MeM 004: Mecánica Automotriz Calcula la altura del centro de gravedad y gana en diseño
Artículos Técnicos mecánica automotrizUn buen comportamiento dinámico es el objetivo principal de cualquier diseño.
La clave para conseguirlo está en la búsqueda de una mayor performance en curva a la vez que una menor transferencia de carga dinámica.
El cálculo de la altura del centro de gravedad nos permitirá mejorar dicha performance.
Mecánica Automotriz
Tanto en un auto de carreras, como en un vehículo de transporte de carga se busca que tengan estas cualidades dinámicas.
Está claro que cada uno compite en su categoría, y en éstos dos casos una dista mucho de la otra. Lo que sí es innegable es que los camiones actuales han aumentado considerablemente su maniobrabilidad y estabilidad al mismo tiempo que sus capacidades de carga.
Por otro lado, en los vehículos de transporte de pasajero, como por ejemplo la categoría M1, también se han visto importantes mejoras. Sin ir más lejos, un gran avance fue el hecho de dejar atrás un diseño sobre chasis o bastidor para pasar a utilizar estructuras autoportantes.
Un cálculo indispensable
Uno de los puntos importantes para mejorar la dinámica de un vehículo es la altura del centro de gravedad.
El centro de gravedad es el punto, que puede considerarse, en que actúa el peso total de un objeto (Física clásica y moderna, Getts Keller y Skove, editorial Mc. Graw Hill).
La idea es que el centro de gravedad sea lo más bajo posible, lo que permitirá una mejor performance.
Nos vamos a basar en este concepto para poder diseñar y mejorar las performances de un vehículo, pero para ello, lo primero que tenemos que preguntarnos es ¿cómo calcularlo?
- Fd: Fuerza de reacción del peso sobre el eje delantero
- Ft: Reacción del peso sobre el eje trasero
- P: Peso total del vehículo
Cuáles son las técnicas más usadas
Las maneras pueden ser muy variadas, desde cálculos por medio de diseños CAD (en caso de objetos que aún no existen) hasta mediciones reales en el caso de piezas tangibles.
La técnica más utilizada en la competición -debido a su practicidad y herramientas necesarias- es por medio de la distribución del peso del vehículo en los ejes delantero y trasero.
Este método consiste en hacer dos mediciones del peso en cada eje. La primera medición se toma situando el vehículo sobre un piso nivelado horizontalmente. Y la segunda elevando el eje trasero unos 25cm.
Nuestra primera medición quedará determinada por el siguiente esquema
Mientras que la segunda medición será:
Al levantar el eje trasero unos centímetros, construiremos un triangulo rectángulo. Haciendo uso del teorema de Pitágoras deducimos lo siguiente:
- a = Cateto adyacente
- b = Cateto opuesto = elevación del eje trasero
- c = Hipotenusa = distancia entre ejes
De aquí se deduce que el cateto adyacente es:
Esta fórmula se corresponde con la norma SAE950139
Conociendo estos datos podemos calcular la altura del centro de gravedad (HcG) mediante la siguiente fórmula:
- Pd: diferencia de peso en el eje delantero
Esto nos va a dar la altura del centro de gravedad con respecto al centro de la rueda. Por lo que si se desea calcularla con respecto al piso habrá que sumar el radio de la rueda.
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Saludos, me encanta esta pagina, ha sido todo un descubrimiento!!
Una cuestión: podrían aclararme de donde se deduce la formula de la altura del centro de gravedad HcG???
Un saludo y gracias
Hola José, nos alegra mucho que nuestro sitio te sea útil. Con respecto a tu pregunta, la deducción es absolutamente trigonométrica y refleja un claro ejemplo de cómo se la puede aplicar a un problema real. Un poco de trigonometría y otro poco de composición de fuerzas y se llega a la fórmula indicada. Un saludo del equipo de Motor en Marcha!
No me queda claro qué es Pd “diferencia de peso en el eje delantero”; podrían aclararlo?
El calculo del cateto adyacente es erróneo. No entiendo como estuvo publicado de esa forma tanto tiempo y nadie haya dicho nada. Si se calcula como esta puesto en el articulo daría un numero imaginario ya que la hipotenusa siempre va a ser mayor que el otro cateto.
Hola,
Gracias por tu comentario. Lamentablemente con tanto contenido los diseñadores gráficos (no son ingenieros) se pueden equivocar con alguna formula. Por suerte nos los has comentado y los hemos consultado con los ingenieros y actualizado.
Saludos