COMO AFECTA AL COCHE UNA DISMINUCIÓN EN MASA NO SUSPENDIDA. Tocho
Considero interesante ver como afecta al comportamiento del coche, su frenada, agarre en curvas, agilidad......el incrementar o disminuir peso en su masa NO supendida.
Primero de todo, empezaremos diciendo que se considera masa NO suspendida y masa suspendida en un coche.
MASA NO SUSPENDIDA:
En un coche con suspensión, la
masa no suspendida está constituida por la masa de la amortiguación, ruedas y otros componentes directamente conectados a ellos, como rodamientos, neumáticos, amortiguadores y los frenos del vehículo si están incluidos fuera del chasis.
MASA SUSPENDIDA:
La masa del cuerpo y otros componentes soportados por la suspensión constituyen la masa suspendida.
hay una regla que dice que sumarle a las ruedas 4kg de peso es como sumarle 16kg al coche, 4 veces más.
En definitiva: 1 gramo en una rueda equivale aproximadamente a 4 gramos en el coche.
Aquí la explicación:
Aumento del momento de inercia de las ruedas:
Aumentar en 1Kg el peso de cada rueda significa que el coche pesa 4Kg más, pero hay que tener en cuenta un factor: las masas que se encuentran en rotación como las ruedas, el volante de inercia etc.
son mucho más sensibles a los aumentos de masa. De hecho, hay una regla que dice que sumarle a las ruedas 4kg de peso es como sumarle 16kg al coche, 4 veces más. Además de la inercia lineal hay que sumarle otra inercia más: el momento de inercia. El momento de inercia o inercia rotacional es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo. Más concretamente el momento de inercia es una magnitud escalar que refleja la distribución de masas de un cuerpo o un sistema de partículas en rotación, respecto al eje de giro. El momento de inercia sólo depende de la geometría del cuerpo y de la posición del eje de giro; pero no depende de las fuerzas que intervienen en el movimiento.
El momento de inercia desempeña un papel análogo al de la masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme: la masa es la resistencia que presenta un cuerpo a ser acelerado en traslación y el Momento de Inercia es la resistencia que presenta un cuerpo a ser acelerado en rotación. Esto quiere decir que para hacer girar una rueda hay que aplicarle un par de fuerzas, y cuanto mayor sea la inercia rotacional o momento de inercia, más costará acelerarla.
Lo curioso del momento de inercia es que depende no sólo de la masa de la rueda, sino también de su tamaño. Se calcula de la siguiente manera:
I = m*r*r donde r es el radio
Pongamos un ejemplo:
Vemos 4 bolas que giran alrededor de un eje. Las verdes pesan solo 5Kg y están cerca del centro de giro, y las rojas pesan más y están más lejos.
El momento de inercia de las dos bolas verdes sería: (5kg*2)*0,5m*0,5m = 10kg*0,25m^2 = 2,5kgm^2
El momento de inercia de las dos bolas rojas sería: (10kg*2)*1m*1m = 20kg*1m^2 = 20kgm^2 ¡8 veces mayor que las bolas verdes!!!
La suma total de los momentos de inercia sería: 2,5kgm^2 + 20kgm^2 =
22,5kgm^2
Veamos otro caso:
Aunque la masa total del sistema es exactamente la misma que en el caso anterior, el momento de inercia ahora es de
15kgm^2
Lo que se aprende de estos ejemplitos es que cuanto más alejada del centro esté la masa, mayor será el momento de inercia. Las ruedas de perfil bajo tienen las llantas tan grandes que la garganta de la misma está muy cerca del borde, por no mencionar que suelen pesar una barbaridad, algunas pesan más de 25-30kg. El resultado es que al motor le cuesta una barbaridad hacerlas girar, y para frenar los frenos tienen que trabajar mucho más de lo normal, aumentando la distancia de frenado. Para los automóviles, hay que tener en cuenta también el diámetro total de la rueda, pues cuanto más distancia pueda recorrer la misma en un solo giro, menor serán las revoluciones por minuto que desarrollará a determinada velocidad. Por ejemplo, las ruedas de camión pesan mucho, pero la llanta suele ser pequeña y estar cerca del buje, y a determinada velocidad las ruedas giran más lento que las de un coche. La fórmula que debemos usar es: (m*r*r)/R siendo R el radio total de la rueda, y r el radio en el que se encuentra el centro de masas circular.
Imaginemos que las dos ilustraciones de antes son ruedas, las bolas de afuera son los neumáticos, y las de dentro la llanta. Las dos ruedas pesan 30kg y miden 2m de diámetro (de tractor), pero el momento de inercias es distinto en cada una. La primera rueda tiene exactamente la misma inercia rotacional que otra que concentre toda su masa en un radio r de 0,87m, mientras que la segunda equivale a una rueda de 30kg que concentre toda su masa en un radio de 0,71m.
Pongamos ahora una comparación entre dos ruedas (el dato r es una suposición, no poseo datos reales, por lo que utilizo una aproximación razonable):
Rueda normal 165/70 R14 8kg r=0,19m R=0,29m --> (8kg*0,19m*0,19m)/0,29m =
0,996kgm
Rueda tuning 255/25 R20 30kg r=0,25m R=0,30m --> (30kg*0,25m*0,25m)/0,30m =
6,25kgm ¡¡¡6,28 veces más inercia rotacional!!! y sin embargo el peso es 3,75 veces mayor.
Por lo tanto, la conclusión es que es preferible usar ruedas que pesen poco y sean de perfil alto. Algo así como una rueda de F1:
3º Aumento de las masas no suspendidas:
En un vehículo terrestre con suspensión, la masa no suspendida es la masa de la amortiguación, ruedas u orugas y otros componentes directamente conectados a ellos, en vez de la masa soportada por la suspensión. La masa del cuerpo y otros componentes soportados por la suspensión es masa suspendida. La masa no suspendida incluye la masa de componentes, como rodamientos, neumáticos, amortiguadores. Si los frenos del vehículo también están incluidos fuera del chasis, como dentro de la llanta, también se considera masa no suspendida.
La masa no suspendida de una rueda hace de nexo entre la habilidad de una rueda de seguir irregularidades y su capacidad de aislamiento de vibración. Los baches y las imperfecciones de la superficie de la carretera causan una compresión del neumático, que induce en una fuerza sobre la masa no suspendida. Después, responde a dicha fuerza con un movimiento propio, inversamente proporcional a su peso. Así, una rueda ligera actúa más rápido que una pesada frente a un bache, y tendrá más agarre al circular sobre esa superficie. Por esa razón, las ruedas ligeras se suelen utilizar en aplicaciones de alto rendimiento. En contraste, una rueda pesada que se mueva menos y más lentamente no absorberá tantas vibraciones, las irregularidades del asfalto se transfieren a la cabina, deteriorando así la comodidad.
El efecto de dicha masa se puede paliar solo reduciéndola. En los automóviles, se hace sustituyendo las llantas comunes de acero por otras, más ligeras, de aleación de aluminio o de magnesio. La tornillería que la sujeta puede ser de aluminio. Los frenos se pueden sustituir por unos cerámicos, que además tienen mejor rendimiento.
Aumento del efecto giroscópico de las ruedas a altas velocidades:
La rueda a altas velocidades se comporta como un giróscopo, por lo que cuanto más pese y mayor sea el momento de inercia de la rueda, más difícil será girar, lo que puede ser peligroso en curvas.
Ejemplos prácticos:
Las LLantas normales de alumino del Clio RS 200cv en medida 7,5x 17 pulgadas viene a pesar unos 10 kg por llanta.
Las llantas de aluminio Forjadas Buddy Clubb P1 QF en medida 7,5 x 17 pulgadas vienen a pesar unos 5,9 kg por llanta.
Si cambiaramos las llantas de serie al Clio RS 200cv, por ejemplo por esas buddy Club, ( Es decir, quitaríamos masa NO suspendida del coche) obtendríamos unos benefícios parecidos a tal que:
aligerar el coche en 64kg en el habitáculo.
Es decir (y siguiendo con el ejemplo puesto), que las llantas Buddy Club P1 QF 7,5 X17 con lo que ahorran en peso las 4 con respecto a las que lleva de serie el Clio RS 200cv, que son unos 4 kg menos por llanta, es decir en total 16kg las 4 llantas, a la hora de rodar, frenar o tomar las curvas equivaldría a quitar del habitáculo del coche 16 x 4kg ; O lo que es lo mismo, 64 kg.
Una mejora muy muy notable.
