El concepto del umbral de vuelco
El bajo nivel de estabilidad frente al vuelco de camiones y vehículos articulados les aleja bastante de los vehículos más ligeros, siendo la probabilidad de vuelco en este tipo de vehículos considerablemente alta. Este problema se nos plantea a los peritos de manera habitual en la investigación y reconstrucción de accidentes de tráfico de vehículos pesados, que vuelcan durante el trazado de una curva. Una medida básica para el estudio de la estabilidad frente al vuelco de un vehículo es el Umbral de Vuelco, que viene expresado como Aceleración Lateral máxima, en unidades gravitatorias (g’s). Cuando la aceleración lateral del vehículo alcanza este umbral, en ese momento las ruedas de un lado pierden contacto con el suelo. En la siguiente figura se pueden ver los umbrales de vuelco para diferentes tipos de vehículos.
La aceleración lateral máxima para vehículos articulados con semirremolque cisterna esta en torno a los 0,4 g’s.
A continuación se muestra el modelo simplificado de vehículo pesado en un giro estable en el que el vehículo, sus neumáticos y suspensiones se llevan a un plano de balanceo:
La ecuación para el momento de balanceo respecto a un punto de la calzada en el centro del vehículo es la siguiente:
Existen dos momentos desestabilizadores actuando sobre el vehículo:
- Momento debido a la fuerza lateral de D’Alambert actuando sobre el centro de gravedad
, como resultado de la imposición externa de aceleración lateral. - Momento debido al peso del vehículo actuando en una posición desplazada lateralmente respecto al centro del eje.
Estos dos momentos desestabilizadores están contrarrestados por un momento estabilizador, el debido a la transferencia de carga vertical en los neumáticos 
. Su valor máximo es de 
, y esto ocurre cuando toda la carga se transfiere a un lado del vehículo.
Propiedades del vehículo contribuyen a reducir el umbral
En la siguiente figura se representa un ejemplo de cómo una serie de propiedades del vehículo contribuyen a reducir el umbral de vuelco del vehículo. Se trata de un vehículo pesado con baja estabilidad, y partiendo de un umbral de 0,45g tomando al vehículo como cuerpo rígido. El movimiento de balanceo permitido por los neumáticos y las suspensiones hace que ese umbral se reduzca a 0,35g. Este umbral se reduce aún más si se tienen en cuenta otros sistemas del vehículo, tales como la quinta rueda, holguras en diversos sistemas, distribución incorrecta de la carga, capacidad de torsión del chasis, etc.
Transporte de líquidos y estabilidad del vehículo
En el transporte de líquidos, la carga móvil puede afectar en el comportamiento del vehículo en curva y ante el vuelco debido a la presencia de líquido incontrolado, en el caso de un depósito parcialmente lleno. Un depósito que se llena parcialmente permite que el líquido se mueva de un lado a otro lo que produce un potencial problema de seguridad debido a que el desplazamiento lateral de la carga reduce la estabilidad del vehículo en curva y, en consecuencia, el umbral de vuelco.
Los movimientos de un líquido dentro de una cisterna pueden ser bastante complejos dependiendo del tamaño y geometría del tanque, de la masa y la viscosidad del líquido en movimiento, y la maniobra que se realiza (Dalzell, 1967; Komatsu, 1987 y Krupka , 1985). Los análisis fundamentales del movimiento de líquidos en camiones cisterna aparecieron en la literatura en la década de los 70’s. Estudios más elaborados se presentaron a finales de los 80’s y principios de 90’s.
Cuando un camión cisterna cargado realiza un giro estable, el líquido responde a la aceleración lateral desplazándose lateralmente, manteniendo su superficie libre perpendicular a las fuerzas combinadas de la gravedad y la aceleración lateral. La siguiente figura ilustra la posición de una carga líquida en un tanque circular sometido a una maniobra de giro en curva en estado estacionario. El movimiento del centro de masas del líquido en un arco, el centro de la cual está en el centro del depósito circular.
Este efecto se ilustra en el siguiente gráfico que está adaptado a partir de datos por Strandberg (Ranganathan más tarde presentó resultados muy similares).
La figura muestra el umbral de vuelco dependiendo de la condición de la carga en curvas de estado estacionario. Para un tanque circular, un aumento de la carga reduce el umbral de forma continua. En este caso, el umbral mínimo de vuelco se produce a plena carga. Para un vehículo con un tanque rectangular, los niveles de umbral máximo de vuelco se producen cuando el depósito está totalmente vacío o lleno. En condiciones de carga intermedios, el umbral de vuelco disminuye considerablemente debido al mayor grado de movimiento lateral posible para el líquido.
Considerando un caso concreto en el que la aceleración lateral máxima sea del orden de 0,45 g, si consideramos el movimiento de balanceo permitido por los neumáticos y las suspensiones hace que ese umbral se reduzca a 0,35g.
Este umbral se reduce aún más si se tienen en cuenta otros sistemas del vehículo, tales como la quinta rueda, holguras en diversos sistemas, capacidad de torsión del chasis, etc, parámetros difícilmente evaluables a la práctica. Estos aspectos pueden reducir el valor de aceleración lateral máxima hasta los 0,25 g’s.
Jordi Rivera García
Perito principal en Ipsum Reconstrucción de accidentes de tráfico
