferente, menos intuitivay más
técnica, brindando los fundamentos básicos necesarios para el
tratamiento judicial de la accidentología vial; para ello, la au-
xn
PRÓLOGO
tora se ha esforzado en limitar el uso de fórmulas matemáticas
a las mínimas indispensables para explicar la totalidad de los
fenómenos en estudio.
También será de utilidad para unificar criterios de los
peritos, homogeneizando sus producciones, pues brinda al cuerpo pericial un mismo material de consulta que reúne todos los
conceptos teóricos elementales en la reconstrucción de accidentes viales.
Por responder a la intención de presentar un material de
fácil lectura e interpretación
para muchos profesionales, la
autora ha preferido destacar el fenómeno físico-mecánico, por
encima de la formulación
matemática, lo que es logrado
acabadamente en este material.
En suma, se trata de un novedoso y valioso aporte, de enfoque interdisciplinario,
que sintetiza en un único trabajo el
análisis detallado de las múltiples variables que intervienen en
un accidente de tránsito, lo que seguramente favorecerá la producción de dictámenes periciales más acertados e ilustrados, y
aportará rigurosos criterios científicos para la valoración jurisdiccional de las conclusiones de aquéllos.
El libro contribuirá de este modo al logro de sentencias
más ajustadas a la realidad de los hechos y, por lo tanto, más
equitativas; en síntesis, a una mejor administración de justicia.
José l. Cafferata Nores
INDICE
1. INTRODUCCION
1
2. ELEMENTOS DEL VEHícULO........
.•............
9
2.1. Ruedas
11
2.2. Frenos ..
19
3. LA MANIOBRA DE FRENADO
27
3.1. El conductor - Tiempo de percepción y reacción
29
3.2. Rozamiento y adherencia
37
3.3. Coeficiente de fricción
48
3.4. Factor de frenado o desaceleración ("Drag factor").. 64
3.4.1. Diferentes "drag factors"
66
3.4.1.1. "Drag factor" cuando no se han bloqueado
todas las ruedas
66
3.4.1.2. "Drag factor" en superficie no horizontal
67
3.4.2. Determinación de centro de masa de un
vehículo.
68
4. VELOCIDAD INICIAL EN FUNCIÓN DE LA FRENADA... 73
4.1. Identificación y análisis de la huella de frenado
75
4.2. Estimación de la velocidad ..
80
4.2.1. Aplicación de ecuaciones
81
4.2.2. Huellas de frenado irregulares
88
4.2.3. Huellas sobre superficies de distinto coeficiente de
fricción...............................................................................
95
5. FRENADA SEGUIDA DE IMPACTO
5.1. Deformación de los vehículos
5.2. Estimación de la velocidad remanente
6. DESPLAZAMIENTO DE LOS VEHICULOS POSTERIOR
AL IMPACTO
6.1. Trayectorias post impacto
97
99
107
121
125
XIV
INDICE
6.2. Posición
final de los vehículos
7. ANALISIS DE CASOS
7.1. Ejemplo 1
7.2. Ejemplo 2
7.3. Ejemplo 3
129
139
141
145
160
8. ERRORES EN LA DETERMINACION
DE LAS VARIABLES
PARA EL CALCULO DE VELOCIDAD - ANALISIS
DE SENSIBILIDAD
167
ANEXOS
183
ANEXO I: Indice de tablas
185
ANEXO II: Indice de gráficos
187
ANEXO III: Indice de figuras
189
Referencias
193
bibliográficas
l. INTRODUCCIÓN
------------------
1. INTRODUCCIÓN
Los accidentes de tránsito en las carreteras son un fenómeno cotidiano, que nadie puede desconocer.
Un accidente es una situación dinámica, consistente en uno
o más sucesos encadenados no deseados, que ocurren en forma
inesperada, generalmente de consecuencias ingratas.
Accidente de tránsito es aquel suceso o sucesos encadenados en el que se encuentra involucrado uno o más vehículos en
movimiento, que ocurre en la vía pública, ocasionando daños a
las cosas y/o lesiones o muerte (siempre que el deceso ocurra
dentro de las 24 horas siguientes al accidente) a las personas.
Las estadísticas elaboradas a partir de los registros de informes de accidentes redactados por personal policial del Departamento de Accidentología Vial de Policía Judicial de Córdoba, muestran que en el año 2002,solamente en el ámbito de la
ciudad de Córdoba, se registró un promedio de 358 accidentes
con lesionados por mes y 10 casos de homicidios culposos por
mes.
La toma sistemática y el análisis detallado de todos los datos relacionados con los accidentes hace posible el adecuado
estudio de las causas reales ocurrentes en ellos, lo que es fundamental para el estudio a posteriori de las deficiencias de la vía,
de los vehículos y del comportamiento humano a fin de corregirlas y orientar el estudio de los nuevos proyectos y posibles normas a implantar.
Son numerosos los factores que intervienen en la producción de un accidente lo que obliga a que su tratamiento sea
abordado por equipos interdisciplinarios.
Los componentes físicos básicos de la circulación son: hombre, móvil y vía. Una breve reflexión sobre el proceso de la conducción permite advertir que existe una ajustada interrelación
entre cada uno de ellos.
Accidentes
~
de tránsito
. Análisis
Pericial
Cientifico-Mecánico
4
MARÍA
GRACIELA
BERARDO
INTRODUCCiÓN
Los motivos que dan lugar a un accidente, deben buscarse
en consecuencia, en la buena, regular o mala interrelación entre estos factores.
Con el fin de estudiar si es posible evitar estos accidentes,
en los que la causa está ligada directamente al factor humano,
resulta necesario investigar cuáles son las variables que pueden
influir sobre el comportamiento humano durante el movimiento
de peatones y durante la conducción.
El estudio de estos comportamientos y sus variables debe
ser encarado por profesionales en esa disciplina, tales como psicólogos, sociólogos,etcétera.
En este libro, el factor humano ha sido abordado únicamente al referirse al tiempo de percepción y reacción, por su influencia en la determinación de la velocidad
.. .
-HOMBRE
Es suficientemente conocida la gran incidencia del factor
humano (ya sea conductor o peatón) en el desencadenamiento
de un accidente, ya que en la inmensa mayoría de los accidentes
se registra en algún momento una falla humana.
Los conductores constituyen el elemento más importante de
la circulación, ya que el movimiento de los vehículos en la carretera depende fundamentalmente de ellos y la calidad de la
circulación será el resultado de su mayor o menor habilidad para
adaptar el movimiento de sus vehículos a las características de
la vía y de la circulación.
La práctica demuestra que no basta con tener conocimientos sobre conducción, sino que también hace falta experiencia
en la conducción real. Por ello suelen ocurrir accidentes con
mayor frecuencia de lo normal durante el primer año de obtenida la habilitación para conducir.
La forma de conducir depende de numerosas variables; además de los conocimientos, influyen aptitudes físicas y psíquicas, y
situaciones particulares que pueden ocasionalmente modificar
dichas capacidades, algunas de ellas comentadas en el texto.
Todo ello hace que el comportamiento de un conductor no
sea constante, no sólo porque un mismo conductor puede actuar
diferente en distintas circunstancias ante un mismo hecho, sino
también por las diferencias existentes entre un conductor y otro,
lo que motiva que algunos conductores sufran accidentes en las
mismas situaciones en las que otros no lo harían.
El comportamiento de los peatones es aún menos predecible
que el de los conductores. Además es mucho más difícil regular
el movimiento de los peatones que el de los vehículos.
Especialmente en zonas urbanas, el tránsito combinado de
peatones y vehículos da lugar a accidentes de características
particularmente graves.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
5
-MÓVIL
'(
N o son muchos los accidentes ocurridos donde se haya encontrado como causa en la producción del hecho, alguna falla
mecánica en el funcionamiento del vehículo.
Entre las principales se destacan: neumáticos en mal estado, reventones, frenos deficientes, fatiga de materiales, etc.
Atendiendo a las principales fallas mecánicas como causas
de accidentes, se ha dedicado el segundo capítulo a una descripción de los elementos del vehículo, tales como ruedas y frenos, para familiarizarse con sus componentes y mecanismos de
funcionamiento.
Con la incorporación de la obligatoriedad de efectuar la Inspección Técnica Vehicular, se espera que el número de accidentes debidos a fallas mecánicas se reduzca. Claro está, que este
tipo de disposiciones deben venir acompañadas del correspondiente control en el cumplimiento, pues de lo contrario, con el tiempo comienzan a perder rigor y con ello, efectividad.
Si bien la toma de datos para la investigación requiere solamente de una rigurosa inspección mecánica del o los vehículos
involucrados, lamentablemente esta tarea sólo es realizada a
conciencia y en forma sistemática en el caso de los homicidios
culposos,
según la información
del Departamento
de
Accidentología Vial de Policía Judicial de Córdoba, lo que
invalida cualquier análisis estadístico.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
6
MARtA
GRAClELA
BERARDO
INTRODUCCIÓN
No obstante, los fabricantes de autos llevan a cabo investigaciones de accidentes seleccionados, que consideran particularmente instructivos, con equipos preparados que trabajan durante las 24 horas del día o que hacen desplazamientos internacionales. La información que proporciona un accidente de tránsito para un investigador de la seguridad pasiva es muy rica:
deformación del bastidor, reacción de los distintos elementos
interiores o causa de las heridas, etcétera.
Sin embargo, las altas velocidades que pueden desarrollar
algunos vehículos, lógicamente dificultan la consecución de un
alto grado de seguridad pasiva en choques producidos en esas
condiciones.
-VÍA
Entre los factores de la vía que pueden ser causa en la producción de un accidente, se reconocen aquellos vinculados con
el diseño geométrico, los relacionados con el diseño estructural
y los derivados de las condiciones del medio ambiente.
Dentro de los vinculados con el diseño geométrico se destacan curvas, intersecciones, sección transversal, control de accesos, obstáculos fijos en los costados del camino, dispositivos de
regulación de tránsito, señalización, excesiva velocidad.
En el marco de los factores relacionados con el diseño estructural, se destacan el tipo, estado y mantenimiento de la superficie de rodamiento, con marcada participación en la maniobra de frenado a través del factor de frenado o deceleración,
tópico abordado en el tercer capítulo.
Sobre todos estos aspectos, pueden y deben actuar los ingenieros encargados de la explotación vial, siendo necesario llegar al equilibrio entre el costo de las mejoras necesarias y la
disminución de accidentes.
En cuanto a los factores derivados de las condiciones del
medio ambiente, tales como visibilidad pobre, presencia de hielo, nieve, etcétera, si bien los ingenieros nada pueden hacer para
que esto no ocurra, deben aportar las soluciones de diseño adecuadas para mitigar sus efectos.
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
7
Con respecto a la velocidad, mencionada en la enumeración anterior de factores que constituyen causa en la producción de un accidente, deben distinguirse dos aspectos en su influencia sobre la seguridad: por una parte la velocidad media
de circulación y por otra, las diferencias de velocidad entre los
distintos vehículos.
Está comprobado que al aumentar la velocidad media de
circulación, aumenta la gravedad de los accidentes, mientras
que no parece variar la frecuencia de ellos.
Por el contrario, la probabilidad que tiene un vehículo de
involucrarse en un accidente crece rápidamente al aumentar el
valor absoluto de la diferencia entre su velocidad y la velocidad
media del tránsito.
Por lo tanto, la mejora de la seguridad que producen las
limitaciones de velocidad es debida a la disminución de la dispersión de velocidades (al limitar a los excesivamente rápidos),
teniendo menos importancia la disminución de la velocidad
media.
La determinación, aunque más no sea en forma aproximada, de la velocidad de circulación de los vehículos involucrados
en un accidente, permitirá conocer si se superaron los valores
límites de velocidad, quién violó las normas vigentes, en qué
proporción se superó la velocidad media, etcétera.
En este libro se describen los conceptos y principios básicos
para una investigación accidentológica y se proporciona una
suerte de manual que describe los pasos necesarios para la determinación de la velocidad.
El procedimiento para la estimación de velocidad de los vehículos involucrados en un accidente está desarrollado teniendo en cuenta los tres momentos que puede o no incluir todo accidente.
El primero de ellos, consistente en la maniobra de frenado,
está abordado en los capítulos 3 y 4, donde se plantean una serie
de consideraciones sobre los distintos tipos de huellas de frenada.
El segundo momento corresponde al impacto propiamente
dicho, donde con el auxilio de los "Crash Tests" se han podido
acercar valores de energía cinética disipada en el instante del
choque, tal como se expone en el capítulo 5.
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericial
Cientifico-Mecánico
8
MARÍA
GRACIELA
BERARDO
Por último, en el capítulo 6, se considera la trayectoria post
impacto hasta la posición final de los vehículos involucrados en
el accidente.
El desarrollo teórico se complementa con el análisis de
casos reales, en el capítulo 7. En algunos de ellos, se ha borrado
la chapa patente de los vehículos fotografiados para preservar
la privacidad.
En el capítulo 8 se analizan individualmente las variables
intervinientes en la determinación de la velocidad, a fin de
identificar los parámetros más sensibles para recomendar especial atención en su estimación.
Este libro intenta cubrir un bache existente en gran parte
de la Bibliografía consultada, al aportar conceptos teóricos necesarios para encarar un análisis técnico accidentológico.
Cuando un accidente es tratado en sede judicial, ya ha transcurrido bastante tiempo desde su ocurrencia, en consecuencia
se vuelve más valiosa la recolección de datos realizada al momento del hecho. Esta tarea, que es llevada a cabo por personal
de Policía Judicial, generalmente carece de precisión adoleciendo de numerosas fallas, que muchas veces reconocen motivos
económicos, aunque en otros casos están más ligadas a escaso
tiempo, desconocimiento, exceso de trabajo, etc.
Al concluir este libro la autora advierte la necesidad de capacitación seria y rigurosa al personal encargado de la recolección de datos, pues la mejor reconstrucción de un accidente no
podrá acercarse a la verdad de lo sucedido si no se lo permiten
los datos precisos oportunamente recolectados y adecuadamente registrados.
2. ELEMENTOS
DEL VEHÍCULO
Ruedas
Frenos
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
2. ELEMENTOS
DEL VEHÍCULO
2.1. RUEDAS
Las ruedas son la parte del vehículo que está en contacto
con la superficie de la vía; a través de las ryedas se transmiten
todos los esfuerzos necesarios para detener, acelerar o cambiar
de dirección al vehículo en movimiento.
Para calificar el comportamiento de un vehículo hay que
analizar el comportamiento de sus neumáticos, ya que ante una
situación de peligro, cuando el conductor ya ha hecho todo lo
que está a su alcance, el neumático es el último encargado de
evitar el accidente, siempre y cuando los otros elementos mecánicos estén en buenas condiciones de seguridad.
Los neumáticos pueden contribuir a la ocurrencia de un accidente, en casos tales como:
• Exceso de uso que puede afectar su rendimiento, especialmente en suelos húmedos.
• Rápida pérdida de aire.
• Mezcla de diferentes tipos de neumáticos incompatibles en un
mismo vehículo.
• Selección inapropiada del neumático afectando el control del
vehículo y su estabilidad.
• Desgaste importante limitando la eficiencia de la maniobra
de frenado.
Por ello, el tipo y estado de conservación de los neumáticos
son fundamentales para un adecuado comportamiento del vehículo en diferentes situaciones.
El neumático (cubierta más cámara) va colocado sobre una
pieza metálica llamada llanta.
La llanta es un disco metálico que lleva sobre su circunferencia
exterior una plancha acanalada donde se inserta el neumático.
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericial
Cienlffico-Mecánico
12
MARíA
GRACIELA
ELEMENTOS
BERARDO
DEL VEHÍCULO
13
La llanta queda rígidamente unida al eje por medio de una
pieza llamada masa, que contiene los mecanismos del freno y
que está unida al semieje (en el caso de rueda motriz), el cual a
su vez conecta en su otro extremo con el diferencial a través del
cual se transmite el movimiento del motor.
El movimiento de las ruedas del automóvil es provocado por
la aplicación de una fuerza en el eje, paralela a la superficie
del camino o por la aplicación sobre ellas de un par. De este
modo se distinguen dos tipos de ruedas: las primeras, denominadas portante o libres, y las segundas, portante y motriz, conocidas comúnmente como rueda motriz.
En el caso en que la rueda del automóvil se encuentra en
reposo, la reacción resultante del camino actúa en el punto A.
Cuando la rueda se encuentra en movimiento, la distribución de
esfuerzos con relación al eje transversal resulta ser asimétrica.
Entonces el punto de aplicación de la reacción resultante del
camino se traslada en la dirección del movimiento de la rueda,
hacia el punto B. La reacción resultante se descompone en dos
componentes: una paralela al camino Rx y una perpendicular
Ry. La primera de ellas (Rx) se llama "resistencia al rodamiento".
La rueda partante es entonces aquella donde aparece una
fuerza de tracción T transmitida por el chasis a la rueda para
asegurar el movimiento que equilibre al par pasivo originado
en las resistencias al movimiento.
Analicemos las fuerzas y momentos que actúan sobre una
rueda portante o libre. (Figura 1)
La rueda motriz es aquella que soporta un par motor transmitido por los árboles de accionamiento de las ruedas. Este par
aplicado en la rueda motriz hace surgir en su periferia una fuerza tangencial que actúa sobre el camino provocando en éste una
reacción dirigida de acuerdo con la dirección del movimiento
de la rueda. La existencia de esta reacción es necesaria para
provocar el movimiento.
Veamos en la Figura 2, las fuerzas y momentos que actúan
sobre una rueda motriz.
p= carga vertical (incluye peso propio de la rueda).
T= fuerza horizontal que provoca el movimiento de la rueda.
Fi = fuerza de inercia de la rueda debida al movimiento no
uniforme de ella.
Mi = par debido a la inercia de la rueda, en el caso del movimiento no uniforme de ella.
Rx= componente horizontal de la reacción del camino.
Ry= componente vertical de la reacción del camino.
I
--~-~
..
Figura 2: Rueda motriz
P= carga vertical sobre la rueda motriz (incluye peso propio).
V= reacción sobre el eje de la rueda motriz, la que considera las distintas resistencias que vence el automóvil durante su
movimiento.
Sentido de circulación
Figura 1: Rueda portante
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial Científico-Mecánico
Fi==fuerza de inercia de la rueda debida al movimiento no
uniforme de ella.
M==par motor de la rueda.
Mi==par debido a la inercia de la rueda, en el caso del movimiento no uniforme de ella.
R==reacción del camino.
R'==componente radial de la reacción del camino.
R"==componente paralela al camino.
La reacción del camino sobre la rueda motriz R se puede
descomponer en una componente radial R' y una componente
paralela al camino R". La componente radial CR')es la reacción
del camino en el caso que no actuara sobre la rueda el par motor, que puede descomponerse en R'x y R'y, como se vio al analizar la rueda portante. La componente paralela al camino CR")es
la debida al par motor aplicado a la rueda motriz. Esta reacción
se denomina fuerza tractíva, y es la fuerza necesaria para provocar el movimiento de la rueda.
Bajo la aplicación de los frenos, las ruedas comienzan a girar con dificultad; el vehículo se retarda. Este retardo produce
una fuerza de inercia en la dirección de la marcha, que mantiene las ruedas en movimiento de rodadura hasta que toda la energía contenida en el vehículo rodante se haya transformado en
calor. El sentido de la fuerza en el perímetro de la rueda al
frenar es opuesto al sentido de la fuerza al acelerar.
La cubierta está compuesta de varias capas que se pueden
reconocer como: carcaza y banda de rodamiento.
La carcaza consiste en la superposición de varias capas de
telas engomadas de tejido textil (algodón, rayón o incluso nylon);
representa el elemento estructural de la cubierta propiamente
dicha. Estas telas, en número variable, se superponen con un
ángulo de cruce que oscila entre 35 y 50 grados. Dicho ángulo
determina las condiciones de estabilidad del neumático; a mayor ángulo menor estabilidad, pero por otra parte, mayor confort.
-Según la dirección con que las telas se superpongan formando la carcaza, se pueden distinguir neumáticos diagonales o
radiales (donde la orientación de las telas coincide con los planos radiales).
•
Generalmente llevan anillos de alambre en el sentido de la
banda de rodadura para controlar la deformación en sentido
diametral producida por los esfuerzos del neumático inflado.
Se distinguen así los neumáticos:
• diagonales sin zuncho
• diagonales con zuncho
• radiales zunchados
Los neumáticos están constituidos prinCipalmente por dos
partes bien distinguidas: la cámara y la cubierta.
La cámara de aire es una envoltura de goma con forma de
anillo toroide que tiene como función retener el aire de inflado.
Sus paredes son muy elásticas y no presenta ninguna resistencia a
la flexión. En la actualidad, esta cámara en los neumáticos para
automóviles, ha sido reemplazada por una cubierta de tales condiciones que retiene herméticamente el aire de inflado.
La cubierta, de igual forma toroide pero interiormente abierta, consiste en una envoltura robusta que permite SOportar la presión de inflado y transmitir a la calzada el peso del vehículo y los
esfuerzos emergentes del proceso de la circulación.
Figura 3: Neumático
Fuente:
Accidentes
de tránsito
radial.
Tlie Traffic Accident lnvestigation
- Aná!isis Pericia! Científico-Mecánico
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericia! Cientrtico-Mecánico
Manual.
16
MARÍA
GRACIELA
BERARDO
ELEMENTOS
Las cubiertas radiales han crecido en popularidad últimamente por las condiciones estructurales favorables que se logran con ese ángulo de superposición de las telas, lo que permite menor deformación y menor calentamiento (menor desgaste).
Al ser también la banda de rodamiento más flexible, se logra
una mejor adherencia a las irregularidades del camino y mejor
rodadura (menor consumo de combustible).
Figura 4: Neumático diagonal.
Fuente: Tlze Traffic Accident Investigation Manual.
La banda de rodamiento es la parte del neumático que
está en contacto con la superficie de la vía y en consecuencia
la que se desgasta por su apoyo y roce. Consiste en una capa
de caucho vulcanizado duro, de bastante espesor, que recubre
la parte superior de la carcaza. La banda de rodamiento está
tallada con hendiduras y resaltos de diferentes diseños, según las marcas, que "agarran" sobre las asperezas del pavimento y dan adherencia a las cubiertas para aguantar los esfuerzos del motor, freno, etc. Se reconocen varios diseños característicos, adoptándose normalmente una combinación de
ellos, para obtener en base a sus principales cualidades, neumáticos aptos para diferentes usos. Cuando sobre el camino
aparecen condiciones particulares como agua, hielo o aceite, la adherencia del neumático decrece rápidamente, siendo fundamental que el conductor adecue su condición a las
posibilidades reales de los neumáticos.
Accidentes
de tránsito - Aná!isis Pericia! Cientifico-Mecánico
DEL YEliÍCULO
17
Las cubiertas usadas correctamente, rara vez fallan antes
de gastar su dibujo original. Cuando se inicia el desgaste, el dibujo se va perdiendo, reduciéndose la capacidad del neumático
para funcionar y disminuyendo el "agarre" o "tenida". Esta disminución es constante y se reduce a cero en la denominada "cubierta lisa".
Existen muchas formas de denominar o identificar un neumático, pero la más tradicional indica: el ancho, la clase de
velocidad, el tipo de construcción y el diámetro de la llanta.
Ejemplo: 165/80 SR 13" (ancho nominal: 165 mm, relación alto/
ancho: 80, S: marca de velocidad; si es S= 180 Km/h, H=
210Km/h, V= más de 210 Km/h, R: radial, 13: diámetro nominal de la llanta).
El conductor debe conocer las limitaciones de velocidad
permitida a los neumáticos y las diferencias que se producen en
las características de "tenida" en los distintos tipos de camino y
con las variaciones de las condiciones atmosféricas. No se puede mantener la misma velocidad cuando la superficie del camino es ondulada o lisa, o cuando hay baches o piedras, cuando
está seca o mojada, cuando hay hielo o nieve, etc.
La presión de inflado debe responder a lo indicado en las
especificaciones por las fábricas, las que aconsejan el valor más
apropiado en relación al peso que soporta la rueda. Elevada
presión de inflado, si bien aumenta la capacidad de carga, aumenta el riesgo de rebotes, empeora la suspensión y hace la
marcha más dura, con un rodamiento irregular y nocivo para las
cubiertas disminuyendo el kilometraje del neumático, mientras
que la presión de inflado baja, empeora la estabilidad, haciendo la dirección más dura y facilitando el desgaste por la mayor
formación de calor, acelerando el fin de su vida útil.
Dados los múltiples factores que intervienen en la adherencia de una cubierta al suelo resulta difícil precisar cuál será el
valor de profundidad mínima del dibujo para una circulación
segura; estudios realizados por el Traffic Institute de North
Western University (EE.UU.) permiten fijar un valor, debajo del
cual el neumático no debería circular por la vía pública, por
razones de seguridad. El estudio se realizó sobre 304 Km. de
carretera de alta velocidad, durante un año. Se comprobó que
Accidentes
de tránsito
- Análisis Pericia! Cientifico-Mecánico
ELEvlENTOS DEL VEllíCULO
18
MARíA
GRACIELA
los riesgos de pinchaduras, cortes y lesiones a la cubierta aumentaban geométricamente a medida que disminuía el espesor
total de la banda de rodamiento. Se contabilizó en promedio, un
neumático desinflado cada 36.000 Km. recorridos, aunque resultaron pocos los neumáticos desinflados en relación con el número de accidentes ocurridos (1486 accidentes).
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En consecuencia, la inspección de las ruedas (con posterioridad a un accidente) debe incluir:
• posición en el vehículo.
• Presión de inflado.
• AgujerOs visibles del neumático.
• Abolladuras de la llanta.
• Profundidad del dibujo o % de desgaste
Lamentablemente, es habitual que personal de Policía Judicial (que interviene inmediatamente ocurrido el accidente),
sólo indique un porcentaje de desgaste para todos los neumáticos, sin hacer distinciones entre ellos, ni relevar ninguno de los
otros datos de interés mencionados para la correcta reconstruc-
'O
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19
BERARDO
MINIMO PERMITlOO
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1.5MM
O
Profundidad
NUEVOS
dibujo
(MM)
ción del hecho .
La influencia del desgaste de los neumáticos sobre el coeficiente de adherencia neumático-calzada, es decir sobre la maniobra de frenado propiamente dicha, está desarrollado en el
capítulo 3.
USADOS
Gráfico 1: Relación de neumáticos dañados por cada 160.000 Km/
vehículo vs. profundidad de dibujo en banda de rodamiento.
Fuente: Tire Disablement and Accideuts
011
o High Speed Road.
2.2.
FRENOS
Sistemas de frenos
Como resultado del estudio surgió que: las cubiertas lisas
son más propensas a sufrir deterioros que las cubiertas nuevas
en un orden de 50 veces más, mientras que en las cubiertas con
1,5 mm de profundidad de dibujo este orden es de 18 veces y la
curva crece rápidamente al disminuir el dibujo de la cubierta
por debajo de este valor.
Cabe acotar que en la investigación mencionada, el 4 % de
los vehículos revisados tenía sus neumáticos debajo del mínimo
recomendado para profundidad de dibujo, según Normas IRAM
113-337.
En síntesis, las condiciones de trabajo de una rueda de automóvil pueden determinarse por la presión de aire en el neumático, el valor del par transmitido por la rueda, la velocidad de
movimiento de la rueda, la carga vertical aplicada sobre la rueda y el dibujo de la banda de rodamiento
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Ciemittco-Meceníco
El sistema de frenos de un vehículo Ysu correcto funcionamiento son determinantes en la eficacia de la maniobra de frenado.
El frenado consiste en la aplicación de una superficie fija
de algún tipo de material friccional contra un tambor o disco
giratorio que actúa solidario con la rueda; la transformación de
la energía del vehículo en calor produce un calentamiento del
freno.
Los frenos son los dispositivos que convierten en calor la
energía de avance del vehículo, calor que se disipa por radiación a la atmósfera, disminuyendo su velocidad hasta anularla,
logrando así la detención.
La eficacia del frenado depende entonces, de la calidad y
desgaste de las cubiertas, del estado y clase del pavimento Yde
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
20
MARíA GRACIELA BERARDO
ELEMENTOS
la pericia y habilidad del conductor, considerando un vehículo en
buenas condiciones mecánicas. Un vehículo con neumáticos gastados y lisos sobre superficie mojada de asfalto "agarra" mucho
menos que con cubiertas nuevas sobre hormigón seco.
Existen diferentes sistemas de frenos aunque todos ellos se
basan en la aplicación de una fuerza transmitida desde un pedal
de comando, que provoca rozamiento entre el elemento fijo y el
móvil. El elemento móvil consiste en tambores giratorios que
suelen estar ubicados en las ruedas del vehículo o sobre el árbol
de la transmisión, mientras que el elemento fijo que contra
ellos se aplica suele consistir en zapatas interiores.
En la Figura 5, Ay B son las zapatas articuladas en un eje C
fijo en un plato-soporte con relación al chasis; L es una leva
situada entre los extremos de las zapatas, que las abre cuando
se tira de la varilla P, y las aplica contra las paredes interiores
del tambor F, que gira con la rueda sujeta a los espárragos G.
Mientras no se accionan los frenos, las zapatas oprimen a la
leva por la acción del resorte R .
21
DEL VEHíCULO
Con la transmisión mecánica se requiere una buena organización de palancas y cables o varillas para llevar la fuerza hasta
cada rueda, de forma de no interferir con el giro a uno y otro
lado de las delanteras. Este tipo de transmisión ha quedado limitado a motocicletas o vehículos similares.
• Transmisión hidráulica: donde al ser pisado el pedal de freno,
empuja un líquido en el cilindro de mando, del que salen las
tuberías hacia cada rueda.
Este sistema se utiliza actualmente en la casi totalidad de
los automóviles Yvehículos comerciales medianos.
En la Figura 6, D es el pedal de freno, H el cilindro de mando y T, las tuberías. Las zapatas Ay B se articulan en C contra el
tambor giratorio F.
En esta transmisión, las tuberías pueden tener tantas curvas
y codos como sea necesario; además, las tuberías pueden ser
flexibles, lo que las hace fácilmente adaptables a los giros de
las ruedas directrices y a las oscilaciones de la suspensión de
todas las ruedas.
H
EJE DE GIRO
Figura 5: Sistema de frenos con mando mecánico.
Fuente: Manual de Automáviles.
La transmisión de la fuerza desde el conductor hasta los elementos del sistema de frenado propiamente dichos puede hacerse de diferentes modos:
• Transmisión mecánica. Consiste básicamente
en el mecanis-
mo recién descripto.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
Figura 6: Sistema de frenos con mando hidráulico.
Fuente: Manual de Autotnáviles.
• Transmisión neumática: Se utiliza en los vehículos comercia-
les de gran capacidad donde el mando hidráulico o mecánico
de los frenos requiere gran fuerza de aplicación.
Este sistema presenta una gran facilidad para ser usado en
grandes y pesados vehículos, permitiendo llevar fácilmente la
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
22
MARíA
GRAClELA
BERARDO
acción de los frenos a sus ejes y a los remolques
que puedan
arrastrar.
Los aparatos
están calculados
para que el frenado
se inicie en los remolques
ligeramente
antes y termine
un
poco después que en el camión, con objeto de que aquéllos
no se echen encima del vehículo tractor. La transmisión
se
realiza mediante
aire comprimido
trabajando
a unos cinco
kilos de presión.
El sistema consiste en una pequeña bomba de aire, movida
por el motor del vehículo que lo comprime y almacena en uno o
varios depósitos, de los que puede salir cuando el conductor pisa
el pedal, dirigiéndose
por tuberías hasta los frenos, en los que
los pistones de otros cuerpos de bomba (semejante
al caso de
mando hidráulico)
accionan las zapatas o el eje de la leva que
las separa.
FILmo
DEAIRE
23
ELEMENTOS DEI. VUlíCULO
~D=-\.
~
las altas velocidades
que se pueden alcanzar), lo que exige
multiplicar la fuerza aplicada sobre el freno.
Para que el esfuerzo aplicado por el conductor al pedal se
multiplique, el único procedimiento
mecánico es el de palanca.
Como se ve en el pedal de la figura 8, si el brazo de palanca P es 6
veces mayor que el de aplicación A, la fuerza se multiplica por 6
ya que el recorrido de A es 6 veces menor que el de P Pero el
mecanismo de palanca ocupa espacio, requiere articulaciones
y
ejes que lubricar y ajustar, resultando mucho más complicado en
organización y mantenimiento
que el mando hidráulico:
En la Figura 8 se puede ver que si el esfuerzo de 40 kilogramos aplicado al pedal P se multiplica por esta palanca P-A a 240
y se ejerce sobre un émbolo de mando M de 10 cm- de superficie,
la presión resultante en el líquido será de 24 Kg/cm-, la cual, al
llegar a los cilindros receptores
B, C y D, se convierte en: si B
tiene 5 cm- de sección, la fuerza de su pistón será 24 x 5 = 120
Kg; si C tiene 10 cm 2, su fuerza valdrá 24 x 10 = 240 Kg; y si el
émbolo receptor D es de 20 cm-, la fuerza alcanzará 24 x 20 =
480 Kg.
30
~B=5cm'
C=10cm
1
D=20cm
1
Figura 7: Sistema de frenos con mando por aire comprimido.
Fuente: Manua!
de Ataornáviles.
Figura 8: Fundamento del mando hidráulico.
Fuente: Manual
El esfuerzo aplicado
a un máximo de 30 ó 40
musculares del conductor.
conductores de vehículos
Accidentes
de Autoniáviles.
por el conductor al pedal está limitado
Kg. compatible
con las posibilidades
Esto es especialmente
complicado en
pesados o automóviles deportivos (por
Los seroojrenos son los sistemas que ayudan con su fuerza la
acción del conductor sobre el pedal. Pueden ser hidráulicos, de
de tránsito - Análisis
Accidentes
Pericial
Científico-Mecánico
de tránsito
- Análisis Pericial
Cientffico-Mecánico
¿4
MARÍA
GRACJEL/\
BERARDO
ELEMENTOS
vacío, eléctricos y de aire comprimido. También pueden ser mixtos: de vacío-hidráulicos o de aire comprimido-hidráulicos.
En los últimos tiempos se ha difundido en reemplazo de
las zapatas, para vehículos de altas velocidades, los frenos a
disco. Su ventaja radica en la seguridad y perfecto funcionamiento en cuanto a la utilización de los servofrenos, en una
más favorable disposición para la disipación de la energía
calórica de frenado y presentan mejores condiciones
de
autolimpieza.
El elemento móvil está constituido por un disco metálico
solidario con la rueda y el elemento fijo consiste en un arco que
abraza una porción periférica del disco teniendo en cada extremo dos platos, los cuales mediante un comando hidráulico pueden ser presionados contra las paredes del disco. Estos platos,
de forma variada, en su cara de contacto con el disco tienen un
recubrimiento con material friccional similar al usado en las
zapatas.
25
DEL VEHÍCULO
Este esfuerzo F será directamente proporcional a la fuerza
P aplicada sobre la zapata, a 11(coeficiente que mide la eficacia
del frenado Y depende de la forma de los elementos de roce y
del punto de aplicación de la fuerza sobre la zapata) y a fd (coeficiente de rozamiento dinámico entre las superficies de contacto, que depende del tipo de material utilizado, de la velocidad relativa entre las superficies de contacto y de la temperatura de ellas).
(1)
F ==P .11 . fd
Llamando (d) al diámetro del elemento de rozamiento y (D)
al diámetro de la rueda del vehículo, la fuerza de frenado Ft
aplicada tangencialmente a la rueda será
Ft ==F . d / D ==P . 11. fd . d / D
(2)
En los frenos a disco, el esfuerzo de frenado en la periferia
del disco será:
ARCO
2n r
Ft ==2 . P . fd . -d-== 2 . P. fd . 11
CILlNDRO~
(3)
PISTON
Siendo:
P= fuerza transmitida por cada uno de los platos
d= diámetro del disco
r= distancia media del plato al centro del disco
Figura 9: Freno a discos.
Fuente:
El frenado en vehículos
aUlolI/Olores.
En los frenos a zapatas, la aplicación de la fuerza P sobre la
zapata, provoca un esfuerzo de rozamiento entre el elemento
fijo y el móvil de valor F
Accidentes
de tránsito
La relación de eficacia será siempre menor que 1.En general, los tipos más comunes de frenos a disco tienen un valor 11
cercano a 0,8.
Se mencionó como una de las principales ventajas de los
frenos a disco, el perfecto funcionamiento en la utilización de
los servofrenos; esto adquiere aquí especial importancia, dado
que la relación de eficacia en los frenos a disco es menor que en
los frenos a zapata; entonces para obtener valores semejantes
- Análisis Pericial Cientifico-Mecánico
Accidentes
de tránsito
- Análisis Pericial Científico-Mecánico
26
MARÍA
GRACIELA
BERARDO
de Ft, habrá que aplicar esfuerzos P significativa mente superiores (del orden de 3 a 5 veces que los empleados en frenos a zapatas).
Un párrafo especial merecen los sistemas de frenos ABS
(Antilock Braking Systern).
El sistema ABS se compone básicamente de sensores instalados sobre las ruedas, los cuales se encargan de medir sus diferentes velocidades de giro. Las señales necesarias para la regulación de frenada, se transmiten a través de los denominados
canales, a una unidad de control electrónica que la analiza para
aumentar o disminuir la frenada de cada rueda o grupo de ruedas en función de los datos recibidos, mediante la transmisión
al freno de cada rueda de la cantidad de presión correspondiente para que no se produzca el bloqueo.
La mayor o menor efectividad de funcionamiento está directamente relacionada con el número de canales y sensores
que se emplean para controlar el giro de las ruedas.
En función de dicho número y de su modo de funcionamiento existen varios tipos de ABS. Desde los más básicos, y ya fuera
de uso de un solo sensor y un solo canal, hasta los más usados
hoy de cuatro canales y cuatro sensores, sistema que se ha mostrado como el más efectivo, pues el control de cada rueda se
realiza de modo independiente.
Los vehículos equipados con este sistema de frenos en nuestro país, constituyen un bajo porcentaje del total del parque
automotor.
Pero este número afortunadamente
se está
incrementando día a día, no sólo por las facilidades que se brindan en la actualidad para la adquisición de vehículos con este
tipo de equipamientos, sino también por la necesidad del conductor de contar con la mayor cantidad de dispositivos que colaboren con la seguridad en la circulación.
3. LA
MANIOBRA DE FRENADO
El conductor. Tiempo de percepción y reacción
Rozamiento y adherencia
Coeficiente de fricción
Factor de frenado o deceleración
("Drag factor")
Accidentes
de tránsito - Análisis Pericial Científico-Mecánico
3. LA
3.1. EL
CONDUCTOR.
TIEMPO
MANIOBRA DE FRENADO
DE PERCEPCIÓN
Y REACCIÓN
El tiempo de percepción y reacción es aquel tiempo que
transcurre desde que el conductor recibe la información del
riesgo o peligro hasta que inicia la respuesta de su conducido.
En reconstrucción de accidentes, la determinación de dicho
tiempo es utilizada para estimar la posible distancia de frenado
total (generalmente para determinar si el peligro pudo haber
sido evitado bajo ciertas circunstancias) o para determinar si la
respuesta del conductor a la situación de peligro fue la mejor
posible bajo las condiciones existentes.
El tiempo de percepción y reacción está formado por diferentes etapas, para cuyo reconocimiento y relación con la
reconstrucción de accidentes es conveniente identificar previamente una serie de puntos accidentológicos
característicos.
Estos deberán definirse mínimamente con una coordenada
espacial sobre las trayectorias de los protagonistas y una temporal.
Ellos son:
• PPP: Punto de posible percepción. Es aquel punto de la trayectoria desde el cual es posible, para toda persona habilitada
para conducir, percibir el riesgo o peligro. Depende básicamente del entorno, visibilidad, topografía, etcétera. En este
punto comienza la etapa de detección y con ella, comienza el
tiempo de percepción y en consecuencia, el tiempo de percepción y reacción.
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
31
LA MANIOBRA DE FRENADO
-• PPE: Punto de percepción efectiva. Es el punto de la trayectoria en el cual efectivamente se advierte que algo ocurre. Marca el fin de la etapa de detección y fin del tiempo de percepción e indica el comienzo de la etapa de identificación, y con
ella el comienzo del tiempo de reacción.
• PDR: Punto de respuesta. Es el punto de la trayectoria donde
se inician las acciones de respuesta tendientes a la evasión.
Marca el fin del tiempo de percepción y reacción humana y
comienzo del tiempo de respuesta mecánica.
• PCAE: Punto de comienzo de acción evasiva. Es el punto en
el cual el vehículo comienza a variar sus parámetros
cinemáticos (frenando, acelerando, girando, etcétera). Los
parámetros modificables son: velocidad, dirección y aceleración. Marca el fin del tiempo de percepción y reacción total.
• PDI: Punto de impacto. Es el punto en que se produce la
interacción de las fuerzas entre dos cuerpos. Este punto puede
ser considerado cuando se produce el contacto inicial, el máximo contacto o el último contacto (o punto de desenganche), los
que presentan muy pequeñas diferencias. La práctica indica
que, si bien el punto de impacto físicamente debiera determinarse cuando se produce el primer contacto, las infinitésimas
fuerzas actuantes en ese momento no provocan efectos apreciables que puedan dejar huellas de utilidad para la reconstrucción, por lo que se aconseja tomar como punto de impacto
el instante de máximo contacto.
• PDPF: Punto de posición final. Es el punto donde finaliza el
movimiento (salvo casos excepcionales de fuga). Es por ello
que se lo suele definir como el punto donde la situación dinámica del vehículo se ha estabilizado, habiendo ya ocurrido las
consecuencias.
• PSS: punto sin solución. Es el punto de la trayectoria, desde el
cual la mejor percepción y las maniobras más adecuadas realizadas correctamente, no pueden impedir que el accidente
ocurra. No depende de las aptitudes o actitudes del conductor,
pues para su determinación se usan valores de tiempos de percepción Yreacción medios y maniobras adecuadas, realizadas
en tiempo apropiado en un vehículo apto para circular. Este
punto accidentológico característico es de suma utilidad para
la evaluación de la evitabilidad o inevitabilidad física de un
accidente.
El tiempo de percepción y reacción total puede desagregarse
entonces, en el tiempo de percepción, tiempo de reacción (la
suma de estos dos términos da el tiempo de percepción - reacción humana) Y tiempo de reacción mecánica.
El tiempo de percepción corresponde a la etapa de detección; coincide su comienzo con el comienzo del tiempo de percepción Yreacción Yfinaliza cuando el conductor "focaliza" lo
que ha detectado (fin del tiempo de percepción y comienzo del
tiempo de reacción).
La duración de la detección depende de numerosoS factores
entre los que pueden citarse: capacidades sensoriales del protagonista, características del objeto de la detección, grado de atención del conductor, etcétera.
Un valor medio es del orden de 0,3 segundo.
Dentro del tiempo de reacción, se reconocen cuatro etapas:
Identificación (identificación del riesgo o peligro, información sobre el mismo), evaluación o intelección (comprensión de
la situación, interpretación del riesgo o peligro), decisión o
emoción (adopción de la maniobra más conveniente) Yrespuesta o volición (acción sobre los mandos del vehículo).
La identificación
o percepción marca el comienzo del
tiempo de reacción. Esta etapa finaliza cuando se ha recolectado la información.necesaria
y suficiente como para valorar el riesgo.
Su duración también depende de los mismos factores que
intervienen en el tiempo de percepción, además de aquellos
Accidentes
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Cientifico-Mecánico
de tránsito
- Análisis
Periciaf
Científico-Mecánico
factores modificantes de las capacidades sensoriales tales como
cansancio, fatiga, aIcoholemia, intoxicación, los que retardan
el proceso mental de identificación.
Un valor medio de la duración de esta etapa es del orden de
0,3 segundos.
La evaluación comienza cuando finaliza la etapa anterior y
termina cuando, una vez procesada la información, se concluye
si el riesgo es talo no. Muchos errores en esta etapa de evaluación, son causas de accidentes.
Su duración aproximada es de 0,5 segundo.
La decisión comienza cuando finaliza la etapa anterior y
termina al iniciarse la respuesta. En esta etapa se resuelve si es
conveniente modificar la velocidad, o la dirección, o la aceleración, etcétera.
La duración de esta etapa depende de la complejidad, variedad y combinaciones de opciones que se presenten. En términos
generales, los valores medios oscilan entre 0,5 y 1 segundo.
La respuesta, comienza cuando el cerebro envía la orden al
grupo de músculos que corresponda y termina cuando los músculos comienzan a ejecutar la acción (por ejemplo, cuando los brazos inician el giro del volante, la extremidad inferior cambia la
presión sobre el pedal del acelerador, etcétera)
La duración media de esta etapa es de 0,2 segundo.
El tiempo de respuesta mecánica comienza al terminar la
etapa de respuesta y finaliza cuando el vehículo empieza a modificar sus parámetros cinemáticos.
Su duración media es del orden de 0,5 segundo.
En el esquema de la figura 10 se han distinguido las diferentes etapas y componentes que determinan el tiempo de percep. ción y reacción total y su relación Conlos puntos accidentológicos
característicos descriptos anteriormente.
Cabe acotar que la suma directa de los tiempos indicados
para cada etapa pueden diferir del valor necesario para el tiempo de percepción
y reacción, pues pueden presentarse
superposiciones de tiempos o saltos de etapas, así como aumentos o disminuciones en los valores medios mencionados anteriormente.
P.P.P.
I
Etapa
Detección
K7
)
Tiempo de
~ Percepción
o ;
I
'"
-'
P.P.E.
I
Identificación
I
('1
I
Evaluación
Tiempo de
Percepción
11' -
~
Reacción
Humana
Tiempo de
Reacción
1,
Decisión
Tiempo de
percepción
y
reacción
total
0-
!
)
Respuesta
PD.R.
J
)
1
Tiempo de
Respuesta
Mecánica
P.CAE.
Figura 10: Esquema de etapas del Tiempo de Percepción y Reacción y Puntos
AccidentolÓgicos.
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Cientifico-Mecánico
34
MARíA
GRAClELA
BERARDO
LA MANlOBRA
Además son muchos los factores que modifican los tiempos
asignados. Entre ellos pueden mencionarse: drogas (alcohol,
marihuana, valium, etcétera), edad, fatiga, etcétera.
Por ejemplo, en individuos con más de 0,1 % de alcohol en
sangre se comprobó que el tiempo de reacción aumenta alrededor del 25 %.
El gráfico 2 muestra los resultados de distintos ensayos en
personas con diferentes contenidos de alcohol en sangre. En él
se muestran los tiempos de reacción en función del porcentaje
de alcohol en sangre.
1.0
i
i
I
I
35
DE FRENADO
Máxima posible
•
0.9
íñ 0.8
~
.!!!. 0.7
1:
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0.5
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«
I
Jóvenes Personas
Mayores
~ 0.2
w
el
o 0.1
a.
:E
w
¡:::
Estímulos
.10 .15 .20 .25
.30
.35 .40 .45
PORCENTAJE DE ALCOHOL EN SANGRE
Gráfico 2: Tiempos de reacción VS. contenido de alcohol en sangre.
Fuente: Traffic Accident Reconslructioll.
No se ha podido comprobar científicamente que el sexo tenga efectos significativos sobre el tiempo de reacción.
En cuanto a la fatiga, si bien está comprobado que con ella
aumenta el tiempo de reacción, no ha sido posible cuantificar dicha influencia por la dificultad de establecer grados de fatiga.
Con respecto a la edad, la declinación de las facultades
neuromotoras se ve compensada con la experiencia, la que hace
disminuir el tiempo de las etapas de detección, identificación,
evaluación y decisión. Esto se hace evidente en los valores obtenidos para personas mayores o jóvenes, según que el estímulo
sea esperado o no. El Gráfico 3 muestra valores medios y máximos y mínimos posibles.
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Cientitico-tvtecentco
I
Jóvenes
Estímulos
Inesperados
I
Personas
Mayores
Esperados
Gráfico 3: Tiempos de reacción para estímulos esperados e inesperados en
jóvenes y personas mayores.
Fuente: Traffic Accident Reconstruction.
Numerosos ensayos se han practicado a fin de determinar el
tiempo de percepción y reacción total apropiado para cada circunstancia, todos ellos de difícil implementación, ya que hubo
que desechar los resultados obtenidos en el ensayo propiamente dicho, considerando solamente los valores arrojados en comportamientos posteriores, a fin de tomar por sorpresa a los conductores, y así lograr resultados reales.
Con todos ellos, se puede concluir que:
Si la reacción es refleja, insumirá un tiempo muy corto, entre 0,10 y 0,20 segundos. Se trata de aquellas respuestas
involuntarias a estímulos, como son los actos instintivos resultantes de la percepción de una situación peligrosa inminente.
Si la reacción es de tipo simpie, es decir que requiere respuestas conocidas, en situaciones esperadas, para las que se tiene experiencia, el tiempo de percepción y reacción total es corAccidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
36
MARÍA
GRACIELA
to; para la mayoría de los conductores, alrededor de 0,40 segundo. Un ejemplo de este tipo de reacciones es la detención cuando la luz del semáforo cambia a amarillo, o el vehículo que circula adelante prende las luces de stop. No hay etapas de identificación, evaluación ni decisión, ya que se trata de una respuesta casi mecanizada como todas aquellas que se presentan normalmente durante la conducción.
Si la reacción es compleja, como ocurre en la mayoría de
los accidentes, el tiempo de percepción y reacción total puede
llegar hasta 1,30 segundo. Este es el caso donde se presentan
situaciones inesperadas, y cuya decisión se efectúa entre las respuestas posibles habituales, como por ejemplo ante el ingreso
inesperado de un vehículo a la carretera, tener que decidir si
frenar o acelerar. Están presentes todas las etapas de la percepción-reacción, aunque pueden encontrarse superpuestas.
Se dice que la reacción es discriminatoria,
cuando se solicitan respuestas no habituales, dado que las habituales no son
posibles y en consecuencia se requiere mayor información que
la inmediatamente disponible para tomar la decisión, como por
ejemplo cuando un conductor en una autopista no está seguro y
debe decidir si abordar la próxima salida para conducirse al
destino deseado o no, o cuando algo en el vehículo o sobre la vía
hace un ruido repentino, originando una reacción inapropiada
que puede provocar una situación más seria.
En este tipo de reacciones,
el tiempo de percepción y
reacción total puede alcanzar 1,5 segundo o valores superiores. A fin de aportar un valor medio se puede considerar un
tiempo de 2 segundos.
El tiempo de percepción y reacción que se utiliza para el diseño geométrico difiere del considerado para la reconstrucción de
accidentes, pues para el diseño se trabaja con márgenes de seguridad que llevan 'a alcanzar valores mayores que para la reconstrucción de accidentes. A modo de ejemplo se mencionan las Normas de Diseño Geométrico de la Dirección Nacional de Vialidad
donde para la maniobra de detención se adoptan valores desde 2
a 2,9 segundos, dependiendo de la zona que se atraviesa. En reconstrucción de accidentes, donde el hecho lamentablemente ya
ocurrió, sólo puede determinarse si ocurrió por errores o demoAccidentes
LA MANIOBRA
BERARDO
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
37
DE FRENADO
ras en la reacción, en la percepción o en la respuesta mecánica,
y en consecuencia se manejan esos valores solamente para determinar si el accidente fue físicamente evitable o no.
La determinación del tiempo de percepción y reacción para
cada caso en particular, debe ser estimado por el investigador
en base a las circunstancias existentes; si bien la bibliografía
sobre el tema es abundante, muchas veces es contradictoria y se
hace dificultosa su aplicación, pues se ha encontrado que se asignan diferentes denominaciones a iguales intervalos de tiempo,
con lo que se complica la determinación.
3.2.
ROZAMIENTO
y ADHERENCIA
Existe rozamiento cuando dos cuerpos están en contacto y
con movimiento relativo entre sus respectivas superficies.
Puede definirse al rozamiento como la fuerza de resistencia
al movimiento entre dos superficies en contacto.
El fenómeno de rozamiento es muy complejo y si bien existe
rozamiento en todos los estados de la materia, para este tema
sólo se tratará el rozamiento entre sólidos.
En términos generales, el coeficiente de rozamiento es la
relación entre la fuerza tangencial (paralela a la superficie)
aplicada a un objeto deslizándose sobre una superficie y la fuerza normal (perpendicular a la superficie) sobre el objeto.
El diagrama típico que permite una fácil interpretación, se
muestra en la figura 11.
Para el caso de superficies horizontales, el diagrama se simplifica, como muestra la figura 12.
En este diagrama simplificado el coeficiente de rozamiento
/J, es simplemente la relación entre la fuerza horizontal requerida para deslizar el objeto y el peso del objeto.
(4)
/J,=FIP
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
38
MARíA
GRACIELA
N
LA MANIOBRA
BERARDO
Fuerza Normal
Figura 11: Fuerzas actuantes sobre un objeto que se desliza
sobre plano inclinado.
N
-
Movimiento
F
p
Figura 12: Idem figura anterior sobre superficie horizontal.
En reconstrucción de accidentes de tránsito, se reconocen
tres tipos de rozamiento:
- rozamiento estático
- rozamiento dinámico
- rozamiento por rodadura (o resistencia por rodadura)
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Cientitico-Mecenico
39
DE FRENADO
Esta última se refiere a la resistencia que se origina cuando
un vehículo está "rodando" (sin frenar) y depende de la deformación de los cuerpos que ruedan.
Generalmente estos valores son muy bajos y se asume que
son insignificantes en la mayoría de los problemas de reconstrucción de accidentes.
Dados dos cuerpos en contacto a través de superficies planas, para lograr que comience un "desplazamiento"
relativo
entre ambos cuerpos, habrá que aplicar una fuerza tangencia],
que en una primera fase logrará solamente un desplazamiento motivado en deformaciones elásticas tangenciales, subsistiendo aún el ensamblamiento entre las dos superficies, mientras que en una segunda fase se lograrán desplazamientos mayores, adquiriendo el fenómeno características
del tipo de
frotamiento, donde la fuerza tangencial asume un valor constante.
En la primera fase la menor fuerza tangencial necesaria para
iniciar el movimiento, resultará directamente proporcional al
peso del cuerpo desplazado mediante un coeficiente denominado "coeficiente de rozamiento estático", mientras que en la segunda fase, la fuerza tangencial necesaria para mantener el desplazamiento con velocidad uniforme será proporcional al peso
del cuerpo a través de un coeficiente denominado "coeficiente
de rozamiento dinámico o coeficiente de rozamiento con deslizamiento".
En consecuencia, puede definirse el coeficiente de rozamiento estático como la fracción del peso (o fuerza normal a la superficie de contacto) que hay que aplicar al cuerpo en reposo para
que éste inicie su desplazamiento.
Fe == /-te . P
(5)
/-te == Fe / P
(6)
La resistencia por rozamiento estático es debida a que las
irregularidades de la superficie del cuerpo a ser desplazado se
encastran con las irregularidades de la superficie del cuerpo
sobre el que se apoya o superficie de apoyo.
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
40
MARÍA
GRAClELA
BERARDO
LA MANIOBRA
El coeficiente de rozamiento dinámico, también llamado
coeficiente de rozamiento con deslizamiento,
será pues la
fracción del peso que hay que aplicar al cuerpo que ha iniciado el movimiento, para que se mantenga con velocidad
uniforme ..
Fd = ¡ld. P
(7)
= Fd / P
(8)
¡ld
La resistencia por rozamiento dinámico es debida a que una
vez que se ha iniciado el movimiento relativo, las irregularidades de ambas superficies tienen peor encastre, lo que explica
que el coeficiente de rozamiento estático sea mayor que el coeficiente de rozamiento dinámico.
A modo de ejemplo, el Departamento de Ingeniería de Producto de Neumáticos Pirelli, en Brasil, ha arribado a los siguientes valores como consecuencia de numerosos tests realizados en
diferentes situaciones: "El coeficiente de rozamiento dinámico
para superficies asfálticas sudamericanas varía en términos generales de 0,73 a 0,84, siendo común adoptar el valor de 0,8, que
es muy próximo a las condiciones de la mayoría de las vías sudamericanas. El estático es de 1,1. Para el caso de vías húmedas,
han comprobado que el coeficiente de rozamiento dinámico es
cercano a 0,62 y el estático 1,0".
Por ser el coeficiente de rozamiento estático mayor que el
dinámico, es lógico que cuando se bloquean los neumáticos, sólo
se logre una disminución en la eficacia del frenado. De allí, la
importancia de la utilización de sistemas de frenos ABS (Antilock
Braking System), los que como su nombre indica impiden el bloqueo de los neumáticos, logrando con ello minimizar los efectos
negativos que esto produce sobre la eficiencia de la maniobra
de frenado.
Cuando un vehículo frena sin llegar a bloquear sus neumáticos, los neumáticos ruedan sin resbalar, las ruedas giran rodando; la zona que está en contacto con la superficie de apoyo no
tiene movimiento relativo con respecto a ésta, entonces el rozamiento es de tipo estático.
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericial
Cientifico-Mecánico
DE FRENADO
41
Cuando se bloquean los neumáticos aparece un movimiento
relativo entre la superficie de rodamiento y la zona de aquéllos
que está en contacto con ella, por lo que el rozamiento es de
tipo dinámico.
El valor límite que marca el fin de un estado y el comienzo
de otro depende de las características de los materiales de los
cuerpos que se ponen en contacto.
En frenados violentos, el tiempo que transcurre entre el comienzo del frenado y el bloqueo total de la primera rueda es
generalmente muy corto; en consecuencia, el tiempo en que se
presenta el rozamiento estático es corto, más aún si se lo compara con el tiempo total en que un vehículo está deteniéndose.
Los coeficientes de rozamiento no son constantes físicas, pues
dependen de numerosas variables, lo que dificulta su determinación experimental.
Cuando un vehículo frena, el esfuerzo de frenado se reparte
entre el eje delantero y el eje trasero, según una relación que
depende de las características del frenado.
Figura 13: Distribución de pesos en una maniobra de frenado.
El pavimento ejerce una fuerza hacia atrás sobre los neumáticos, mientras que la parte más alta del vehículo tiende a
continuar en su dirección (por inercia). El peso se va hacia adelante y las ruedas traseras se alivianan, alcanzándose una distribución del peso de hasta el 70 % adelante y sólo 30 % atrás.
Por ello en el proceso de frenado los neumáticos delanteros se aplastan más y aumenta la superficie y fuerza de adhesión
ACCidentes de tránsito
- Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
42
MARÍA
GRACIELA
LA MANIOBRA
BERARDO
contra el suelo. Esto explica la importancia de la distribución
de las cargas estáticas por eje, especialmente en los vehículos
comerciales.
DE FRENADO
43
Para que se produzca el frenado debe cumplirse que:
Tl<¡ld.Pl
T2 < ud . P2,
f
Y
siendo:
¡ld = coeficiente
Pl= peso sobre
P2= peso sobre
--~~.~
de rozamiento dinámico
eje delantero
eje trasero
FRENADA
~
I
s
1ir
I
!lit
Neumático
*:W
Wi.
delantero
El esfuerzo de frenado utiliza como punto de apoyo la adhepor tal aquel fenómeno por el cual una rueda en rodamiento transmite a la calzada, a través de las zonas
de contacto recíproco, las fuerzas tangenciales que provocan o
limitan la circulación.
Comúnmente se denomina adherencia a la fuerza tangencial
con que el terreno reacciona sobre la rueda (especialmente en
la maniobra de frenado).
Se reconocen dos tipos de adherencia:
Adherencia longitudinal: Se refiere al sentido longitudinal
en relación al movimiento.
Adherencia transversal: Involucra a todas las ruedas que
están sometidas a una fuerza normal al plano de circulación.
rencia, entendiendo
",;'
$
Normal
Frenado
Figura 14: Aplastamiento de los neumáticos en el proceso de frenado.
Llamando (d) a la relación constante del reparto, el esfuerzo de frenado delantero TI será:
Cuando no se verifican las condiciones de adherencia
pueden presentarse dos situaciones que deben distinguirse:
• Que una rueda patine: es el caso en que la rueda gira sobre la
calzada sin cambiar de lugar (no se produce movimiento e interesa al par motor)
• Que una rueda resbale: ocurre cuando se mueve sin girar (la
fuerza corresponde a un par de frenado)
longitudinal,
Tl=d.m.a
(9)
donde m = masa= P/g = peso total del vehículo actuando en su
centro de gravedad / aceleración de la gravedad
a = valor de deceleración
y el esfuerzo de frenado trasero T2 será:
T2=(l-d)
(10)
m. a
Accidentes
Cuando no se verifican las condiciones de adherencia transversal, puede ocurrir que:
• Se prOduzca derrape; es el caso en que ocurre resbalamiento
transversal
de tránsito - Análisis
Pericia! Cientifico-Mecánico
ACCidentes de tránsito
- Aná!isis
Pericia! Científico-Mecánico
44
MARíA
GRACIELA
BERARDO
LA MANIOBRA
Es de destacar la importancia de la verificación de las
condiciones de adherencia especialmente
en el proceso de
frenado, ya que cuando caen las condiciones de adherencia y
se pasa al estado de patinamiento
o resbalamiento,
el conductor poco experimentado
se enfrenta a una situación de
difícil resolución.
Se puede decir entonces, que la eficacia del frenado está
limitada por la adherencia de las ruedas al camino. La utilización total de la adherencia de las ruedas durante el movimiento
sin deslizamiento, asegura una eficacia máxima.
Para una rueda con una cierta carga P de valor constante,
no sujeta a ninguna fuerza tangencial de tracción o frenado, circulando con movimiento uniforme, se verifica que:
L=2.
n
Cf=
(L -
2.
n . r.
Adherencia
(11)
siendo:
x
bJ
-¡;;
·ü
experimentalmente midiendo la longitud recorrida para un determinado número
de giros, siempre en ausencia de toda fuerza tangencial)
n= número de vueltas realizadas por el neumático para recorrer la distancia L
L>2.n.
1- (2.
n.
r . n/
(13)
L)
c:
QI
en
c:
7/
n¡
-------
-
1
~
~
Patinamiento
Resbalamiento
----
I
vv----
1
·
------
e
(2)
7/
QI
:::¡
LL
7/
W
o
Ante un esfuerzo de frenado, la circulación deja de ser con
movimiento uniforme y comienza a ser una circulación con movimiento variado, verificándose que:
=
*
~
LL
L= Longitud de calzada recorrida
r= radio de rodadura. (Puede determinarse
L
El análisis de estos fenómenos se hace a partir de la interpretación del proceso empírico descripto en el Gráfico 4.
En el gráfico se ha representado en abscisas el coeficiente
de frenado (coeficiente de deslizamiento para el caso de aceleración) y en ordenadas la fuerza tangencial de deceleración.
Las curvas corresponden a dos casos típicos: la primera (1)a
una calzada rugosa y áspera y la segunda (2) a una superficie
lisa, ambas en estado seco.
1"
.r.n
n) /
45
DE FRENADO
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Coeficiente de frenado C,
P=cte.
Gráfico 4: Fuerza tangencial Fx vs. Coeficiente de Frenado Cf.
(12)
r.n
siendo:
L= longitud recorrida durante el frenado
Entonces, durante el frenado, la diferencia entre Ly (2.ti. r. n) es
mayor a O.
Se define como coeficiente de frenado Cf al cociente entre
dicha diferencia y la longitud L:
Accidentes
de tránsito
- Análisis
Pericia/
Cientffico-MecánicO
Ambas curvas, para valores de coeficiente de frenado Cfentre
Oy 0,2 presentan características de proporcionalidad entre las
fuerzas tangenciales y los coeficientes. Para valores de coeficientes de frenado mayores a 0,2, las dos curvas presentan cornPortamientos diferentes.
Analizando la curva 1, se observa que para un valor de
Cf==0,2,se obtiene un valor máximo de la fuerza tangencial, valor que comienza a disminuir hasta llegar a Cf= 1, donde se alACCidentes de tránsito
- Aná/isis
Pericia/
Cientffico-Mecánico
46
MARíA
GRAClELA
canza un valor sensiblemente inferior a ese máximo. Esta curva
logra así, definir el límite de adherencia (fuerza tangencia! correspondiente al punto a), a la vez que el valor Cf=0,2 permite
separar zonas muy diferentes. Para Cf < 0,2, estamos en presencia de adherencia, mientras que para Cf> 0,2, estamos en zona
de "escurrimiento" (la rueda patina o resbala).
El coeficiente de adherencia queda definido por el cociente
entre la fuerza tangencial máxima y la carga P
En efecto, cuando el esfuerzo tangencial ha alcanzado el
valor máximo (punto a) se pasa inmediatamente al escurrimiento
total (punto e) sin posibilidad de obtener deslizamientos intermedios entre Cf = 0,2 YCf = 1.
Para retornar a las condiciones de adherencia es necesario
disminuir la fuerza tangencial hasta un valor menor al máximo,
y recién entonces la rueda vuelve a rodar en las condiciones de
adherencia (punto b) para valores de Cfmenores a 0,2.
En la curva 2, en cambio, cuando se sobrepasa el valor de
coeficiente de frenado que limita la zona de proporcionalidad,
el valor de la fuerza tangencial continúa creciendo lentamente,
o corno máximo manteniéndose prácticamente constante hasta
Cf=1. Aquí el límite de adherencia está dado por el valor de la
fuerza tangencial correspondiente al escurrimiento total, es decir, por el límite de rozamiento rasante.
En general, el límite de adherencia en el caso 2 es notablemente inferior no sólo al de adherencia del caso 1, sino también
al límite de rozamiento rasante.
Hasta aquí, se ha hecho referencia al coeficiente de adherencia longitudinal.
Pero cuando larueda está solicitada por una fuerza normal
a la dirección del movimiento, la trayectoria de la rueda adquiere una desviación angular A respecto a su plano ecuatorial,
que a su vez provoca una deformación de la impronta en el sentido de dicho movimiento.
Dicha impronta al modificar la distribución de las presiones, genera un par que tiende a producir el giro del plano ecuatorial en el sentido del movimiento.
Este fenómeno recibe la denominación de deriva y la desviación angular de la trayectoria A, ángulo de la deriva.
Accidentes
LA MANIOBRA
BERARDO
de tránsito - Análisis
Periciet Científico-Mecánico
47
DE FRENADO
~(¡lli
Figura 15: Fenómeno de deri va.
Fuente: El frenado el! vehículos automotores.
El proceso empírico correspondiente
es el que se analiza en el Gráfico 5.
Derrape
Adherencia
>-
I~
al fenómeno de deriva
-I+~----
~ 100rl----r-------¡-------,---===~~====~
I
I
I
I
I
~
~
~> 75 r----~--~
e
~
-1
I
.~
~ 50r----7r---~~--~---~---~
~
~
~
~ 25
5°
10°
Angulo
15°
20°
de deriva
Gráfico 5: Fuerza transversal Fy vs. ángulo de deriva
A.
El diagrama muestra una proporcionalidad entre los esfuerzos transversales y los ángulos de deriva, para ángulos de deriva
cercanos a los 5°. Esta zona puede considerarse como que presenta condiciones de adherencia.
A partir de dicho límite, los ángulos de deriva aumentan
rápidamente hasta llegar al derrape total (A= 90°), para un valor
Accidentes de tránsito
- Análisis Pericial Científico-Mecánico
¡I.,
48
MARÍA
GRAClELA
BERARDO
LA
casi constante de la fuerza transversal, sin que pueda definirse
claramente el límite entre adherencia y derrape.
Las experiencias realizadas en bancos de prueba permiten
afirmar que el desarrollo de la curva de la figura anterior, para
un determinado neumático y tipo de calzada, depende de la carga vertical que actúa sobre la rueda y de la presión de inflado
del neumático: El aumento de la carga estabiliza la rueda disminuyendo la deriva mientras que el incremento de la relación carga/ presión de inflado, tiende a aumentar la deriva.
MANIOBRA
p== presión
unitaria (dP/dA)
vertical
e= coeficiente de rigidez elástica
11==deformación
Mientras que si el neumático se comporta como una cámara
de fluido Ypor lo tanto la presión ejercida sobre la calzada es
igual a la presión interna, constante en todos los puntos de la
impronta, subsistirá una relación elástica, con otra constante de
proporcionalidad que denominaremos k.
(15)
P==k·11
3.3. COEFICIENTE DE FRICCIÓN
Estudios experimentales realizados con neumáticos sobre
calzadas permiten afirmar que el coeficiente de rozamiento real
entre rueda y calzada no se identifica ni con el coeficiente de
rozamiento estático ni con el coeficiente de rozamiento dinámico. Esto se debe a que para llegar a esas conclusiones se
asumió que el peso del cuerpo superior y la fuerza tangencial
aplicada sobre él, se distribuían uniformemente en la impronta
(área de contacto), cosa que no ocurre en la realidad, ya que
la presión unitaria varía en todo el área de la impronta y que
sólo el neumático sufre una deformación vertical pues se considera la calzada como un material rígido. Además, se ha comprobado que en un mismo instante y dentro de una misma impronta pueden presentarse puntos en los cuales se verifica el
rozamiento estático y otros en los cuales se verifica el rozamiento dinámico.
Si el neumático se comporta como un cuerpo elástico, es
válida la relación de proporcionalidad
entre la deformación
vertical y la presión de contacto en cada punto del área, siendo
en consecuencia:
p= c·11
(14)
para
Accidentes
de tránsito - Aná!isis
Pericia! Científico-Mecánico
49
DE FRENADO
En el caso de neumáticos reales, la distribución de la presión adquiere valores intermedios.
Dado que se ha comprobado mediante tests de frenado violento, que el bloqueo de las ruedas ocurre aproximadamente a
0,5 segundos de aplicados los frenos, la cantidad de tiempo que
la fricción estática puede ser considerada es muy pequeña comparada con el total del tiempo de detención.
Por ello, a los fines de reconstrucción
de accidentes, no
existe motivo suficiente para tener en cuenta la fricción estática y se considera solamente el coeficiente de rozamiento
dinámico.
Los valores determinados por diversos experimentadores
para los coeficientes de fricción a utilizar son muy numerosos y a
menudo contradictorios, pues además de la multiplicidad de variables que influyen en su valor, son diferentes los métodos empleados en los distintos experimentos para su determinación.
El coeficiente de fricción puede determinarse por:
- Test de deslizamiento con el vehículo del accidente o un
vehículo semejante. Este método es poco aplicable en nuestro
medio, dada la imposibilidad material de conseguir el vehículo
involucrado o uno semejante.
- Test de deslizamiento de un neumático. Si bien su realización no demanda costosos equipos, no es de gran aplicación en nuestro medio dada la diferencia temporal entre la
fecha del accidente y su reconstrucción
por parte de personal idóneo, lo que origina que normalmente la superficie de
Accidentes de tránsito
- Análisis
Pericia! Científico-Mecánico
50
MARíA
GRACIELA
LA MANIOBRA
BERARDO
rodamiento haya sufrido modificaciones (repavimentaciones,
conservaciones, etc.).
- Usar valores de coeficiente de fricción de reparticiones
públicas para la vía bajo análisis, si los hubiere. Tampoco es
común en nuestro medio encontrar los valores de coeficientes
de fricción para una amplia red vial.
- Usar valores de coeficientes de fricción de tablas y realizar sobre ellos los ajustes que sean necesarios. Este es el más
común, pero requiere de un acabado conocimiento de las variables que pueden actuar modificando dicho coeficiente, para poder determinar su valor real.
El método a utilizar dependerá de variables tales como:
costo, tiempo, posibilidad de interrupción del tránsito y seguridad.
El coeficiente de fricción varía con el tipo y condiciones de
la calzada y el neumático, con las condiciones atmosféricas y
ambientales, con el estado de conservación de los neumáticos y
del vehículo, con la habilidad y pericia del conductor, etc.; todo
ello hace que sea compleja la exacta determinación de estos
valores.
A los fines de ordenar las variables, se considerará que el
coeficiente de fricción puede variar en función de :
a) - Tipo de textura superficial de la calzada y edad
b) - Presencia de agua, hielo o nieve sobre la calzada
c) - Tipo de neumáticos, estado y presión de inflado
d) - Temperatura ambiente
e) - Velocidad del vehículo
a) - Tipo de textura superficial de la calzada y edad
Existen diferentes escalas de clasificaciones de las superficies de las calzadas; una de ellas, por ejemplo, la confeccionada
por el Laboratorio Central de Puentes y Carreteras de Francia
categoriza las superficies de las calzadas según un coeficiente
H.S. (profundidad media de los intersticios). Este coeficiente se
Accidentes
de tránsito - Análisis
Periciel Científico-Mecánico
51
DE FRENADO
obtuvo tras practicar el ensayo denominado "método de la arena", por el cual se extendía una cantidad de arena de
granulometría cerrada hasta llegar a adquirir lisura. El H.S. se
determinó como la relación entre la cantidad de arena extendida y la superficie ensayada.
Con este método se determinaron las siguientes categorías
de superficies de las calzadas:
Categoría
Categoría
Categoría
Categoría
Categoría
A
B
C
D
E
HS~0,2mm.
0,2mm<HS~ 0,4mm
0,4mm<HS~ 0,8mm
0,8 mm < HS~ 1,2 mm
HS > 1,2mm
Textura
Textura
Textura
Textura
Textura
muy fina
fina
media
gruesa
muy gruesa
A continuación, se estableció el valor de HS medio para cada
tipo de revestimiento.
Por ejemplo, las carpetas asfálticas tipo mortero, al ser de
textura fina, abarcan las categorías A, B y C. (Al ser de textura
fina, y por lo tanto presentar poca rugosidad, cobra más importancia el dibujo del neumático).
Las carpetas tipo concreto tienen una rugosidad superficial
variable, estando comprendidas dentro de las cuatro categorías
(B, C, D y E).
Las calzadas de hormigón abarcan especialmente las categorías B y C.
Los tratamientos bituminosos superficiales presentan buenas condiciones de adherencia. Están comprendidos generalmente en las categorías D y E.
En el gráfico 6 se muestran los resultados de los ensayos
realizados por el Laboratorio Central de Puentes y Carreteras
de Francia para carpetas asfálticas nuevas, tipo mortero y tipo
concreto, en estado húmedo, para neumáticos lisos o con dibujo, en función de la velocidad (Krn/h),
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
52
MARÍA
Carpeta
c:
:2
0.80
GRACIELA
Asfáltica
Carpeta
Tipo Mortero
,
LA MANIOI3RA
BERARDO
Otros estudios efectúan otra clasificación en función de la
textura, definiendo la macrotextura y la microtextura como se
indica en la figura 16.
Para esa clasificación, se obtuvieron los resultados de resistencia al deslizamiento en función de la velocidad, mostrados
en el gráfico 8.
Asfáltica
Tipo Concreto
u
u
:E
•.. •..
0.60I
<Il
"O
•.. •..
•.. •..
•.. •..
<Il
c:
0.40I
<Il
r.
'(3
'to
0.20
o
•..•.. •..
r-.
Lisa
Pulida
Lisa
Aspera
1-40
80
120
O
Velocidad
Referencias:
Neumát.
Gráfico 6: Coeficiente
40
---0&
120
- - - - - - Neumát.
para carpetas
húmedo,
80
(km/h)
liso
de fricción
en estado
en función
asfálticas
.
-o-D-
con dibujo
Rugosa
Pulida
Rugosa
Aspera
nuevas, tipo mortero
de la velocidad.
Figura
16: Clasificación
en función de la textura.
~ 1,0
En el Gráfico 7, se muestran los resultados de los mismos
ensayos para carpetas nuevas de hormigón y tratamiento bituminoso, en estado húmedo, para neumáticos lisos y con dibujo,
en función de la velocidad (Km/h),
z
UJ
....J
.._.. -r--
~ 0.8
0,6
¡zCl
Hormigón
0.80
-, -,
Tratamiento
Bituminoso
--I~ --
0.60
... -,
: 0,4t-~
§ 0,2
(/)
ü
iñ
UJ
o::
1---
...
•..
I~ ---80
---
Gráfico 7: Coeficientede
bituminoso,
O
40
80
120
liso
- - - - - - Neumát.
con dibujo
fricción para carpetas nuevas de hormigón y tratamiento
en estado húmedo,
Accidentes
o
20
Gráfico 8: Resistencia
0.20
120
Neumát.
L-~-~~~~+===¡:~~~
40
60
80
100
120
140
VELOCIDAD (Km/h)
Velocidad (km/h)
Referencias:
<,
0.40
diferentes
40
1
.................
....J
O
Microtextu ra
Macrotextura
I~
I
o
y tipo concreto,
•.. •..
•..
53
DE FRENADO
al deslizamiento
vs. velocidad
texturas.
La continua circulación del tránsito sobre la calzada provoca una disminución de las condiciones de adherencia, por pérdida de la rugosidad.
Según el tipo de áridos empleado en la calzada, variará el
comportamiento al desgaste. El Road Research Laboratory em-
en función de la velocidad.
de tránsito - Análisis
Pericial
Cientifico-Mecánico
para
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
54
MARÍA
GRAClELA
BERARDO
plea un aparato de pulimento
acelerado
para estudiar dicho
comportamiento,
comprobando
que por ejemplo, las rocas
calcáreas, son las que registran coeficientes
más bajos; por lo
general las rocas de grano fino terminan puliéndose, arrojando
en consecuencia
bajos valores de adherencia.
Se ha comprobado
que materiales
de textura discontinua
dan en general valores de adherencia más constantes durante su
período de uso.
No obstante, la mayoría de los ensayos para determinar
coeficientes de fricción se han realizado sobre calzadas sin desgaste considerable,
ya que en la práctica aparece de muy difícil
valoración la edad de la calzada, además de haberse comprobado que la disminución
en las condiciones de adherencia
con el
desgaste es poco significativa,
comparada
con la intervención
de las otras variables.
b) - Presencia
de agua, hielo o nieve sobre la calzada
La presencia de agua, hielo o nieve sobre la calzada, provoca una disminución del coeficiente de fricción neumático-calzada, hecho que se hace más notable a medida que la calzada es
más lisa y los neumáticos pierden su dibujo.
En la Figura 17 se ven las diferentes condiciones de contacto entre una rueda en movimiento y una superficie mojada, pudiendo distinguirse así 3 zonas:
Zona 1: lámina continua, no hay contacto
Zona 2: lámina discontinua,
contacto parcial
Zona 3: contacto con adherencia
LA MANIOBRA
-,
•
-::::::::::::::::::::::.-::::.c:._
':. .".".".".. .".",".".. ." ....
Sentido
55
DE FRENADO
de la marcha
'NEUMATICO
_ ...••.•... ---------
_"=======-_-:..-_".".".. ."."."."... '::::
.. .".". .".". . .
LAMINA DE
AGUA
.::': ~
~
~
«
«
«
z
z
z
N
N
N
O
O
SUPERFICIE DE
RODAMIENTO
O
Figura 17: Condiciones de contacto entre una rueda en movimiento
y una superficie mojada.
Al hablar de "presencia de humedad en la calzada", se está
entendiendo
que se trata de láminas de agua de muy poco espesor, donde se presenta un fenómeno de deslizamiento
viscoso de
agua entre el neumático y la calzada solamente en una parte del
área de contacto.
Cuando la lámina de agua es considerable
(para espesores
del orden de los 5 mm) y la velocidad del vehículo es elevada, se
dificulta la expulsión del agua, produciéndose
una elevación
hidrodinámica
de la rueda, perdiéndose
el contacto entre el
caucho de los neumáticos y la superficie del camino (podría decirse que los neumáticos se apoyan sobre el agua). A este fenómeno se lo conoce con el nombre de "hidroplaneo".
El hidroplaneo
es prácticamente
independiente
del tipo
de revestimiento
de la calzada, pero muestra su influencia
sobre el coeficiente
de fricción a medida que aumenta
la
velocidad.
Según Moyer, con la presencia de humedad sobre la calzada, se ha comprobado
que a velocidades
de 60 Km/h, el coeficiente de fricción disminuye un 50 % para calzadas rugosas y un
65 % para calzadas lisas.
El dibujo de los neumáticos tiene por finalidad permitir una
rápida expulsión del agua, lo que se dificulta cuando tiende a
desaparecer.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
En el gráfico 9 pueden verse los resultados de ensayos realizados por el Road Research Laboratory, sobre calzada lisa, con
neumáticos con dibujo.
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
56
MARÍA
0.8
o
--
----
---
--------
Lámina Agua
Lámina Agua
f\.
0,2 mm.
2,6 mm.
0.20O
O
10
20
30
-,
----
~
40
LA MANIOBRA
BERARDO
---
0.6 O
0.4O
GRACIELA
50
--- "---
60
Velocidad
Gráfico 9: Coeficiente
de fricción
-- --1---
70
80
(Km/h)
vs. velocidad para distintos
espesores de la lámina de agua.
Se puede observar cómo varía el comportamiento del coeficiente en función de la velocidad, para calzadas mojadas, según
se trate de una lámina de agua de 0,2 mm o una lámina de agua
de 2,5 mm.
Puede verse que en el caso de la lámina de agua de 0,2 mm
de espesor, el coeficiente decrece paulatinamente a medida que
aumenta la velocidad, mientras que para lámina de agua de 2,5
mm. el valor del coeficiente cae bruscamente para velocidades
superiores a los 50 Km/h.
Otros ensayos (de S. Huschek) arrojaron los resultados que
se muestran en el gráfico 10, combinando algunas variables:
~
:.:
-----
6.0 I
al'"
l
I
~ 4.0 t-------""""<:""-IF'-<;;:-----..;::,,'"'<::;:---i
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(IJ
gj
--,:::-
••••
.•.........
2.0
~
:
,
Hidroplaneo'"
o
'g
40
"
"
....
....-::::::::_~80
~
.¡¡;
VELOCIDAD
120
(Km/h)
DE FRENADO
En el caso de calzadas con nieve, el valor del coeficiente
es muy bajo (del orden de 0,2/0,25), mientras que para calzadas
con hielo, este valor cae aún más, obteniéndose valores cercanos a 0,1.
El valor del coeficiente de fricción en calzadas con hielo es
independiente de la velocidad; el único caso en el que se registran aumentos del coeficiente de fricción proporcionales al
aumento de la velocidad, es para calzadas con nieve.
Los valores más bajos del coeficiente de fricción se encuentran para nieve compacta o hielo a temperatura del entorno de
cero grado centígrados, pues en esas condiciones, punto de
congelamiento o fusión, coexisten dos estados del agua, líquida
y sólida, y ante la presión ejercida por los neumáticos, se licúa
una capa superficial que lubrica el movimiento, al igual que con
los patines para el hielo. Estos valores pueden mejorarse, utilizando neumáticos especiales con clavos de tungsteno o cadenas
sobre los neumáticos.
En la Tabla 1 se muestran los valores del coeficiente de
fricción medio (neumático-calzada) para diferentes tipos de superficie de rodamiento, en estado seco y húmedo, recomendados por Víctor Irureta (''Accidento[ogía Via[ y Pericia"). Irureta
sostiene que "los ensayos de Reed y Keskin han demostrado que
para camiones o vehículos pesados, los valores medidos son del
orden del 70 % de los que surgen de la tabla anterior, para la
misma superficie (excepto para nieve o hielo, en los que se mantiene). Ello es debido a que en estos vehículos, usualmente se
usan neumáticos que no contribuyen totalmente al frenado, por
características de diseño (ejes libres, etc.) y como el peso se
distribuye en el total de los neumáticos en los que el vehículo se
apoya, la fuerza de resistencia al movimiento (rozamiento) que
cada rueda que sí frena, puede ejercer, es menor a la que ejercerían si sólo ellas soportasen el total del peso" .
<1J
el:
----
-
-
-
Pavimento
de hormigón
rugoso (Prof. textura
- Pavimento
de hormigón
liso (Prof. textura
0,7 mm)
0,3 mm)
Gráfico 10: Resistencia al deslizamiento con neumáticos lisos, para
pavimento de hormigón (rugoso y liso), en función de la velocidad.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
57
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericia! Científico-Mecánico
58
MARíA
GRAClELA
VALORES DEL COEFICIENTE
(NEUMÁTICOS
piso
Asfalto nuevo
Asfalto viejo
Asfalto resbaladizo
Concreto nuevo
Concreto viejo
Empedrado limpio
Ripio
Tierra dura
Tierra suelta
Arena si pavimento
Barro s/pavimento
Barro si empedrado
Nieve s/pavirnento
Hielo cristal
BERARDO
DE FRICCION
- PISO)
LA MANIOBRA
MEDIO
seco
húmedo
0,85
0,70
0,5
0,85
0,70
0,60
0,6
0,65
0,50
0,45
0,45
0,40
0,30
0,15
0,60
0,55
0,35
0,55
0,55
0,40
0,65
0,70
0,55
0,30
0,30
0,25
0,20
0,07
59
rior a 0,6), ya que su diferencia (entre neumático liso y con dibujo) a la.misma velocidad, es del orden de tan sólo 7 % a favor de
los neumáticos nuevos.
Pero se advierte una diferencia importante en el comportamiento de los neumáticos nuevos o viejos para calzadas en estado mojado.
La Tabla 2 muestra los resultados publicados en "El Automóvil - Cálculo de Piezas", de M. Boisseaux, donde se puede observar cómo varía el coeficiente de fricción, según se
trate de neumáticos nuevos o viejos, para distintos tipos de
calzada y estado.
N aturaleza y estado de la carretera
Estado
Naturaleza
Asfalto de grava gruesa
Asfalto medio
Asfalto compacto
Tabla 1: Valores del coeficiente de fricción medio para diferentes tipos de superficie de rodamiento, en estados seco y húmedo.
Fuente: Accidenlología Vial y Pericia.
DE FRENADO
Hormigón compacto
Asfalto
seco
mojado
seco
mojado
seco
mojado
seco
mojado
fangoso
helado
Neumáticos
Viejos
Nuevos
0,9
0,7
0,8
0,65
0,6
0,65
1,0
07
0,15
<0,10
0,9
0,50
0,8
0,55
0,6
0,30
1,0
050
0,10
<0,10
c) - Tipo de neumáticos, estado y presión de inflado
Los neumáticos con caucho más duro, más resistente, de mayor performance, aportan coeficientes de fricción más elevados
que los neumáticos de caucho normal.
N o obstante, estudios realizados en 1989 han demostrado que
no existen diferencias significativas en los coeficientes de fricción desarrollados por los neumáticos comunes y por los radiales.
También se ha comprobado que el coeficiente de fricción no
está influido por el desgaste de los neumáticos para elcaso de
calzadas rugosas en estado seco con un coeficiente alto (supeAccidentes de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
Tabla 2: Coeficiente de fricción según naturaleza y estado de la calzada, para
neumáticos nuevos y viejos.
El Centro de Investigaciones de Carreteras de Bélgica, realizó ensayos sobre calzadas con superficies lisas (con coeficientes bajos), para neumáticos lisos y con dibujos, demostrando que
la diferencia entre coeficientes para neumáticos lisos o con dibujo crece a medida que disminuye el coeficiente de fricción de
la calzada.
Por ejemplo, se obtuvo que para calzadas con un coeficiente
Accidentes de tránsito - Análisis Pericial Científico-Mecánico
(f)
MARíA
de 0,4, la diferencia entre el coeficiente para neumáticos lisos y
con dibujo podía alcanzar el 28 %.
Cuando la superficie de rodamiento es lisa, el dibujo de los
neumáticos
cobra especial importancia,
especialmente
por su
participación
en el drenaje del agua superficial.
Se ha comprobado que el coeficiente disminuye ligeramente cuando la presión de inflado de los neumáticos
aumenta, ya
que una presión de inflado superior a la normal reduce el área de
contacto; pero dado que esta variación es muy pequeña y que en
la reconstrucción
de accidentes habitualmente
no se cuenta con
este dato, se asumirá que la presión de inflado no tiene incidencia
en la determinación
del coeficiente de fricción.
d) -Temperatura
61
LA MANIOBRA DE FRENADO
GRACIELA BERARDO
ambiente
Está comprobado que el coeficiente de fricción disminuye
cuando la temperatura
aumenta.
Un incremento
de la temperatura
ambiente de 27 grados,
disminuye el coeficiente en 0,1, en el caso de carretera limpia
y seca.
El Centro de Investigaciones
de Carreteras de Bélgica realizó ensayos sobre una calzada de hormigón a lo largo de un día
en el cual se registró una amplitud térmica de casi 17 grados,
con mediciones
cada 2 horas, obteniendo
una variación en el
coeficiente de 0,08. Los resultados pueden observarse en el gráfico siguiente:
Reed
and Keskin en su trabajo "Vehicular
Response to
concluyen que: para una diferencia de temperatura de 7°C a 27°C sobre superficie asfáltica seca, el coeficiente de fricción solamente decrece 0,10 y sobre superficies
húmedas, esta diferencia es aún menor.
Emergency Braking"
e) -Velocidad del vehículo
A medida que aumenta la velocidad del vehículo, disminuye
el coeficiente de fricción. Esta premisa se acentúa para el caso
de neumáticos lisos sobre calzadas con superfictes lisas y húmedas.
Investigadores
en Ohio, arribaron a la siguiente conclusión
(publicada en "Improvements
of Methods for Determining
PreCrash Parametersfrom
Skid Marks"), con iridependencia
del estado de los neumáticos
y el tipo y estado de la superficie
de
rodamiento:
el valor (en promedio) del coeficiente cae rápidamente cuando la velocidad (antes del frenado) se encuentra entre 16 y 48 Km/h, mientras que esta caída se hace más leve para
velocidades entre 48 y 96 Km/h. Estas conclusiones
se muestran
en el gráfico siguiente.
Z1.20
o
13
Sd1.10
i!:
W
01.00
•...
W
Z
.g
UJO,90
13
0.48
¡¡:
'(3
.g
u.
W
00,80
<.>
0.46
0,701
Ql
"C
2
.~ 0.42
e
I
I
"
0.44
32
••
..
I
BO
96
VELOCIDAD (Kmlh)
Gráfico 12: Valores promedio del coeficiente de fricción en función de la velocidad.
~ 0.40
u
19
23
27
31
35
Por otro lado, Collins sugiere aplicar factores
para el coeficiente de fricción donde la velocidad
accidente es mayor que 64 Km/h.
39
Temperatura °C
Gráfico 11: Coeficiente de fricción vs. temperatura
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Cientffico-Mecánico
de reducción
esperada del
62
MARÍA
GRACIELA
LA MANIOBRA
BERARDO
Los resultados de ensayos efectuados sobre calzadas de distinta rugosidad, en estados seco y húmedo, se muestran en el
Gráfico 13, donde se puede apreciar que para igual tipo de calzada, el coeficiente de fricción disminuye más rápidamente con
la velocidad cuando la calzada está húmeda. Igualmente puede
advertirse que el coeficiente cae más rápidamente con la velocidad a medida que se pierde la rugosidad de la superficie de
contacto.
A modo de resumen, se adjunta la Tabla 3 (de Baker, J. Stannard)
que muestra los coeficientes según el estado y tipo de superficie de
rodamiento, para diferentes rangos de velocidades.
COEFFICIENTS
o
o
~
u..
OFFRICTION
r--r--
1'--.
r-:
~ 0,6
W
Z 0,4
W
Ü
tE
CALV
0,2
o
o
pACO
C~
o
CAL
t:::----
C
1'r-,
1--
1-
o
ZADA
20
~
----
-
LZAD
DARl
GOSA
RUGO
AMO
DESCRIPTION
OF
ROAD SURFACE
ECA
~DA
I---f. ~LZAD
r--
LISA ~ UMED
;AL
AL"ul
A
ON HI LO
40
VELOCIDAD
60
(Km/h)
80
100
No obstante, las disminuciones en el coeficiente de fricción
obtenidas en los ensayos especialmente para el caso de calzadas rugosas son pequeñas, dentro de los entornos de velocidades
habituales en accidentología.
Cuando se quiera obtener un valor con mayor precisión, la
bibliografía aconseja utilizar la expresión de Limpert:
= 110 -
v. V
(16)
donde
110
= coeficiente de fricción a bajas velocidades
velocidad de deslizamiento (Km/h)
v= coeficiente de decrecimiento,
cuya dimensión es la unidad de la velocidad a la inversa: (h/Km)
V=
Accidentes
de tránsito - Aná!isis
Pericia! Científico-Mecánico
Lcss than
30 rnph
WET
More than
30 rnph
Less than
30 mph
To
More than
30 mph
From
To
From
To
From
To
From
PORTLAND CEMEN"
New, Sharp
Traveled
Traffie Polished
.80
.60
.55
1.20
.80
.75
.70
.60
.50
1.00
.75
.65
.50
.45
.45
.80
.70
.65
.40
.45
.45
.75
.65
.60
ASPHALT or TAR
New, Sharp
Travelled
Traffie Polished
Exeess Tar
.80
.60
.55
.50
1.20
.80
.75
.60
.65
.55
.45
.35
1.00
.70
.65
.60
.50
.45
.45
30
.80
.70
.65
.60
.45
.40
.40
.25
.75
.65
.60
.55
GRAVEL
Paeked,Oiled
Loose
.55
.40
.85
.70
.50
.40
.80
.70
.40
.45
.80
.75
.40
.45
.60
.75
CINDERS
Paeked
.50
.70
.50
.70
.65
.75
.65
.75
ROCK
Crushed
.55
.75
.55
.75
.55
.75
.55
.75
ICE
Smooth
.10
.25
.07
.20
.05
.10
.05
.10
SNOW
Paeked
Loose
30
.10
.55
.25
.35
.10
.55
.20
30
.30
.60
.60
.30
.30
.60
.60
1--
Gráfico 13: Coeficiente de fricción vs. velocidad para calzadas con
distinta rugosidad y distinto grado de humedad.
11
OF VARIOUS ROADWAY SURFACES
DRY
t--- t--
0,8
63
El coeficiente de decrecimiento V:=: 0,004 para deslizamiento en pavimento seco y V:=: 0,008 para deslizamiento en pavimento húmedo.
Z 1,0
Ü
DE FRENADO
Tabla 3: Coeficiente de fricción según el estado y tipo de superficie de rodamiento, para distintos rangos de velocidades.
Fuente: Tlie Traffic Accident luvestigation Manual.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericia! Científico-Mecánico
64
MARÍA
GRAClELA
BERARDO
LA MANIOBRA
En ella se puede advertir que por ejemplo en el caso de
pavimentos, se cuenta con un rango considerable de coeficientes dependiendo del material utilizado, estado y características
de la superficie. (Los valores indicados son promedio).
Se observa que los coeficientes más altos son sugeridos para
rango de velocidades más bajas.
Además, se advierte que el coeficiente decrece considerablemente para superficies húmedas.
En general, es muy raro encontrar coeficientes superiores a
0,90.
g=aceleración
FACTOR
DE FRENADO
O DECELERACIÓN
("Drag factor")
Es común encontrar este término en la bibliografía dedicada a procesos de investigación y reconstrucción de accidentes
de tránsito.
El factor de frenado o deceleración, designado norrnalmentej, está definido como la fuerza requerida para decelerar dividida por el peso del vehículo.
f=F/P
(17)
También se lo puede definir como la relación entre la aceleración del objeto y la aceleración de la gravedad, por lo que
el "drag factor" puede ser pensado como porcentaje de la aceleración de la gravedad
a=j. g
(18)
donde:
a= aceleración
del objeto; en este caso se trata de deceleración
del vehículo, por lo que debe incluirse el signo (-)
f=factor de frenado (adimensional)
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
6S
de la gravedad (9,8 m/seg-)
Despejando:
j=a/
g
Es común que se genere confusión entre la ecuación indicada para el coeficiente de rozamiento J1- (vista anteriormente
como ecuación 4) y la del factor j(ecuación 17).
I-I=FIP
3.4.
DE FRENADO
(4)
y
j=F/P
• (17)
Pero aunque las ecuaciones son iguales, ya se vio que
conceptual mente son diferentes: el coeficiente de rozamiento 1-1
se refiere a la fuerza frenante en el contacto neumático-calzada, mientras que el factor de frenadojse relaciona con la detención de todo el vehículo.
Los factores jy 1-1 serán iguales en loscasos donde todas las ruedas
estén bloqueadas y resbalando sobre superficie horizontal.
Sólo se hará referencia al factor de frenado en vehículos
automotores, ya que tanto las motocicletas y motos como los
camiones y trailers, presentan particularidades
que exigen un
tratamiento diferente.
En el caso de caída libre, donde la aceleración es igual a la
aceleración de la gravedad, el factor de frenado j es igual a lo
Analizando la posibilidad de que el factor jsea igual a 1, en
la ecuación (17), vemos que esto sólo se va a cumplir cuando la
fuerza de deceleración F sea igual al peso del objeto.
En conclusión, cuando el factor jes igual a 1, la fuerza sobre
el objeto es igual a su peso y la aceleración es igual a la aceleración de la gravedad.
Dado que el coeficiente j es la relación entre la aceleración del objeto y la aceleración de la gravedad y entonces puede ser expresado como porcentaje de la aceleración de la gravedad, cuando se lee: "el auto deceleró a 0,5 g", significa que la
fuerza frenante era igual a la mitad del peso del vehículo.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
(x5
MARÍA
3.4.1. Diferentes
GRACIELA
LA MANIOBRA
BERARDO
"drag factors"
Se ha visto que los factores f y ¡.L coinciden en los casos
donde todas las ruedas están bloqueadas y resbalando sobre superficie horizontal.
A continuación se analizan los casos donde debe calcularse el
"drag factor" para todo el vehículo, porque no puede tomarse el
mismo valor que el coeficiente de fricción en deslizamiento.
3.4.1.1. "Drag factor" cuando no se han bloqueado todas las
ruedas
En el punto 3.2 se vio que cuando un vehículo frena, el esfuerzo de frenado se reparte entre el eje delantero y el eje trasero, según una relación constante, que depende de las características del vehículo. Esto provoca un aumento de peso sobre las
ruedas delanteras
y una reducción
sobre las traseras,
alcanzándose una distribución del peso de hasta el 70 % adelante y sólo el 30 % atrás.
Cuando todas las ruedas están bloqueadas, no es necesario
hacer correcciones por la distribución de pesos. En este caso, el
"drag factor" para todo el vehículo será igual al coeficiente de
.fricción en deslizamiento.
Pero si no se produce bloqueo en todas las ruedas, un eje
tendrá "drag factor" diferente del otro, por la diferente distribución de pesos. Entonces no se puede asumir que el vehículo
frenó con un "drag factor" igual a las condiciones de rueda bloqueada (coeficiente de fricción en deslizamiento).
En este caso el "drag factor" para todo el vehículo deberá
calcularse aplicando la siguiente ecuación:
Jf
fd - xd Ud -ft)
1 - z (fd - ft)
donde:
xd= distancia horizontal del centro de gravedad,
desde el eje delantero como fracción decimal de la distancia
entre ejes
z= altura del centro de gravedad como fracción
decimal de la distancia entre ejes
En el caso de otro tipo de vehículos, por ejemplo, motos o
vehículos articulados, el drag factor adquiere connotaciones
especiales. Ocurre que a diferencia de los vehículos automotores, en esos otros tipos de vehículos, generalmente los conductores pueden optar por aplicar los frenos solamente sobre alguno
de los ejes.
3.4.1.2. "Drag factor" en superficie
no horizontal
En el caso de un vehículo deslizándose con todas sus ruedas
bloqueadas, sobre una superficie no horizontal, el drag factor
no es igual al coeficiente de fricción en deslizamiento.
El drag factor para superficies en rampa o pendiente está
dado por:
fp = (u + G) rJ 1 + G 2
(20)
donde:
fp = drag factor en rampa o pendiente
fl = coeficiente de fricción entre neumático y superficie de
rodamiento
G = % de pendiente o rampa, expresado como decimal (+)
según el sentido del gradiente
ó
(-),
(19)
A continuación se analiza un ejemplo, donde el coeficiente
de fricción ¡.L es igual a 0,80 y el vehículo en cuestión se desliza
por una pendiente muy pronunciada de -8 %. Reemplazando en
la ecuación anterior,
Jf= drag factor del vehículo
fd= drag factor en eje delantero
ft= drag factor en eje trasero
Accidentes
67
DE FRENADO
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
MARÍA
68
fP = (0,8 -
LA
GRACIELA BERARDO
(f)
MANIOBRA DE FRENADO
0,08) /;j 1+ (- .08)2 = 0,7177
Como el denominador es muy próximo a 1, se puede aceptar
una ecuación que sólo consista en el numerador de la anterior:
Jv= (¡..¡+ G)
(21)
para la cual, reemplazando los valores antes indicados, se
obtiene un factor fp igual a 0,72, lo que justifica la simplificación.
Figura 18: Datos para determinación
3.4.2. Determinación
de centro de masa de un vehículo.
de centro de masa de un vehículo
Datos necesarios:
-Peso sobre eje delantero (Pd) (de Especificaciones Técnicas)
- Peso sobre eje trasero (Pt) (de Especificaciones Técnicas)
- Distancia entre eje delantero y eje trasero (1)
- Radio de ruedas con neumático (r)
- Peso sobre un eje cuanto el otro eje es elevado a una altura h (Ph)
- Altura a la cual el eje es elevado para el pesaje en la
determinación del centro de masa (h),
- Peso total del vehículo (P)
En la figura 18 se muestran los datos necesarios:
Entonces: Id
sos, resulta:
=
x. 1, lo que expresado en función de los pe-
(22)
x =PtIP
El peso estático sobre eje delantero o trasero, puede
obtenerse ubicando solamente las ruedas delanteras del vehículo sobre una plataforma y pesándolo; luego se realiza lo mismo
con las traseras; la suma de ambos valores debe coincidir con el
peso total del vehículo.
Es decir que si la distribución de pesos de un vehículo es
dada como porcentaje del peso total sobre un eje, el centro de
masa del vehículo es el mismo porcentaje de la distancia entre
ejes, desde el otro eje.
Ubicación longitudinal
La ubicación longitudinal del centro de masa de un vehículo se define por la distancia de éste al eje delantero, expresada como fracción decimal de la distancia entre eje delantero y trasero (ld/l , según la denominación asignada en la
figura 18).
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
Ejemplo
Se trata de un Renault 18, cuyo peso aproximado total es de
1.000 Kgs.
La distancia entre ejes delantero y trasero es: 2,44 m (1)
Mediante el procedimiento indicado anteriormente se obtuvo un peso sobre eje delantero: 550 Kg, mientras que el peso
sobre eje trasero fue de 450 Kg.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
70
MARÍA
GRAClELA
BERARDO
LA MANIOBRA
La ubicación longitudinal del centro de masa se obtendrá
aplicando la ecuación (22):
71
se obtiene:
Iz ={[ 2,44.y 2,442
x=Pt/P
DE FRENADO
-
0,802 (600 - 550)) I (0,80 x 1.000)} + 0,33
Reemplazando:
x=4501 1000= 0,45
Id=:: x.1 =0,45.
z= Iz/l = 0,68 I 2,44 = 0,278
2,44 m = 1,098 m.
(medidos desde el eje delantero)
Ubicación transversal
Altura
Para determinar la altura del centro de masa de un vehículo
es necesario efectuar un pesaje sobre una plataforma apoyando
un eje y elevando el otro eje a una altura desde el piso aproximada a 1/3 de la distancia entre ejes del vehículo. Debe tenerse presente que al estar elevado el eje, y dado que el vehículo apoya
sobre sus ruedas, la altura que debe considerarse es igual a la
altura referida más el radio de la rueda con neumático.
La ecuación para obtener la altura del centro de masa cuando el eje elevado es el trasero, es:
I~
lz
En la mayoría de los vehículos la ubicación transversal del
centro de masa coincide con el punto medio del ancho de trocha
o separación entre tren derecho e izquierdo de ruedas.
Para aquellos casos excepcionales donde existan razones
para creer que la carga sobre el tren derecho es muy diferente
de la del tren izquierdo, se puede utilizar el mismo procedimiento
anterior pero pesando las ruedas derechas e izquierdas separadamente.
(Ph-Pd)
h .P
+r
(23)
La altura del centro de masa, expresada como fracción decimal de la distancia entre ejes, es:
z = Iz/l
h
Reemplazando con los valores del ejemplo anterior y para:
(altura a la que es elevado el eje trasero para el pesaje) = 0,80 m
Ph=600Kg.
Pd=550Kg.
r= 13"
Accidentes de tránsito - Aná!isis Pericia! Cientrtico-Mecánico
Accidentes de tránsito - Aná!isis Pericia! Científico-Mecánico
4.
VELOCIDAD INICIAL EN FUNCIÓN DE LA FRENADA
Identificación
~
y
análisis de la huella de frenado
Estimación de la velocidad
Aplicación de ecuaciones
Huellas de frenado irregulares
Huellas sobre superficies de distinto coeficiente de fricción
4.
VELOCIDAD INICIAL EN FUNCIÓN DE LA FRENADA
4.1. IDENTIFICACIÓN y ANÁLISIS DE LA HUELLA DE FRENADO
Analizando el diagrama del Gráfico 4, se ve que en la maniobra de frenado propiamente dicha, la resistencia aplicada al
giro de las ruedas tiene como límite el bloqueo (cuando se impide el giro de los neumáticos), en cuyo momento las bandas de
rodamiento dejan de rodar "agarrándose" al suelo y resbalan
frotando sobre él. En este caso se ha roto el estado de rozamiento estático entre rueda y calzada.
Como se vio en el capítulo anterior, cuando un vehículo
frena sin llegar a bloquear sus neumáticos, los neumáticos
ruedan sin resbalar, las ruedas giran rodando; la zona que
está en contacto con la superficie de apoyo no tiene movimiento relativo con respecto a éste, entonces el rozamiento
es de tipo estático.
Cuando se bloquean los neumáticos aparece un movimiento
relativo entre la superficie de apoyo y la zona de los neumáticos
en contacto con ella; entonces, cuando comienza el bloqueo, el
rozamiento se vuelve de tipo dinámico.
Un vehículo con las ruedas traseras bloqueadas, tiende a
"colear" (se cruza sobre la calzada con la consiguiente pérdida
de la estabilidad), mientras que si las ruedas bloqueadas son las
delanteras, pierde en parte la dirección, pues sigue avanzando
en recta.
Cuando ocurre el bloqueo de las ruedas, los neumáticos presentan la misma zona de contacto con la superficie de apoyo y
la energía cinética se transforma en calor en esa zona de contacto. Este calor provoca el ablandamiento del caucho del neumático, que por la fricción pierde partículas, las que depositadas sobre la superficie de rodamiento, dan origen a las huellas
de frenado.
Accidentes
de tránsito
. Aná!isis
Pericia! Cientffico-Mecánico
76
MARÍA
GRAClELA
VELOCIDAD
BERARDO
El fenómeno se inicia antes del bloqueo, cuando la disminución en la velocidad angular de las ruedas provoca un resbalamiento S, que indica cuánto más lentamente girará la rueda.
s = (wr-w)/wr
(24)
donde:
wr= velocidad angular de la rueda correspondiente
cidad del rodado
w= velocidad angular instantánea de la rueda
a la velo-
Reed y Keskin determinaron que desde que se empieza a
accionar el freno hasta que los neumáticos dejan huellas de frenado claramente identificables, se disipa entre el 15 % Yel30 %
de la energía cinética inicial.
Para la determinación de la velocidad inicial en función de
la frenada, se considera que la huella de frenado marca el comienzo del bloqueo porque aunque las huellas aparecen visibles muy poco antes del bloqueo total de las ruedas (menos de
0,1 segundo), no se comete un error trascendente al aplicar esta
simplificación.
Habitualmente no es fácil determinar el comienzo de la huella, dado que antes de la huella nítida aparece una huella difusa, cuya longitud depende de la potencia con que se hayan aplicado los frenos, no siendo posible determinar con exactitud ni
su comienzo ni su final.
También es común encontrar las huellas dejadas por las ruedas delanteras superpuestas con las traseras, complicando la
determinación de sus longitudes, o definir la presencia de huellas en número inferior a 4 y de diferentes longitudes.
Los estudios de Brown y Guenther, determinaron que no se
incurre en error significativo si se considera la longitud total de
la huella de frenado nítidamente visible, es decir, sin discriminar entre huellas simples o superpuestas, despreciándose las
huellas difusas.
Otra bibliografía recomienda tomar la cuarta parte de la
sumatoria de las longitudes de las huellas de deslizamiento encontradas, teniendo en cuenta la superposición de ellas, consiAccidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
INICIAL EN FUNCIÓN
DE LA FRENADA
77
derando que así se toma una longitud media (para vehículos de
cuatro ruedas).
Tal como demostraron Reed y Keskin, durante la máxima
eficiencia de frenado, se alcanza una deceleración del orden de
un 20% a 30% superior a la que ocurre cuando se bloquea.
Por ello, aparece razonable en la determinación de valores
de velocidad inicial, considerar como distancia de frenado la
longitud de la huella más larga.
(En el punto 4.2.2. se analizan casos particulares con huellas
de frenado irregulares).
En reconstrucción de accidentes, debe prestarse suma atención a la identificación del tipo de huella.iya que podemos encontrar huellas de frenado o huellas de derrape; en ambos casos
la fricción puede provocar el depósito de partículas de caucho
sobre el pavimento.
Estas se distinguen pues las huellas de frenado muestran
estrías longitudinales, mientras que Ías de derrape, presentan
estrías diagonales.
En la figura 19 se pueden ver claramente definidas las estrías longitudinales, lo que estaría indicando que se trata de
una huella de frenado.
En la Figura 20 se puede observar la oblicuidad de las estrías, lo que indicaría que se trata de una huella de derrape.
Figura 19: Huella de frenado.
Fuente: Tlie Traffic Accident Investigation Manual
Accidentes
de tránsito - Análisis Pericial Cientifico-Mecánico
78
MARÍA
GRACIELA
BERARDO
VELOCIDAD
Figura 20: Huella de derrape.
Fuente: Tire Traffic Accident Investigation Manual
INICIAL EN FUNCIÓN
DE LA FRENADA
79
Figura 21: Paso de huella de derrape a huella de frenado.
Fuente: The Traffic Accident lnvestigation Manual
Las huellas de derrape se originan cuando se practica un
giro con una velocidad superior a la velocidad denominada "velocidad crítica" Vc.
Vc=--J¡ . tt.R.g
(25)
donde:
)..tt= coeficiente
de fricción transversal
R= radio de la curva
g= aceleración
de la gravedad
Cuando un frenado se transforma en derrape o viceversa, se
puede determinar
la zona de transición por la modificación
de
las estrías de un tipo a otro.
En la figura 21 se observa que en M, las estrías diagonales
cambian a estrías longitudinales
P
D
Accidentes de tránsito - Aná!isis Pericia! Cientffica-Mecánica
No siempre se cuenta con huellas de frenado pues muchas
veces se reduce la velocidad del vehículo hasta su detención sin
dejar huellas.
Está demostrado
que la máxima eficiencia del frenado se
alcanza cuando el resbalamiento
S es del orden del 15 % y que
el bloqueo de las ruedas (donde S= 100%) disminuye esa eficiencia.
Por ello es aconsejable
tratar de evitar el bloqueo de las
ruedas, regulando
la presión que se ejerce sobre el pedal de
freno. Obviamente,
esto es muy difícil de llevar a la práctica
cuando el conductor se enfrenta a situaciones
que le obligan a
detener el vehículo en forma inmediata,
lo que se denomina
frenada de pánico o stop panic, en donde seguramente
su maniobra dejará huella. En esta situación, sólo se logrará reducir la
eficiencia del frenado y disminuir la direccionabilidad
del vehículo, limitando la posibilidad de cualquier maniobra de evasión. Esto ocurre porque las ruedas sólo pueden dirigir al vehículo
cuando se mueven. Si el vehículo está en marcha y las ruedas quedan bloqueadas, las ruedas no pueden dirigir al vehículo y el vehículo se moverá por inercia en la dirección que lleva.
El sistema de frenos ABS (definido anteriormente)
al impedir el bloqueo de las ruedas, no sólo consigue la máxima efiAccidentes de tránsito - Análisis Pericia! Científico-Mecánico
00
MARÍA
GRACIELA
BERARDO
VELOCIDAD
ciencia en la frenada, sino que también otorga estabilidad en la
conducción y conductibilidad que permite al conductor practicar alguna maniobra evasiva durante la maniobra de frenado.
Esto se logra manteniendo a las ruedas con un resbalamiento S
del orden del 15 %.
Como se ha comprobado que la máxima deceleración de una
frenada en calzada en estado seco, es alrededor de un 20 ó 30 %
superior a la que se produce cuando se alcanza el bloqueo, en
caso de confirmarse la maniobra de frenado sin dejar huella,
será suficiente con aumentar el coeficiente de frenado usual de
esa superficie en un 10 ó 15 %, dada la imposibilidad manifiesta
de mantener la máxima eficiencia del frenado en todo momento. (Estos valores de incremento en el coeficiente de frenado
usual, coinciden con los mínimos hallados en los tests del sistema ABS, donde el aumento del coeficiente responde al incremento en la eficiencia del frenado al no bloquearse los neumáticos).
INICIAL
EN FUNCIÓN
DE LA FRENADA
81
-La determinación del coeficiente de fricción o "drag factor" es el punto más dificultoso.
Para su determinación, se aconseja remitirse a los puntos
3.3. y 3.4. Ylos casos particulares presentados en el punto 3.4.1.
Si se toma un coeficiente de fricción de alguna tabla (método más común), deben realizarse los ajustes necesarios que
contemplen las variables que pueden haber modificado dicho coeficiente en las condiciones vigentes al momento del
accidente.
La velocidad así estimada representa la velocidad para deslizarse en la longitud de la huella hasta la detención. Pero si la
huella no concluye con la detención total y se produce una colisión, está indicando que la velocidad inicial era más alta. La
magnitud en que la velocidad inicial supera a la velocidad así
estimada depende de cuánta velocidad remanente quede al final de la huella (temas tratados en los Capítulos 5 y 6 ).
4.2.1. Aplicación de ecuaciones
4.2.
ESTIMACIÓN
A partir de 3 ecuaciones de Física Elemental, pueden establecerse diferentes formas de determinar la velocidad inicial
de un vehículo en la reconstrucción de accidentes.
DE LA VELOCIDAD
Para estimar velocidad a partir de las huellas de frenado,
deben determinarse dos factores de suma importancia:
"Longitud de la huella de frenada
*Coeficiente de fricción o "drag factor" de la superficie sobre la cual tuvo lugar el deslizamiento.
-La identificación de la huella de frenada y la medición exacta de su longitud, requiere la utilización prudente de las recomendaciones comentadas en el punto 4.1. y los casos particulares que se presentan en el punto 4.2.2.
Una vez determinada la longitud de la huella, debe deducirse la distancia entre ejes del vehículo, generalmente 2,70 a 3,00
m., hecho que se hace más relevante en vehículos largos, como
vehículos de transporte público o camiones.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Cientifico-Mecánico
Las 3 ecuaciones son:
Vf-Vi
a=---
d = Vi . t + Yz a.
Vf2
(26)
t
t2
(27)
= Vi2 + 2 . a . d
(28)
donde:
a=aceleración en m/segs
d= distancia en m
t= tiempo en segundos
Accidentes de tránsito - Análisis Pericia! Cientifico-Mecánico
82
MARÍA
GRAClELA BERARDO
YELOCIDAD
INICIAL EN FUNCiÓN DE LA FRENADA
Yi= velocidad
Yf=
inicial en m/seg
velocidad final en m/seg
Drag factor
f= a/g
En reconstrucción de accidentes de tránsito, es a menudo
interesante conocer la tasa a la cual los vehículos deceleran
desde el comienzo de la maniobra de frenado.
Si la distancia durante la cual el vehículo estuvo decelerando
es conocida, así como la tasa de deceleración, la velocidad inicial del vehículo puede ser calculada usando la siguiente ecuación (despejada de la ecuación 28):
Yi=-yyr-2ad
83
Deceleración
(m/segs)
Vehículos en punto muerto:
A menos de 30 Km/h
Entre 30 y 60 Km/h
A más de 60 Km/h
-0,10
-0,20
-0,39
-0,01
-0,02
-0,04
Vehículosfrenando con marcha alta:
A menos de 30 Km/h
Entre 30 y 60 Km/h
A más de 60 Km/h
-0,04
-0,05_
-0,08
-0,39
-0,48
-0,78
Detención gradual, frenado suave
-0,10
-0,98
(29)
donde cada factor tiene el significado expresado anteriormente.
La mayor dificultad se presenta cuando debe determinarse
la tasa "a" a la cual el vehículo decelera.
Como se vio en el punto 3.4., la tasa de deceleración de un
vehículo está relacionada a su "drag factor", mediante la aceleración de la gravedad.
a=f· g
(18)
siendo:
a= tasa de aceleración o deceleración (m/seg-)
f= "drag factor" (adimensional)
g= aceleración de la gravedad (rn/seg-)
El principal problema será entonces, determinar un "drag
factor" para el caso en estudio.
A modo de referencia, se muestran en la Tabla 410s valores
de "drag factor" (como porcentaje de la aceleración de la gravedad) y de deceleración que brinda Baker, J., para automóviles
en superficies horizontales.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico
Frenado normal, sin bloqueo
-0,20
-1,96
Tabla 4: Valores de deceleración para automóviles en superficies horizontales.
Fuente: The Traffic Accident Investigation Manual
Con fines ilustrativos se mencionan aquí los valores de
deceleración que se obtienen en frenados comunes con las cuatro ruedas y en caminos ásperos y secos, según el funcionamiento del sistema de frenos:
- Frenos en perfecto estado, a= 6 m/seg"
- Frenos en buen estado: 5 m/seg- Frenos en regular estado: 4 m/seg"
- Frenos en mal estado: 3 m/seg- .
Una maniobra de frenado con motor solamente, provee
deceleraciones que varían según la velocidad inicial, de 1 a 4
Km/h por segundo (0,27 m/seg- a 1,1 m/seg-)
Asimismo, la A.A.S.H.T.O. (American Association of State
Highway and Transportation Officials) define a los fines del diseño geométrico dos calidades de frenado:
- Frenado lento: con deceleraciones menores a 4 Km/h por
segundo (1,1 m/seg-)
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericial
Científico-Mecánico
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Tabla 5: Velocidades requeridas para detener un vehículo en Km/h
Fuente: Traffic Accident Recoust ructiou
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88
MARÍA
VELOCIDAD
GRACIELA BERARDO
4.2.2. Huellas de frenado irregulares
Al examinar un escenario después de un accidente, pueden encontrarse cuatro patrones diferentes de huellas de frenado.
1- Que no se encuentren huellas de frenado
Esto no está indicando que no haya existido maniobra de
frenado, sino que en caso de frenado, éste habría sido insuficiente como para bloquear las ruedas, o bien las marcas pudieron desaparecer antes que llegara el personal encargado de relevarlas. También pudo haber ocurrido que el vehículo haya estado equipado con sistema de frenos antibloqueo CAES),en cuyo
caso pueden dejarse o no huellas de frenada.
En este caso, la estimación de velocidad a partir de las huellas de frenado se vuelve incierta.
INICIAL EN FUNCiÓN DE LA FRENADA
89
Esto puede deberse a :
-Diferencias en el pavimento por el uso y desgaste o presencia de aceites, etcétera, que harán que bloqueen antes las ruedas que pisan sobre partes con menor coeficiente de fricción
-Diferencias en el peso sobre las ruedas (la rueda con menos
carga, bloqueará primero). Puede deberse a un desigual reparto
de cargas en el rodado o al inicio de una maniobra de evasión,
previo a la frenada, lo que provoca una transferencia lateral de
peso de un lado al otro del vehículo
-Diferencias en los radios de los neumáticos (la rueda con
menor radio bloqueará primero)
Si los frenos son aplicados en forma brusca, la fuerza frenante
bloqueará, casi instantáneamente todas las ruedas; si el freno es
aplicado gradualmente, es muy probable que en la mayoría de los
casos se obtengan diferentes longitudes de huellas.
4- No todas las ruedas han dejado huella
2- Huellas de todas las ruedas de semejante longitud
Esto se aplicaría al caso donde ninguna de ellas supera en
más del 5% a la más corta. Esto indica que la totalidad de las
ruedas fueron bloqueadas en el mismo momento y que la totalidad del vehículo resbaló. En este caso debe tomarse la mayor
de las marcas para definir la distancia de detención y el efecto
del resbalamiento determinará que el "drag factor" sea igual al
coeficiente de fricción, para estimar la velocidad.
3- Se observan longitudes muy diferentes entre las marcas
de las distintas ruedas
Si todas las ruedas dejan marca quiere decir que el sistema
de frenos fue capaz de bloquear todas las ruedas y que el conductor pudo aplicar suficiente presión al pedal para causar dicho bloqueo.
Puede ocurrir que algunas ruedas hayan bloqueado antes
que otras.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial
Cientitico-Mecénico
Cuando no todas las ruedas dejan marca, puede haber ocurrido que:
-Todas las ruedas hayan frenado, pero algunas no suficientemente como para bloquear la rueda
-Algunas ruedas no hayan frenado
En tal caso, habrá que investigar por qué esa rueda no frenó. Pudo deberse a:
-Fallas en el sistema de frenos
-Una rueda que no tiene freno, por ejemplo una rueda de
trailer pequeño
-Una rueda que tiene freno pero que no fue usado, por ejemplo en el caso de ruedas en combinación de trailer y tractor, con
frenos del trailer controlados independientemente
Esto puede averiguarse mediante inspecciones al vehículo
y/o requiriendo al conductor la información de los frenos que
fueron accionados.
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericia'
Cientffica-Mecánica
5X)
MARÍA
GRACIELA BERARDO
En los casos 3 y 4, deben realizarse ajustes para obtener la
huella completa equivalente.
Para la estimación de velocidades en el caso de huellas irregulares (especialmente casos 3 y 4), comúnmente se plantean
dos hipótesis:
• Tomar la longitud promedio de las huellas.
• Adoptar la huella más larga.
Hipótesis 1
• Tomar la longitud promedio de las huellas
En el caso de contar con cuatro huellas de diferente longitud, en vehículos de cuatro ruedas (caso 3), consiste en tomar la
cuarta parte de la sumatoria de las longitudes de las huellas de
deslizamiento encontradas, considerando que así se toma una
longitud media.
Esto implicaría asumir que hubo un frenado con bloqueo
completo de las cuatro ruedas en una distancia igual a la longitud promedio de las huellas.
En el caso de tener menos número de huellas que número
de ruedas (caso 4), hay quienes sostienen que las ruedas que no
dejan marca no contribuyen al frenado, entonces igualmente
habría que dividir la longitud total por 4 en el caso de vehículos
con 4 ruedas. Pero esto no es correcto, pues con la excepción de
aquellos casos en los que se verifiquen fallas en el sistema de
frenos, la rueda que no deja huella está indicando que no se
bloqueó, y por lo tanto, lejos de no contribuir al frenado, seguramente colaboró con el mismo en mayor medida que las ruedas
que alcanzaron el bloqueo. Por lo menos, podemos suponer que
lo hicieron en igual medida.
Entonces, esta hipótesis consistiría en dividir la sumatoria
de las longitudes de las huellas por el número de huellas, salvo
que se verifiquen fallas en el sistema de frenos en la o las ruedas que no dejaron huella.
Accidentes de tránsito - Análisis
Pericia! Científico-Mecánico
VELOCIDAD
INICIAL EN FUNCiÓN DE LA FRENADA
91
Este planteo brinda valores de velocidades menores a los
reales. Es una hipótesis conservadora.
Hipótesis 2
• Adoptar la huella más larga
Usar la huella de mayor longitud como base para la estimación de la velocidad supone asumir que todas las ruedas
frenaron, en una longitud igual a la mayor de ellas y que el
frenado sobre las ruedas que no dejaron marca-fue el mismo
que si los neumáticos hubieran estado resbalando, aunque
esto no sea totalmente cierto. Como se ha visto anteriormente es posible que una rueda que no deja marca, esté utilizando un mayor coeficiente de fricción y contribuyendo más al
frenado que otra rueda del mismo vehículo que está resbalando y dejando marca.
Recordemos las experiencias de Reed y Keskin, las que demostraron que en el momento de máxima eficiencia de frenado
se produce una deceleración 20 % a 30 % mayor que la que ocurre a partir del bloqueo.
Por todo esto, aparece razonable considerar" la longitud de
la huella más larga como distancia de frenado, para determinar
valores de velocidad inicial, aunque debe tenerse presente que
este planteo brinda valores de velocidades más altos, nada conservadores.
Si se aplican estos conceptos a un caso práctico, se advierte
que mientras más dispersión existe entre las longitudes de las
huellas, mayor es la diferencia en los valores de velocidades
obtenidos, según las dos hipótesis planteadas. En efecto, esto se
puede comprobar si se calcula, por el método indicado, para
huellas de las siguientes longitudes:
Longitud
Longitud
Longitud
Longitud
huella
huella
huella
huella
1: 30 mts
2: 20 mts
3: 18 mts
4: 15 mts.
Accidentes de tránsito - Aná!isis Pericia! Científico-Mecánico
92
MARÍA
GRACIELA
VELOCIDAD
BERARDO
Aplicando la hipótesis 1 (tomar longitud promedio de las
huellas), se obtiene una longitud de huella de (83mts./4) =
20,75 mts.
Se utiliza la ecuación (29):
Vi='>/Vf2-2ad
donde Vf=O
a=¡.¡x g=O,75 x 9,8 =7,35
Reemplazando
y resolviendo, se obtiene:
Vi = 17,46 mlseg
Si se utiliza la segunda hipótesis (adoptar la huella más larga), el cálculo debe hacerse con una longitud de huella de 30
mts.
Reemplazando y resolviendo:
Vi = 21 mlseg (la diferencia con la velocidad obtenida en la
aplicación de la hipótesis 1 es de aproximadamente 20 %)
Si se aplica el mismo procedimiento para huellas de longitudes diferentes pero con menor dispersión, se comprueba que
la diferencia en las velocidades obtenidas según las hipótesis 1
o 2 difieren en menor proporción.
Longitud
Longitud
Longitud
Longitud
de
de
de
de
huella
huella
huella
huella
1:
2:
3:
4:
20 m
22 m
24 m
26 m
Asumiendo hipótesis 1, se calcula con longitud
La velocidad así obtenida es:
=
23 m.
Vi = 18,38 m/seg
Accidentes
de tránsito - Aná!isis Pericia! Científico-Mecánico
INICIAL
EN FUNCIÓN
DE LA FRENADA
Mientras que para la hipótesis 2, se calcula con longitud
26 m, y la velocidad obtenida es:
Vi= 19,55 mlseg
93
=
(6 % de diferencia)
Todo esto indica que cuando la dispersión entre las longitudes de huellas no es elevada, puede utilizarse cualquiera de las
hipótesis (en el caso de cuatro huellas dejadas por vehículos de
cuatro ruedas).
Pero cuando las longitudes de las huellas difieren considerablemente, cada caso deberá ser tratado en particular, dividiendo la longitud total de huella en secciones según la cantidad de huellas que presenten, y estimando un drag factor para
cada sección. Para algunas secciones donde se presenten menos
de cuatro huellas, deberá determinarse el "drag factor" como se
indicó en el punto 3.4.1.1. ("drag factor" cuando no se han bloqueado todas las ruedas), donde cobra importancia la distribución de los pesos.
El "drag factor" para ruedas que no dejan huella debe manejarse como rango de valores, entre el valor correspondiente
a la resistencia por rodadura y el de resbalamiento. El valor
exacto surgirá de las investigaciones acerca de la posible aplicación de los frenos y su funcionamiento.
Entonces, el frenado parcial debe considerarse en dos etapas: una primera distancia correspondiente al resbalamiento con
un "drag factor" basado en el coeficiente de fricción y otra distancia con un coeficiente estimado dentro de un posible rango.
Si todos los frenos son aplicados de igual forma y no hay
nada que indique una falla en el funcionamiento del sistema de
frenos, se puede inferir que aunque las huellas sean irregulares,
todas las ruedas contribuyeron al frenado.
El rango de valores entre los que puede moverse el "drag
factor", puede limitarse si se consideran algunas referencias que
pueden brindar las mismas huellas.
Por ejemplo, si una marca es hecha de un solo lado del vehículo y esta marca es bastante recta, está indicando que el frenado fue semejante sobre ambos lados del vehículo. Con frenados
significativamente diferentes, el vehículo tendría que haber
desviado. Sin tal desvío, el drag factor de las ruedas sobre el
Accidentes
de tránsito - Aná!isis Pericia! Científico-Mecánico
94
MARÍA GRACIELA BERARDO
lado donde no hay marca puede ser considerado el mismo que el
"drag factor" sobre el lado que dejó marcas.
Contrariamente, si hay un viraje con huellas de un solo lado
del vehículo, se puede inferir que el frenado fue desparejo. Entonces el rango de posibles valores para el "drag factor" debe
reflejar esta diferencia, teniendo en cuenta la dirección del
desvío.
Si las marcas de los neumáticos continúan derechas en toda
su longitud, puede asumirse que las ruedas frontales bloquearon primero, pues si las ruedas traseras hubieran bloqueado
mientras las delanteras estaban rodando, el vehículo habría girado durante la última parte de la huella.
Si el vehículo gira durante la última parte de la huella, la
huella más larga no debe ser considerada, ya que se estaría exagerando la distancia sobre la cual el vehículo resbaló. En tal
caso, es conveniente determinar el centro de masa del vehículo
a fin de estimar la longitud de resbalamiento como la distancia
movida por el centro de gravedad del rodado.
Algunas veces hay marcas muy definidas del lado derecho o
izquierdo del vehículo pero no se puede establecer si corresponden a las ruedas frontales o traseras, o a ambas.
Si la trayectoria de las ruedas traseras es casi coincidente
con la trayectoria de las ruedas delanteras, puede resultar complicado definir dónde comienza cada huella separadamente;
habrá que asumir una posibilidad mínima y máxima que brindará un rango de velocidades en la estimación final.
En la mayoría de los casos, los informes brindados por personal de Policía Judicial que actúa en el momento de ocurrido
el accidente, indican por ejemplo: "Había una huella de 15
metros de longitud". No se menciona cómo fue tomada la medida. No es posible saber si dicha longitud corresponde a la distancia entre comienzo de huella de neumático delantero y final
de huella de neumático trasero o bien a la longitud desde comienzo a final de huella de neumático trasero o delantero. En
el primer caso, la medida tomada indicaría que la huella era de
15 metros menos la distancia entre ejes del vehículo, mientras
que en el segundo caso, la longitud total de la huella habría sido
15 metros.
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VELOCIDAD INICIAL EN FUNClÓNDE LA FRENADA
95
Ante la incertidumbre, ambos casos deberían ser considerados y de este modo, se ampliaría el rango de valores posibles
para la velocidad a estimar.
4.2.3. Huellas sobre superficies de distinto coeficiente de fricción
Es común encontrar huellas que se desarrollan sobre superficies de distintos coeficientes de fricción. En esos casos se aplica la misma ecuación (29)
Vi = ~Vf2-
2 ad
Pero el cálculo debe efectuarse desde la posición final hacia atrás, en sentido contrario a la trayectoria seguida por el
vehículo, hasta llegar al punto de comienzo de la maniobra de
frenado.
Las longitudes de huellas sobre diferentes superficies quedan definidas por el punto donde el centro de gravedad del vehículo cruza el borde de la vía. La velocidad inicial para cada
sección es la velocidad final obtenida para la sección siguiente,
según el sentido de análisis (contrario al de la trayectoria del
vehículo).
Se analiza el ejemplo visto anteriormente, pero considerando que los 30 metros que se habían indicado para huella de frenada ocurren 10 metros sobre banquina de pasto y 20 metros
sobre pavimento; el cálculo debe hacerse como sigue:
Primer paso (tramo sobre banquina de pasto)
(29)
Vi=~Vf2-2adl
donde
Vf=O
a = f1 x g = 0,40 (para pasto) x 9,8 = 3,92
longitud
Reemplazando
de huella sobre pasto di = 10 metros
y resolviendo, se obtiene:
Vi = 8,85 m/seg
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%
MARíA
GRACJELA
BERARDO
Esta velocidad inicial Vi es la velocidad final de la ecuación del tramo siguiente (20 metros sobre pavimento)
Vi = -JVf2- 2 a d,
donde
5. FRENADA
------------,----.'
SEGUIDA DE IMPACTO
(29)
Vf = 8,85 m/seg
a
= Il x g = 0,75
longitud
Reemplazando
Vi = 19,29 m/seg
(para pavimento)
x 9,8
de huella sobre pavimento
= 7,35
d2 = 20 metros
y resolviendo, se obtiene:
= 69,4
Kmlh
De la comparación de este valor (19,29 m/seg), con los 21 mi
seg (75,6 Km/h) obtenidos anteriormente al considerar toda la
huella sobre pavimento, se deduce que como el pavimento tiene
un coeficiente mayor que el pasto, colabora en mayor medida
con la detención del vehículo. Entonces, a igualdad de longitud
de huellas sobre diferentes superficies de rodamiento, la velocidad inicial será mayor para la superficie que brinda mayor
coeficiente de fricción.
Deformación de los vehículos
Estimación de la velocidad remanente
Accidentes
de tránsito - Análisis
Pericial Científico-Mecánico