Transferencia de peso y transferencia de carga son dos expresiones que se utilizan de forma un tanto confusa para describir dos efectos distintos: [1]
En la industria automotriz , la transferencia de peso se refiere habitualmente al cambio en la carga soportada por diferentes ruedas durante la aceleración. [2] Esto se denominaría más apropiadamente transferencia de carga , [1] [3] y esa es la expresión utilizada en la industria de las motocicletas , [4] [5] mientras que la transferencia de peso en las motocicletas, en menor medida en los automóviles, y el movimiento de carga en ambos se debe a un cambio en la ubicación del centro de masas en relación con las ruedas. Este artículo utiliza este último par de definiciones.
En los vehículos con ruedas , la transferencia de carga es el cambio medible de la carga soportada por las diferentes ruedas durante la aceleración (tanto longitudinal como lateral). [3] Esto incluye el frenado y la desaceleración (que es una aceleración a una tasa negativa). [6] No es necesario ningún movimiento del centro de masa en relación con las ruedas, por lo que los vehículos sin suspensión pueden experimentar transferencia de carga. La transferencia de carga es un concepto crucial para comprender la dinámica del vehículo . Lo mismo ocurre con las bicicletas, aunque solo longitudinalmente. [4]
Las principales fuerzas que aceleran un vehículo ocurren en las zonas de contacto de los neumáticos . Como estas fuerzas no se dirigen a través del centro de gravedad del vehículo, se generan uno o más momentos cuyas fuerzas son las fuerzas de tracción de los neumáticos a nivel del pavimento, la otra (igual pero opuesta) es la inercia de masa ubicada en el centro de gravedad y el brazo de momento es la distancia desde la superficie del pavimento hasta el centro de gravedad. Son estos momentos los que causan la variación en la carga distribuida entre los neumáticos. A menudo, esto es interpretado por el observador casual como un movimiento de cabeceo o balanceo de la carrocería del vehículo. Un vehículo perfectamente rígido, sin suspensión que no exhibiría cabeceo o balanceo de la carrocería, aún sufre transferencia de carga. Sin embargo, el cabeceo y balanceo de la carrocería de un vehículo no rígido agrega algo de (pequeña) transferencia de peso debido al (pequeño) desplazamiento horizontal del centro de gravedad con respecto al recorrido vertical de la suspensión del eje de la rueda y también debido a la deformación de los neumáticos, es decir, el desplazamiento de la zona de contacto con respecto a la rueda.
Bajar el centro de gravedad hacia el suelo es un método para reducir la transferencia de carga. Como resultado, la transferencia de carga se reduce tanto en dirección longitudinal como lateral. Otro método para reducir la transferencia de carga es aumentar el espaciado entre ruedas. Aumentar la distancia entre ejes del vehículo (longitud) reduce la transferencia de carga longitudinal, mientras que aumentar la vía del vehículo (ancho) reduce la transferencia de carga lateral. La mayoría de los automóviles de alto rendimiento están diseñados para ubicarse lo más bajo posible y, por lo general, tienen una distancia entre ejes y una vía más largas.
Una forma de calcular el efecto de la transferencia de carga, teniendo en cuenta que este artículo utiliza "transferencia de carga" para referirse al fenómeno comúnmente denominado "transferencia de peso" en el mundo automotriz, es con la llamada "ecuación de transferencia de peso":
donde es el cambio en la carga soportada por las ruedas delanteras, es la aceleración longitudinal, es la aceleración de la gravedad , es la altura del centro de masa, es la distancia entre ejes, es la masa total del vehículo y es el peso total del vehículo. [7] [8]
La transferencia de peso implica el movimiento real (relativamente pequeño) del centro de masas del vehículo en relación con los ejes de las ruedas debido al desplazamiento del chasis a medida que la suspensión se adapta, o de la carga o los líquidos dentro del vehículo, lo que resulta en una redistribución de la carga total del vehículo entre los neumáticos individuales.
La transferencia de peso se produce cuando el centro de gravedad del vehículo se desplaza durante las maniobras automovilísticas. La aceleración hace que la masa suspendida gire sobre un eje geométrico, lo que provoca la reubicación del centro de gravedad. La transferencia de peso de adelante hacia atrás es proporcional al cambio en la ubicación longitudinal del centro de gravedad con respecto a la distancia entre ejes del vehículo, y la transferencia de peso de lado a lado (sumada de adelante hacia atrás) es proporcional a la relación del cambio en la ubicación lateral del centro de gravedad con respecto a la vía del vehículo.
Los líquidos, como el combustible, fluyen fácilmente dentro de sus contenedores, lo que provoca cambios en el centro de gravedad del vehículo. A medida que se consume combustible, no solo cambia la posición del centro de gravedad, sino que también se reduce el peso total del vehículo.
Por ejemplo, cuando un vehículo acelera, puede producirse una transferencia de peso hacia las ruedas traseras. Un observador externo podría observar esto cuando el vehículo se inclina visiblemente hacia atrás o se agacha . Por el contrario, al frenar, puede producirse una transferencia de peso hacia la parte delantera del coche. Al frenar con fuerza, puede ser claramente visible incluso desde el interior del vehículo cuando el morro se inclina hacia el suelo (la mayor parte de esto se debe a la transferencia de carga). De manera similar, durante los cambios de dirección (aceleración lateral), puede producirse una transferencia de peso hacia el exterior de la dirección del giro.
En general, la transferencia de peso tiene una importancia mucho menor en la práctica que la transferencia de carga , al menos en el caso de los automóviles y los SUV. Por ejemplo, en un giro de 0,9 g, un automóvil con una vía de 1650 mm y una altura del centro de la carrocería de 550 mm verá una transferencia de carga del 30 % del peso del vehículo, es decir, las ruedas exteriores verán un 60 % más de carga que antes y las interiores un 60 % menos. El agarre total disponible se reducirá en aproximadamente un 6 % como resultado de esta transferencia de carga. Al mismo tiempo, el centro de la carrocería del vehículo normalmente se moverá lateral y verticalmente, en relación con la superficie de contacto, en no más de 30 mm, lo que lleva a una transferencia de peso de menos del 2 % y una reducción correspondiente del agarre del 0,01 %.
La transferencia de carga hace que la tracción disponible en las cuatro ruedas varíe a medida que el automóvil frena, acelera o gira. Esta tendencia a que un par de neumáticos realice más "trabajo" que el otro par da como resultado una pérdida neta de tracción total disponible. La pérdida neta se puede atribuir al fenómeno conocido como sensibilidad a la carga de los neumáticos .
Una excepción es durante la aceleración positiva, cuando la potencia del motor impulsa dos o menos ruedas. En esta situación, cuando no se utilizan todos los neumáticos, la transferencia de carga puede ser ventajosa. Por ello, los coches más potentes casi nunca tienen tracción delantera , ya que la propia aceleración hace que la tracción de las ruedas delanteras disminuya. Por eso, los coches deportivos suelen tener tracción trasera o tracción total (y en el caso de la tracción total, la potencia tiende a estar sesgada hacia las ruedas traseras en condiciones normales).
Si la transferencia de carga (lateral) alcanza la carga de los neumáticos en un extremo de un vehículo, la rueda interior de ese extremo se levantará, lo que provocará un cambio en las características de manejo. Si alcanza la mitad del peso del vehículo, comenzará a volcar. Algunos camiones grandes se volcarán antes de derrapar, mientras que los vehículos de pasajeros y los camiones pequeños generalmente se volcarán solo cuando se salgan de la carretera. Colocar neumáticos de carreras en un vehículo alto o angosto y luego conducirlo con fuerza puede provocar un vuelco.
