INGENIERIA AUTOMOTRIZ

El centro de gravedad

Qué es? Para qué sirve?

La preocupación máxima de todo fabricante es lograr un vehículo cuyo comportamiento sea irreprochable , en principio los factores que inciden en el comportamiento del vehículo dependen de tres variables que son :

Posición del centro de gravedad, eje tractor, y diseño de suspensión.

El centro de gravedad o baricentro es un punto teórico, imaginario (no está marcado en lugar alguno de la carrocería) variable (su posición se modifica en función de los diversos pesos que se introducen en el vehículo) y en el que se aplican teóricamente todas las fuerzas que actúan en el vehículo, en resumen es aquel punto donde se podría suspender un vehículo y mantendría el equilibrio. La posición idónea del baricentro de un vehículo es el centro geométrico del mismo , y con los elementos de mayor peso (motor , caja de cambios , diferencial) lo más agrupado posible sobre ese punto teórico. Entonces hasta acá en resumen “El auto ideal sería aquel donde el centro de gravedad (lateral y vertical) estuviera en el centro del auto, esto agregado con una buena suspensión nos daría un vehículo muy neutral y fácil de maniobrar a altas velocidades” (Pero ya que el motor tiende a estar en la parte delantera del auto (con la excepción claro del MR2, NSX, Lambo’s, Ferraris, y otros con motores traseros o al centro) el centro de gravedad se ubica más adelante).

Naturalmente que no siempre es posible esta distribución de los pesos , por habitabilidad y estructura del vehículo. Esta distribución de los pesos sobre el centro de gravedad va a determinar un factor importante del comportamiento del vehículo : su momento polar o lo que se conoce comúnmente como SUBVIRACIÓN o SOBREVIRACIÓN . Un vehículo es subvirador o sobrevirador según su comportamiento en trayectoria curva.

SUBVIRA cuando se va de trompa y SOBREVIRA cuando se va de cola , cuando el eje longitudinal del vehículo gira sobre el baricentro (centro de gravedad) , si gira en el mismo sentido que la curva SOBREVIRA , y si es en sentido contrario a la curva SUBVIRA. Esta característica en uno u otro sentido o su neutralidad (comportamiento ideal) es importantísima desde el punto de vista de la seguridad.

Entre más alto se encuentre el centro de gravedad, mayor transferencia de peso (carga vertical) ocurre. Para entender mejor esto piense en un Karting donde el centro de gravedad está muy al centro y es muy bajo lo que se traduce en mejor estabilidad, y una Van o Mini Van donde el centro de gravedad es muy alto y los convierte en vehículos muy inestables.

Algo que se puede hacer para mejor la suspensión en términos de transferencia de peso es claro, reducir el peso. A menor peso, menor transferencia del mismo.

Un poco de Física básica para comprender algo mejor las reacciones del automóvil.

De acuerdo, para manejar un vehículo no es necesario ser científico de la NASA. Sin embargo, para conducir con un poco de seguridad sí que resulta útil tener frescos algunos conceptos básicos, muy elementales, sobre lo que supone mover un objeto a una cierta velocidad y pretender que su ruta se ajuste al trazado que le proponemos.

Lo primero que hay que tener en cuenta es que un coche se mueve porque nosotros se lo ordenamos. Si no le hacemos nada, el coche se queda como estaba: quieto en su lugar de estacionamiento. Otra cosa es que se nos lo lleve la grúa municipal. Pero quitando estas excepciones, un vehículo sólo se mueve por nuestra voluntad.

El coche reacciona a nuestras acciones como conductores. Por eso no tiene sentido decir que “el coche se nos va”. Cuando un coche “se va”, hay que pensar que algo le habremos hecho para que se vaya. Cuanto más claros tengamos algunos de los principios físicos que rigen al poner un cuerpo en movimiento, mejor sabremos elegir nuestras acciones para tener controladas las reacciones de nuestro vehículo.

Cuando un objeto se pone en movimiento influye sobre él una fuerza llamada la inercia. Dicho de forma llana, la inercia es la resistencia que opone el objeto a detenerse. Poniendo un paralelismo, sería lo que “tira de nosotros” cuando nos lanzamos por una pendiente, intentamos parar en seco y nos resulta imposible sin precipitarnos hacia adelante. Esa inercia puede afectar a su movimiento en un plano longitudinal (en la dirección de la marcha), transversal (perpendicular a la dirección de la marcha) o vertical (lo cual no siempre significa perpendicular al suelo). En cualquier caso, hay que tener en cuenta que, como ocurre con las fuerzas, la inercia sólo sabe moverse en línea recta, por lo que no entiende de curvas. Dicho de otra forma, una inercia longitudinal excesiva al inicio de una curva es una mala compañera de viaje. Y si es transversal, también.

La inercia será mayor cuanto mayor sea la energía cinética que acumule el vehículo en movimiento. Y esta energía depende de la masa del vehículo y la velocidad a la que se desplace. La fórmula que define esta energía es Ec=1/2mv2 (con perdón), lo cual significa, sencillamente, que cuanto más pesa un vehículo (cuanto mayor es su masa), más energía cinética acumula. Y cuanto mayor es su velocidad, mucho mayor es esa energía cinética. El hecho de que la velocidad se multiplique por sí misma (en la fórmula aparece elevada al cuadrado) indica que cuando este factor aumenta se disparará la cantidad de energía cinética que acumule el vehículo.

Hay que tener en cuenta que la energía ni se crea ni se destruye, sino que se transforma. Por eso, para que un vehículo se detenga, habrá que transformar toda la energía cinética que haya acumulado al moverse. Normalmente esta energía se transforma en calor por efecto de la fricción de los elementos de frenado, por el rozamiento de las ruedas contra el asfalto y por el rozamiento de toda la carrocería contra el aire que la rodea.

Cuanta más energía acumula un vehículo, más espacio necesitará para transformar su energía cinética hasta detenerse.

Lógico, ¿verdad? Y si sufre una colisión, los daños que experimente el vehículo serán mayores, puesto que la energía cinética se transformará de forma violenta mientras el vehículo reduce su velocidad de forma precipitada.

Dicho de otra forma: el hecho de que un coche pese más que otro no garantiza una mayor seguridad, puesto que la masa del vehículo es uno de los factores determinantes en la acumulación de energía cinética.

...