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Noticia: Peso y lastres




13) PESO Y LASTRES

Influencia en:

- Aceleración
- Deceleración
- Agarre del neumático en curvas
- Frenada
- Suspensiones
- Momento de inercia de las ruedas

- Colocación del lastre
- Elección del lastre en función del circuito




Si hubiese que escoger un solo mito relacionado con los Deportes de Inercia sería aquel de: "Ya, pero en esas carreras ganará el que más pese..."

La norma general para cualquier forma de automovilismo es que un vehículo más ligero es más rápido. Sin embargo, las goitiberas tienen algunas peculiaridades que hacen que en nuestro caso no siempre sea así.

Para poder sacar conclusiones, vamos a analizar el efecto del peso en una serie de parámetros:





MOMENTO DE INERCIA DE LAS RUEDAS

En todos los casos estamos considerando la colocación o no de lastre en el chasis, ya que el peso en las ruedas tiene efectos negativos debido al aumento del momento de inercia de las mismas - ver CAPÍTULO 2.


Como puedes comprobar en el CAPÍTULO 3, el aumento de lastre en el chasis sí hace disminuir el efecto negativo que representa el momento de inercia de las ruedas. En este caso el peso es BUENO.




ACELERACIÓN


- En un automóvil en llano, la fuerza disponible F es el motor:



La aceleración es máxima cuando la fuerza ( F ) es máxima y cuando la masa ( m ) es mínima.

- En un vehículo de Deportes de Inercia, la característica fundamental es que no tiene motor. Por ello, su única fuente de aceleración será la gravitatoria.



donde G es la aceleración de la gravedad ( 9,8 m/s2, conocido como 1G ) INDEPENDIENTEMENTE DE LA MASA del vehículo.

En estas condiciones ideales ( sin rozamiento y sin resistencia aerodinámica ), la aceleración gravitatoria que experimentamos es:



Como no estamos en caída libre vertical sino que descendemos un plano inclinado de ángulo α, la aceleración efectiva de la gravedad disminuye a G.Sen α, donde α es el ángulo que forma la carretera con la horizontal. En el caso de las carreteras, la inclinación la expresamos en % ( metros descendidos / metros recorridos = tg α ). En esta web se explica bastante bien.

En las pendientes que empleamos ( pongamos que menores del 20% ) tg @ y sen @ son bastante similares, por lo que podemos aproximar que la aceleración gravitatoria de la que disponemos es ( en unidades G ) igual al porcentaje de la pendiente entre 100:

Tramo del 5%: aceleración de 0,05 G
Tramo del 10%: aceleración de 0,1 G
Tramo del 15%: aceleración de 0,15 G
Tramo del 20%: aceleración de 0,2 G



Como referencia, las mejores goitiberas tienen una capacidad de aceleración lateral del orden de 1,1 G y una capacidad de frenada de unos 0,8 - 1 G. Así que la aceleración gravitatoria es bastante limitada.

En resumen: una goitibera ligera es acelerada por la gravedad exactamente de lamisma manera que una pesada. El peso NO INFLUYE en la aceleración gravitatoria, ni para bien ni para mal.

Eso sí, además de la aceleración gravitatoria, que nos acelera, hay una serie de fuerzas, que sí dependen de la masa, que se oponen a este desplazamiento y reducen nuestra aceleración efectiva. Vamos a verlo:




DECELERACIÓN

Hay tres deceleraciones que sufrimos continuamente:

- Resistencia a la rodadura: aumenta con el aumento de masa ya que, para la misma presión de inflado, el neumático se deforma más y sufriremos más pérdidas por histéresis. Esto lo notaremos, por ejemplo, en las arrancadas en la salida desde parado, donde la misma carrilana arranca más rápido con menos lastre. El peso es MALO.

- Rozamiento mecánica: Procedente de rodamientos y otros elementos mecánicos. Aumenta con la carga que le apliquemos ( la masa del vehículo ), aunque generalmente su valor absoluto es menor que el de la resistencia a la rodadura. El peso es MALO.

- Resistencia aerodinámica. La fuerza de resistencia aerodinámica es independiente de la masa del vehículo. Sin embargo, la deceleración que produce SÍ DEPENDE DE LA MASA , por lo que, para la misma fuerza de resistencia aerodinámica F, a una goitibera lastrada ( m grande ), la fuerza de resistencia aerodinámica le frenará ( a ) menos que a una ligera ( m pequeña ). El peso es BUENO.




AGARRE DEL NEUMÁTICO EN CURVAS

Como vimos en el capítulo 1, al aumentar la masa, el agarre aumenta pero, debido al fenómeno de la sensibilidad a la carga del neumático, lo hace en menor medida que la fuerza centrífuga que origina ese aumento de masa, por lo que el agarre total es menor. La misma carrilana tendrá más agarre en curva sin lastre que con lastre. El peso es MALO.

También hay que considerar que el peso total de una goitibera ( por ejemplo los 200 Kg piloto incluido de una Cx, es decir, aproximadamente 50 Kg por rueda en recta o unos 100 Kg en una curva con una aceleración lateral de 1G ) hace que, si por disponibilidad de medidas, utilizamos unos neumáticos con un índice de carga claramente superior a nuestras necesidades - por ejemplo un neumático 16x4 Mitas B5 con código de carga 71: 345 Kg - trabajemos en la parte inical de la curva de sensibilidad a la carga, que tiene un comportamiento más lineal, por lo que la disminución de agarre por el aumento de masa puede ser más pequeña. Sin embargo, con un neumático ligero diseñado para soportar menos carga, podemos estar situados en un punto más alto en la curva de sensibilidad y perder más agarre con el aumento de lastre.




FERNADA


Ya hemos visto en el capítulo 9 que al aumentar la masa disminuimos la deceleración máxima de frenado ( de nuevo F=m.a ). El peso es MALO.

También es cierto que en los Deportes de Inercia, al disponer de una aceleración muy limitada, es fundamental trazar las curvas con la velocidad adecuada, ni un solo Km/h de más o de menos. Por ello, tan importante como la potencia máxima de frenada es la modulabilidad de la misma. Resumiendo, que aunque un peso mayor hace que frenemos menos con la misma potencia de frenada, hace más fácil lograr la velocidad exacta que teníamos previsto al disponer de más tiempo de reacción.

También podemos sufrir el fenómeno de la sensibilidad de carga del neumático y disminuir la capacidad de frenada en el caso de que los neumáticos, y no los frenos, sean el elemento limitador, es decir, que seamos capaces de bloquear las 4 ruedas frenando a alta velocidad.




SUSPENSIONES

Un ratio fundamental a la hora de medir la efectividad de las suspensiones es el ratio masa no suspendida ( ruedas, frenos y parte de las suspensiones ) entre masa suspendida ( chasis, carrocería, piloto... ). Cuanro menor porcentaje respecto al peso total represente la masa no suspendida ( ya sea aligerando las ruedas y frenos o colocando lastre en el chasis ), menor será la transmisión de las irregularidades a la masa suspendida y mayor su capacidad de seguir el contorno de la carretera, mejorando el agarre.

Como en una carrilana el peso total es mucho más reducido que en un vehículo a motor, un aumento de lastre en el chasis puede mejorar el rendimiento de las suspensiones y compensar, parcial o totalmente, la pérdida de agarre de los neumáticos. El peso es BUENO.





COLOCACIÓN DEL LASTRE


- Plano vertical ( arriba abajo ): Nos interesará colocarlo lo más bajo posible para contribuir a bajar la altura del centro de gravedad del conjunto.

- Plano longitudinal ( delante-detrás ):

a) Posición:

Si el lastre se coloca en la vertical del Centro de Gravedad del conjunto goitibera+piloto, su masa no influirá en el reparto de pesos entre el eje delantero y trasero, por lo que no se modificarán las características de subviraje o sobreviraje ( que veremos en el próximo capítulo ).

Si colocamos el lastre por detrás del CG, sobrecargaremos las ruedas traseras por lo que favoreceremos que éstas deslicen antes que las delanteras ( que "se vaya de culo", por ejemplo, para corregir un subviraje ). Si lo colocampos por delante del CG, sobrecargaremos las ruedas delanteras, que tenderán a deslizar antes que las traseras ( que "se vaya de morro", por ejemplo, para corregir un sobreviraje ).

El efecto será más pronunciado cuanto mayor sea la proporción del lastre rrespecto al peso total y cuanto mayor sea la distancia de éste al CG.

b) Reparto:

¿ Tiene el mismo efecto un lastre de 20 Kg en el CG que dos de 10 Kg, uno 1 metro por delante y otro 1 metro por detrás del CG ?

Respecto a su posición efectiva y al reparto de pesos entre los dos eje sí, no hay ninguna diferencia.

Donde sí hay diferencias es en el momento de inercia del vehículo respecto al eje vertical. Seguro que conoces el clásico ejemplo del patinador sobre hielo dando vueltas sobre sí mismo: cuando extiende los brazos aumenta su momento de inercia por lo que gira más lentamente y cuando los acerca al cuerpo disminuye su momento de inercia y aumenta su velocidad de rotación.



En el caso de una carrilana, si tenemos un momento de inercia bajo con respecto al eje vertical del vehículo, nos costará menos esfuerzo iniciar el giro a la entrada y pararlo a la salida de las curvas ( ya que implica una rotación del vehículo alrededor de dicho eje ) . La goitibera responde con mayor rapidez a nuestras órdenes. Por el contrario, si la masa del vehículo se encuentra muy alejada del CG, tendremos un momento de inercia alto y ésta reacciona de manera más lenta a nuesras órdenes: se vuelve más "tranquilo" pero también más "torpón".

- Plano transversal ( izquierda-derecha ): Partiendo de un reparto de pesos 50%-50% entre las ruedas izquierdas y derechas, lo habitual es colocar el lastre en la línea central del vehículo. Solo en los circuitos muy asimétricos ( por ejemplo con casi todas las curvas exigentes hacia la izquierda ) podemos plantearnos desplazarlo hacia el lado contrario ( hacia la derecha ). Sin embargo, la estrechez del chasis y el reducido porcentaje respecto al peso total que representa el lastre hace que no tenga un efecto muy marcado.

Con estos parámetros, lo más habitual es que el lastre esté hecho de materiales densos como el hierro ( barato: 8 Kg/dm3 ), el plomo ( más caro: 11 Kg/dm3 ) o el Tungsteno ( carísimo: 19 Kg/dm3 ) para mantener unas dimensiones pequeñas y colocarlo centrado, sobre el suelo ( muy bajo ) y aproximadamente en la vertical del centro de gravedad ( en una goitibera Cx suele caer más o menos bajo los muslos del piloto ).

Ten cuidado con la accesibilidad al habitáculo ( un lastre estrecho y alargado colocado entre las piernas dá más movilidad ), fíjalo con seguridad ( tornillo M8 o superior ) y prevee alún sistema para adelantarlo o retrasarlo ligeramente así como para regular la cantidad de lastre ( por ejemplo, usar varias placas de 5 Kg cada una en vez de una de 20 Kg )

En el caso de que el vehículo tenga un grado de nerviosismo muy alto, puedes probar a quitar parte del lastre central y sustituirlo por pastillas de plomo de buceador colocadas en los extremos del vehículo para aumentar su momento de inercia y hacerlo más lento de reacciones. Además, cuanto más alejado esté el lastre del CG, más efecto tendrá sobre el reparto de pesos y más cambiará el comportamiento del vehículo. 5 kg de plomo en la punta de la goitibera pueden tener una influencia notable. Esto es utilizado habitualmente en los monoplazas de automovilismo.






ELECCIÓN DE LASTRE EN FUNCIÓN DEL CIRCUITO

Teniendo en cuenta todos estos factores - y olvidándonos de los muchos mitos y leyendas que circulan sobre esto - podemos concluir que:

En circuitos RÁPIDOS, con rectas largas y suficiente pendiente, la disminución en el freno aerodinámico puede compensar a todo el resto de factores en contra y ser más rápidos con MÁS PESO.

En circuitos LENTOS
, con rectas cortas, muchas frenadas fuertes, muchas curvas cerradas, etc. la disminución en el freno aerodinámico puede no compensar el resto de factores en contra y ser más rápidos con MENOS PESO.

En el caso de circuitos MUY BACHEADOS, la mejora en el rendimiento de las suspensiones también puede ser un argumento para utilizar MÁS PESO.

En circuitos con una PENDIENTE MUY ALTA ( por ejemplo, 15% o más ), puede que tengamos problemas con la frenada: en ese caso puede que sacrifiquemos algo en el apartado de freno aerodinámico para lograr una mejor frenada utilizando MENOS PESO.

Para poder tener márgen de maniobra, lo ideal es que la goitibera sea resistente pero relativamente ligera ( por ejemplo, una Cx de unos 80 Kg, que con un piloto equipado de unos 90 Kg nos de un total de 170 Kg ) para poder utilizar más lastre, por ejemplo 30 Kg de lastre hasta los 200 Kg permitidos. De esta manera podremos correr con 170 Kg en circuitos revirados y con 199 Kg ( no nos la juguemos con el reglamento... ) en circuitos rápidos.











 
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Autor: Calixto García Velasco



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