Hace una semana, cuando hablaba de la angustia que supone notar alguien demasiado cerca de nuestro parachoques trasero en plena marcha, el usuario y lector safedriver hacía un intrigante comentario, que reproduzco parcialmente:

No sé vosotros, pero yo he hablado con unos cuantos conductores que creen que si se golpean contra el coche de delante el daño será mucho menor si el espacio que hay entre ellos es más pequeño.

Esta afirmación me resultó algo chocante (al igual que a otros comentaristas de Circula seguro), por lo que decidí armarme con una libreta y echar unos cuantos cálculos haciendo uso de la Física y ver que sale. Esta vez, os voy a ahorrar los detalles de los cálculos, que son muy tediosos, no sufráis; me limitaré a hacer una explicación teórica sencillita y poner unas cuantas gráficas.

En realidad, prácticamente todo el mundo estudia en secundaria los conceptos necesarios para resolver este tipo de situaciones. Aceleración, movimiento rectilíneo uniformemente acelerado,... ese tipo de cosas. Empecemos por establecer los parámetros del problema.

Tenemos dos vehículos que viajan a la misma velocidad inicial a cierta distancia entre si. En un momento dado, el que va delante pisa el freno. El segundo vehículo demora un segundo (tiempo de reacción) en realizar la misma acción. Las gráficas que adornan el artículo muestran las trayectorias de los dos vehículos durante la situación descrita. Cada vehículo inicialmente viaja a 50km/h. La gráfica anterior supone que la separación inicial es de 30m, suficiente para evitar la colisión. En la que sigue unas líneas más abajo, la distancia inicial de 10m no permite evitar el choque.

Por simplicidad, que ambos coches consiguen reducir su velocidad al mismo ritmo. Es decir, con la misma aceleración; en este caso deceleración. Por lo tanto, la distancia de frenado será idéntica para ambos vehículos. Con la diferencia que el segundo vehículo avanza durante el tiempo de reacción sin haber reducido. Esta distancia extra, como todos sabéis, recibe el nombre de distancia de reacción.

Si esta distancia de reacción es mayor que la distancia de seguridad que guardaba el coche de atrás, entonces no habrá problema. Si es menor, la colisión por alcance será inevitable. Ojo, en una situación real el segundo conductor podría intentar evitar el alcance pisando los frenos aún más fuerte… pero eso no siempre es posible, no todos los vehículos tienen la misma capacidad de frenado.

Vamos a ponernos en la peor situación y supongamos que se produce el alcance. Pueden ocurrir de tres formas diferentes: (1) que el choque se produzca antes de que el segundo coche empiece a frenar, (2) que acaezca cuando el segundo coche está frenando, pero antes antes de que el primer vehículo se pare, o (3) que la embestida se produzca contra el primer vehículo ya detenido.

En el primer caso, el primer vehículo habrá perdido algo de velocidad, pero no mucha. Esa diferencia de velocidades será la que determinará los daños producidos en la primera colisión. Por supuesto, la diferencia de velocidades será mayor cuanto mayor sea la deceleración del primer coche. Y, aunque parezca contra-intuitivo, la diferencia de velocidades será menor si la separación inicial es pequeña, ya que la colisión se producirá tan pronto que el primer coches a penas ha frenado.

El segundo caso es el más interesante. En una colisión cuando ambos vehículos están aún en movimiento debemos recordad que ambos vehículos están perdiendo velocidad al mismo ritmo. Por ejemplo, en una frenada poniendo los frenos bastante al límite de los frenos es habitual que cada segundo la velocidad se reduzca en 30km/h. Como el primer coche lleva más tiempo frenando, va algo más lento. Pero los dos pierden velocidad al mismo ritmo, o sea que la diferencia de velocidades será siempre la misma, constante.

Por ejemplo, si ambos coches iban a 120km/h, cuando el segundo conductor empiece a frenar el primero habrá reducido hasta 90km/h, con una diferencia de 30. Un segundo después, el primero habrá reducido hasta 60km/h, mientras que el primero sólo habrá conseguido bajar hasta 90km/h. La diferencia continúa siendo de 30km/h. Y así sucesivamente hasta que el primero se detenga.

Es decir, si el alcance se produce antes de que el primer coche consiga detenerse, entonces la velocidad relativa al impacto siempre será igual. Y esa velocidad relativa dependerá unicamente de la deceleración aplicada (lo fuerte que uno pise el freno) y el tiempo de reacción. Cuanto antes reaccionemos, menos tiempo de ventaja llevará el otro vehículo en la frenada, por lo que la colisión será igual de violenta.

Por supuesto, si la colisión se da cuando el primer vehículo ya está detenido, el segundo habrá tenido cierto margen extra de frenada, por lo que la velocidad relativa de colisión será menor. Todo esto queda representado en la gráfica anterior. Por cierto, si queréis reproducirla o hacer otras versiones, simplemente debéis ejecutar los comandos apropiados en el programa gnuplot. Sólo debéis tener en cuenta que la velocidad se expresa en metros por segundo (50km/h = 14m/s), y que una frenada brusca equivale a perder 30km/h por segundo (aproximadamente 8m/s² en el sistema internacional).

Vemos que lo que, según safedriver, mucha tiene algo de sentido. Si los vehículos van muy juntos, la colisión se produce enseguida, por lo que el primer vehículo apenas habrá cambiado velocidad. Si la distancia es algo mayor, lo suficiente para permitir que el segundo conductor empiece a utilizar los frenos, los daños en la colisión inicial serán los mismos, siempre que la colisión se produzca antes de la detención total. Y mucho menores si se producen después.

Lo que el argumento de safedriver olvida es que si la colisión se produce en movimiento, entonces los vehículos seguramente perderán el control. Y vehículos moviéndose a gran velocidad sin control representan una desgracia en ciernes. Pueden producirse colisiones secundarias que agraven, y mucho, el daño. Pero eso también significa que apenas se ha perdido velocidad, por lo que mantendremos la velocidad crucero pero perderemos el control. Así que sí, los daños de la primera colisión son menores lo que viene después es mucho, mucho peor.

PD. Además, si guardamos la distancia suficiente, podemos evitar cualquier daño.

En Circula seguro | ¿Cómo me lo quito de detrás?
Foto | Warrenski

En la primera parte habíamos llegado a obtener una expresión matemática que nos permitía calcular la distancia de parada técnica de un vehículo dada su velocidad, masa, fuerza de frenado, inclinación de la carretera y tiempo de reacción del conductor.

Esta es la distancia recorrida entre el instante que se percibe el primer estímulo y el momento en que el coche se detiene por completo. Por lo tanto, es la distancia mínima necesaria para evitar una colisión. Por lo tanto, nuestra obligación como conductores es adaptar nuestra conducta de forma que la distancia de parada técnica quepa toda ella en el campo de visión, de forma que percibiremos cualquier contratiempo antes de que sea demasiado tarde.

Pero, para ello, es necesario conocer qué factores afectan a dicha distancia, cosa que vamos a afrontar hoy. Recordemos la expresión que habíamos obtenido:

Empecemos por analizar el término de la distancia de detención, que es la que tiene más chicha. La parte de la distancia de reacción es sencilla de entender, lo haremos más abajo.

Lo primero que vemos es que, en la parte de abajo de la fracción, la fuerza de frenado aparece justo al lado de el término que tiene en cuenta la inclinación de la rasante. En concreto, ambos términos se suman si estamos en subida, y se restan si estamos en bajada.

Esto es lógico, la gravedad estira de todo hacia abajo con una fuerza proporcional a su masa (m g, para ser exactos). Si estamos en una subida, hacia abajo significa hacia atrás, con lo que la fuerza de gravedad se sumará a la de los frenos al intentar detener el coche.

Bueno, toda la fuerza de la gravedad no, sólo parte de ella: toda la fuerza de gravedad sólo aparecería en todo su esplendor si la carretera fuera totalmente vertical. Parece obvio que cuanto mayor sea la inclinación, más grande será la fracción de la gravedad que ayudará a la frenada. Eso es justamente lo que nos dice el seno del ángulo en esa fórmula.

Naturalmente, en bajada ocurrirá lo contrario. La gravedad empuja al coche hacia abajo, restando poder de frenado. De hecho, si los frenos proporcionan muy poca fuerza, la gravedad ganará. Por lo tanto, tendríamos una aceleración positiva, no una deceleración. Es lo que pasa cuando, en cuestas muy pronunciadas, pisamos suavemente el pedal del freno; el coche seguirá ganando velocidad. Para detenerlo, o por lo menos mantener la velocidad, será necesario aumentar la fuerza de frenado (por ejemplo, engranando una marcha más corta, aprovechando mejor el freno motor).

Otra cosa que podemos ver es que la fuerza de frenado está abajo en la fracción, dividiendo. Si la fuerza crece, estaremos haciendo una división entre un número más grande, por lo cual el resultado será menor. Es decir, cuanto mayor sea la fuerza de frenado, menor será la distancia de detención.

No es que hayamos descubierto la sopa de ajo, ¿verdad? En definitiva, todo lo que ayude a aumentar la fuerza de frenado, nos ayudará a detenernos en menos distancia. La cantidad de efectos a tener en cuenta aquí es enorme: evitar el bloqueo y/o deslizamiento de las ruedas (ABS, EPS), utilizar correctamente el freno motor, el servofreno, etc.

En cuanto a la masa, vemos que aparece dos veces en la ecuación: arriba y abajo. Si todo lo que aparece abajo ayuda a la frenada, y todo lo que aparece arriba la perjudica (aumenta la distancia), ¿qué hacemos con algo que aparece en los dos sitios?

Bueno, es cierto que aparece a ambos lados de la fracción. Pero la vez que aparece abajo, no está sola. Va sumada (o restada) a la fuerza de frenado. Por lo general, la fuerza de frenado es bastante mayor al peso del vehículo (recordad que el peso es mg), de no ser así no sería posible mantener un vehículo quieto en una pendiente.

Además, la masa que aparece abajo va multiplicada por el seno del ángulo, que será un valor muy pequeño si la pendiente es moderada. Así que en casi llano podríamos simplemente poner sin θ = 0, con lo que la masa desaparecería del piso de abajo,

Con todo esto, está claro que la masa que realmente importa es la que está arriba. Es decir, a mayor masa, más difícil será detener un vehículo (a igualdad de fuerza de frenado). Esto es vital importancia al conducir vehículos pesados, o bien al circular cerca de ellos. Y, sobre todo, es importante tenerlo en cuenta al transportar más carga de la normal, ya que las reacciones del vehículo pueden cambiar de forma importante.

Llegamos al que probablemente es el factor más importante de todos: la velocidad. Es importante, sobre todo, porque es el que más fácilmente podemos controlar. Nosotros elegimos a que velocidad circulamos, ¿no?

La velocidad aparece dos veces en la formula, pero siempre en la parte de arriba.

En primer lugar, aparece junto el tiempo de detección, fuera de la fracción. Este término aditivo da lugar a la distancia de reacción. El tempo de reacción varía mucho dependiendo de la persona y la atención que esté prestando.

El caso extremo de reacción es la salida de una carrera atlética. Los corredores están esperando la señal, y tienen perfectamente ensayados los movimientos que realizarán tras el disparo de salida. En estas condiciones tan óptimas, pueden llegar a reaccionar en poco mas de una décima de segundo.

En carretera, no tenemos ese lujo. No sabemos lo que nos vamos a encontrar, ni cuando. Y tampoco sabemos de antemano como actuar: a veces incluso no nos podemos ni creer lo que vemos. Se suele estimar entre uno y dos segundos de reacción y decisión.

Volviendo a la velocidad, la segunda vez que aparece es en la parte de arriba de la fracción, dentro de la parte de la distancia de detención. Además, aparece al cuadrado. Los cuadrados son perniciosos, ya tienden a incrementar los efectos. Por ejemplo, si de 100 a 120 sólo hay una variación del 20%; de 100² = 10 000 a 120² = 14 400 el incremento es del 44%, más del doble.

Por ello, el mejor consejo que se puede dar en seguridad vial siempre es moderar la velocidad. Por un lado, una velocidad más reducida da más tiempo para evaluar la situación y reaccionar adecuadamente (o, mejor dicho, durante el tempo necesario para ello recorremos una distancia menor).

Y, por el otro lado, moderar la velocidad reduce la distancia recorrida una vez se pisa el freno, con un efecto notablemente mayor a la velocidad perdida.

Como veis, un acto que parece tan cotidiano como pisar el freno y parar el coche está influido por buena cantidad de factores (y otro que explicamos en su día en Pisa el freno) y, por nuestro bien, es imprescindible conocerlos bien. Y espero que nuestra comprensión de todos estos factores haya mejorado un poquito después de esta serie de artículos.

En Circula seguro | Y tú ¿frenas o retienes?, Pisa el freno, La distancia necesaria para salvar tu vida (1)
Foto | Grantuking, Jellaluna

Durante la semana pasada dedicamos un par de artículos a repasar unas cuantas ecuaciones de la Física de bachillerato y aplicarlas a una reducción de velocidad. Nuestro objetivo concreto era conocer la distancia que debe existir entre dos límites de velocidad consecutivos de forma que se puedan cumplir aplicando una suave frenada.

Sin embargo, las ecuaciones que obtuvimos son mucho más generales, sirven para describir absolutamente todas las frenadas de un vehículo (y también para describir las recuperaciones de velocidad, sólo habría que intercambiar las velocidades inicial y final; pero eso lo dejaremos para otro día). Así que sería un crimen no aprovechar que tenemos todos estos conceptos frescos para enumerar todos los factores que influyen en la distancia de parada.

Recapitulemos un poco. La ecuación más general que obtuvimos es la siguiente:

Recordemos que significan todos los símbolos que aparecen en esta ecuación, y las unidades en que debemos expresarlos para obtener la distancia de parada en metros:

• v_f. Es la velocidad final después de la frenada. Hoy nos vamos a centrar en la detención total del vehículo, así que v_f = 0, y podemos directamente suprimirla de la ecuación.
• v_i. Es la velocidad inicial, antes de la frenada. Como hemos quitado la velocidad final (que es cero), esta es la única velocidad que queda en la ecuación, así que el subíndice ya no es necesario para diferenciar. Así, pues, v_{i = v} es la velocidad de crucero antes de pisar el pedal del freno. Se debe medir en metros por segundo.
• t_rec. Es el tiempo de reacción y decisión. Es decir, la cantidad de segundos que transcurren desde que recibimos el estímulo hasta que finalmente ponemos el pie sobre el pedal.
• a. Es la deceleración (o aceleración negativa) causada por la aplicación de los frenos (aquí contamos también el freno motor, diferentes fricciones, etc). Se debe medir en m/s/s (o, lo que es lo mismo, m/s²).
• g. Es la aceleración de la gravedad. Corresponde a la aceleración con la que cae un objeto que actúa únicamente la gravedad, sin ningún tipo de sustentación o fricción. En la superficie de la tierra, su valor es aproximadamente g = 9,8m/s².
• sin θ. Es el seno del ángulo que de inclinación de la carretera, positivo en subida y negativo en bajada. Para pendientes no muy grandes (hasta el 15%), el valor del seno será prácticamente idéntico al porcentaje de la pendiente dividido por cien. Para pendientes más grandes, deberemos usar la fórmula completa.

En los artículos anteriores estuvimos utilizando una aceleración de referencia que describía una cómoda deceleración. Pero ahora estamos en un caso muy diferente, queremos caracterizar la distancia necesaria para una detención total. Así que lo que queremos no es una aceleración de referencia suave, sino la máxima deceleración que los frenos nos puedan proporcionar.

Dicha deceleración se puede calcular gracias a la segunda ley de Newton, que dice que fuerza es igual a masa por aceleración. Dándole la vuelta a la frase, la deceleración causada será igual la fuerza total de frenado (sumando todos los factores: los cuatro frenos de servicio, freno motor, fricción del aire, etc.) dividida por la masa del vehículo. Con todo esto, nuestra ecuación se convierte en:

Esta fórmula consta de dos partes, que aparecen sumadas. La primera se puede interpretar como la distancia de reacción. Es decir, lo que avanzamos mientras analizamos la situación y decidimos.

La segunda parte es una complicada fracción, que en definitiva nos dice la distancia que recorremos desde que pisamos el pedal hasta que nos detenemos completamente. Es la distancia de frenado.

La suma de ambas combinaciones se suele conocer con el nombre de distancia de parada técnica. Es la distancia que recorre nuestro vehículo desde el momento en que recibimos un estímulo concreto por primera vez hasta que el vehículo está completamente detenido.

Por lo tanto, si el estímulo es un obstáculo, si se encuentra a una distancia menor a la parada técnica, entonces es imposible que nos podamos detener sin colisionar con él. Dicho de otra forma, es la distancia necesaria para salvar tu vida, y como veremos en la segunda parte, depende de un gran número de factores.

En Circula seguro | Y tú ¿frenas o retienes?, Pisa el freno, ¿Qué distancia debe existir entre límites?
Fotos | Adolfo Abalo, Mikelo

Habíamos dejado a medias el análisis, desde el punto de vista de la Física, de la distancia que debe existir entre dos señales de limitación de la velocidad según los preceptos de la Norma 8.1-IC, señalización vertical, de la Instrucción de Carreteras.

En resumidas cuentas, el párrafo concreto de la ley que analizábamos viene a decir que los cambios en el límite de velocidad a lo largo de una carretera no deben producirse de forma tan repentina que obliguen a los conductores a hacer un uso intensivo de los frenos. Como cifra de referencia, el texto legal marca una frenada suave donde la deceleración es de 7km/h/s.

Con estas premisas, logramos estimar la distancia mínima que debe existir entre dos límites de velocidad consecutivos conforme a la ley de Carreteras. Nos basamos en la conocida “espacio es igual a velocidad por tiempo”. En este caso, como la velocidad cambia durante todo el frenazo, nosotros tomamos un valor intermedio como referencia: la media entre la velocidad máxima y la mínima.Con todo esto, logramos obtener la siguiente ecuación general:

Con esta ecuación, fuimos capaces de calcular que, por ejemplo, una señal de 50km/h no debería estar situada a menos de 77,38m de un límite de 80km/h.

Sin embargo, todo esto es cierto en llano. La pendiente puede facilitar la reducción (si es ascendente), o dificultarla. Por lo tanto, si la carretera no es llana, un mismo pisotón sobre el freno provocará resultados muy diferentes. Por ese motivo, la propia norma de carreteras indica que debe tenerse en cuenta el efecto de la inclinación de la rasante.

El motivo de que la pendiente afecte a la deceleración es la gravedad, obviamente. Si la carretera no “aguantara” al coche en su sitio, éste caería hacia el centro de la Tierra con una aceleración igual a g = 9.8m/s². Un pavimento completamente horizontal sostiene a la perfección el vehículo, por lo que este no se mueve.

Si os imagináis un pavimento completamente vertical, entonces la fuerza de contacto con él no sería capaz de compensar para nada la gravedad, por lo que el coche caería con la aceleración de la gravedad normal.

En un caso intermedio, en que el pavimento no esté ni completamente vertical ni horizontal, entonces la fuerza de contacto compensaría solo parte de la fuerza de gravedad. Para ser más exactos, compensaría una parte proporcional a la inclinación de la rasante.

Si recordáis las lecciones de trigonometría, las inclinaciones se medían en senos y cosenos. En concreto, si el ángulo que la carretera forma con la horizontal es (una letra griega, usada normalmente para designar ángulos), entonces la aceleración producida por la gravedad será el seno de dicho ángulo multiplicado por la aceleración normal de la gravedad. Es decir, g sin .

Esta aceleración se sumará o restará a la producida por los frenos, según si la pendiente es ascendente o descendente, respectivamente. Así, pues, para tener en cuenta la inclinación de la rasante, basta con tomar la ecuación anterior y sumar (o restar) la aceleración de la gravedad,

Probablemente, muchos de vosotros habréis oído hablar de pendientes según un porcentaje, en vez de eso tan raro del seno. Ambos conceptos se pueden relacionar: De hecho, si la pendiente no es muy grande, el seno es prácticamente igual a el valor del porcentaje dividido por cien. Es decir, si tenemos una pendiente del 7%, entonces . Para aquellos que tengáis curiosidad, aquí pongo la relación completa entre ambos conceptos,

Veamos unos cuantos números para terminar de hacernos una idea. Supongamos una pendiente del 7%. Si mi memoria no me falla, es la inclinación de referencia para el reglamento, a partir de la cual cambian las normas de preferencia en estrechamientos. Tomando la ecuación anterior, el seno vale 0,0698291, que es prácticamente lo mismo que 0,07 (ya os avisé que sería prácticamente igual, al ser un ángulo relativamente pequeño).

De nuevo, nos ponemos en el ejemplo de una reducción de 80 a 50km/h. En el caso de una pendiente ascendiente, la gravedad ayudará a frenar, por lo que tenemos que sumar las aceleraciones. Como ya hicimos en el día anterior, lo mejor para no confundirnos con las unidades es pasarlo todo al sistema métrico, v_i = 22,22m/s, v_f = 13,89m/s y a = 1,94m/s². Por lo tanto,

Como era de esperar, la ayuda de la gravedad en pendiente ascendente permite hacer la reducción en menor distancia, y por lo tanto las señales podrán estar algo más juntas: 57,24m en vez de 77,38m.

Veamos que ocurre en un descenso. Como la gravedad va a favor del sentido de la marcha, tiende a dificultar la frenada, por lo que tenemos que restar su aceleración,

Es curioso notar que al pasar de carretera ascendente a descendente, con la misma pendiente, la distancia de frenado se ha duplicado. Incluso un poco más, ha pasado a ser 119,4m.

La norma de carreteras aún hacía constar un factor más: «un tiempo de percepción y decisión de 2 segundos».

Debo reconocer que a mi me confunde un poco esta frase, ¿percepción y decisión desde cuando? Debería ser desde el primer punto en que las señales son visibles. A lo mejor, es posible ver ambas señales desde mucho antes, y por lo tanto cuando rebaso la primera ya sé que debo reducir para la segunda.

No obstante, por eso de ponernos en el peor caso posible, vamos a suponer que esos dos segundos cuentan a partir del momento en que pasamos la señal inicial. Por lo tanto, durante este tiempo de reacción aún no hemos empezado a frenar, por lo que nos movemos a la velocidad de entrada, sin empezara reducir.

Por la famosa ley de espacio es igual a velocidad por tiempo, simplemente tenemos que añadir a la distancia que hemos calculado hasta ahora la distancia recorrida en dos segundos a la velocidad de la primera señal. Con todo esto, la ecuación final es

En los ejemplos que hemos ido siguiendo a lo largo de estos dos artículos, la velocidad de la primera señal es de 80km/h, por lo que en dos segundos se recorren 44.44m, a sumar a las distancias que habíamos calculado hasta ahora.

Con esto, hemos tenido en cuenta los tres efectos que citaba la Instrucción de Carreteras. La deceleración de 7km/h/s causada por una suave aplicación de los frenos, la inclinación de la rasante y el posible tiempo de reacción. Armados con estas herramientas, hemos conseguido obtener una ecuación (más sencilla de lo que parece) que podemos utilizar para conocer sin demasiados problemas la separación mínima entre dos límites de velocidad en una carretera.

Ahora que hemos hecho el esfuerzo de demostrar todas estas ecuaciones, sería una lástima quedarse únicamente en el reglamento de carreteras. Podemos utilizar todo lo que hemos aprendido para entender un poco mejor el proceso de frenado. Dedicaremos el próximo artículo a estos menesteres, fuera ya de esta miniserie dedicada a la distancia entre señales.

En Circula seguro | ¿Qué distancia que debe existir entre límites? (1)
Fotos | John Spooner, Sanbeiji, Edur8

El lunes estuvimos hablando un rato sobre el freno motor, vimos qué era y por qué hoy en día los profesionales de la enseñanza de conducción avanzada le dan un poco de lado. Y vimos también que, con todo, hay muchos conductores que piensan que toda su frenada se debe a la fricción de las pastillas contra los discos cuando en realidad no siempre es así.

Y de ese matiz, del “no siempre es así” nos encargaremos hoy. Sí, porque en ese afán que tenemos muchos seres humanos por simplificar la realidad para comprenderla con mayor avidez, en ocasiones olvidamos que no hay una sola manera de frenar (o, más exactamente, de aminorar la velocidad de nuestro coche) sino varias, una para cada ocasión.

Y en cada ocasión merece la pena tener muy claro qué estamos haciendo con el coche y por qué. Ahora vamos a meternos en nuestro vehículo y vamos a enfrentarnos a tres situaciones. Dos de ellas son muy cotidianas en nuestro día a día. La otra, no tanto (espero).

Frenada en llano por una detención del tráfico

Es decir, la frenada del día a día, la del semáforo, por ejemplo. En este caso, si observamos que un semáforo se ha puesto en rojo, lo preceptivo es dejar de acelerar (entra el freno motor) y permitir que el vehículo avance suavemente mientras va disminuyendo su velocidad. Dependiendo del espacio de que dispongamos, usaremos un poco el freno de servicio y al final, poco antes de detenernos, pisamos el embrague para evitar el calado del motor.

Como mucho, puede que nuestro coche no aguante el ritmo con la marcha que llevamos puesta, más que nada porque se agota el freno motor y se pone en marcha el ralentí del vehículo, lo que puede obligarnos a reducir la marcha o, si la velocidad es ya moderada, a pisar el embrague.

Primer inciso del día. El ralentí es un circuito de alimentación del motor que se enciende de forma automática para evitar que el motor se cale. Esto sucede cuando el régimen del motor cae algo más allá de las 1.000 vueltas por minuto, es decir cuando se agota la caída de vueltas del freno motor. A diferencia de lo que ocurre con el freno motor, el ralentí consume carburante para mantener el motor encendido.

Dependiendo de la marcha que llevemos puesta, el ralentí puede llegar a tirar del coche o bien el motor puede empezar a dar tirones hasta calarse de forma más o menos estrepitosa. De ahí que sea aconsejable pisar el embrague para aislar el motor cuando el ralentí tira de nuestro vehículo o reducir a una marcha inferior cuando puedan producirse tirones, que dentro del motor no le sientan nada bien ni al cigüeñal ni a las bielas. Cierro inciso.

¿Es obligatorio ir reduciendo marchas? No, obligatorio no hay nada en la vida (sino que todo se puede hacer dependiendo del precio que estemos dispuestos a pagar por hacerlo, pero ese es otro debate). Si la velocidad va bajando a un ritmo sosegado y el motor lo permite, podremos detenernos sin haber reducido en absoluto. Si por el contrario el motor tiembla hasta el dolor, se impone alguna reducción de marchas si no queremos acabar tirando el coche a la basura. Otra cosa será que reduzcamos la marcha para tener mayor capacidad de empuje y poder así relanzar el vehículo, pero en una frenada para detener el coche puede ser que no necesitemos reducir ninguna marcha.

En toda esta frenada (como de hecho en toda la conducción) nuestra observación tiene un papel fundamental, y es que cuanto antes veamos la razón de nuestra detención, más cómoda y económica será nuestra frenada. Cómoda, porque es mucho más suave la retención que proporciona el motor que nuestra acción sobre los frenos (aunque aquí habría que hablar de las destrezas de cada conductor). Económica, porque el consumo del freno motor es cero, mientras que en los frenos hay desgaste, y si la frenada es abusiva, abusivo será el desgaste en neumáticos y amortiguadores.

Frenada en pendiente

Imaginemos ahora una frenada en pendiente. Claro, que la pendiente puede ser ascendente o descendente. Pues… como todo lo que sube baja, empezamos subiendo, y así vemos que al frenar el motor cae de vueltas enseguida, hasta que se nos agota el freno motor, se enciende el ralentí y como no vayamos ágiles con el embrague nos habremos ganado un calado de lo más tonto. Y es lógico, ya que la misma pendiente nos está frenando.

De hecho, nos frena tanto que… a lo mejor no hay ni que tocar el pedal del freno para aminorar la velocidad. Con soltar el acelerador, entra el freno motor, la pendiente también nos frena… Vaya, el trabajo va a ser mío ahora para llegar hasta ahí arriba… ¡y vamos ahora de bajada! Es una fuerte pendiente. Si uso los frenos a cascoporro, las pastillas se calentarán y aunque no lleguen al fading se gastarán de una manera que puedo evitar. ¿Cómo? Reduciendo marchas.

¿Que cómo se reducen las marchas? Vaya, otro inciso. Claro, estamos hablando de reducciones y no a todo el mundo se le dan bien, así que voy a explicar cómo las enseño yo. Ya aviso que tiro bastante de pedal de freno… aunque como lo hago con tiempo y además no prescindo de la retención del freno motor el desgaste de los órganos de frenado tampoco es exagerado.

En primer lugar, hay que soltar el acelerador con tiempo para dejar que el coche pierda impulso por sí mismo y luego frenar de manera que agotemos el freno motor. Es decir, vamos frenando hasta que el cuentarrevoluciones se aproxima a 1.000 vueltas (y si lo hacemos de oído, toda esa vista que ganamos para cosas más interesantes que un relojito). En ese momento, sin soltar el pedal del freno accionamos el embrague, cambiamos de marcha, conectamos el embrague de nuevo con suavidad y ya está, con la nueva marcha se inicia un nuevo tiempo de freno motor que podemos agotar frenando si es necesario.

Si no hay cabeceos exagerados al dejar ir el embrague, es que lo hemos hecho bien. Y si al dejar el embrague notamos un cabeceo de los que hacen daño, una de tres: o nos hemos precipitado al reducir (no hemos agotado el freno motor), o hemos soltado el freno en mitad de la reducción (con lo que el coche vuelve a tomar velocidad) o sencillamente hemos soltado el pedal del embrague como si él nos hubiera mordido el dedo gordo del pie izquierdo.

Bien, de acuerdo, podemos aprender a realizar la maniobra punta-tacón, que nos permite mantener la frenada mientras damos un toque de acelerador para lograr una mayor armonización de las marchas y mitigar las transferencias de pesos del vehículo aun a altas velocidades, pero hasta que no tengamos el punta-tacón por la man… por el pie, frenar hasta las 1.000 vueltas antes de reducir nos permite aunar que la nueva marcha entre sin brusquedades con el máximo aprovechamiento del freno motor.

De todas formas, hay que tener claro que cada coche, cada motor, cada desarrollo de caja de cambios, retienen de una manera distinta. En cualquier caso, esta técnica se puede llevar a cabo prácticamente desde el primer día en cualquier coche de cambio manual, en vías abiertas al tráfico y sin actuar como si nos persiguiera la Policía. Cierro este otro inciso.

De hecho, hay vehículos que tienen una gran capacidad de retención, de manera que con reducir marchas se pueden bajar pendientes bastante pronunciadas sin apenas tocar el pedal del freno. Pero, claro, el motor que está siendo movido por las ruedas vía caja de cambios se va revolucionando. Y que se revolucione mucho (¿cuánto es mucho?, depende del coche) tampoco es bueno ya que, con tanto ir y venir de los pistones, las paredes de los cilindros y también los segmentos sufren un desgaste mayor de lo normal por mucho que en la cámara de combustión sólo haya aire comprimido y por más que las paredes de los cilindros estén bañadas en aceite.

Una reflexión: En el equilibrio está la virtud.

Frenada de emergencia

En caso de emergencia, ni equilibrios ni puñetas. Ante una situación de verdad peligrosa que por lo que sea no hemos visto a tiempo, sólo cabe una acción: ponerse de pie encima del pedal del freno y que vibre el ABS como un demonio hasta que se detenga el vehículo. Pero, claro, una frenada como esa es tan efectiva que el freno motor se agota en un pispás, lo mismo le pasa al ralentí y corremos un serio peligro de calado. Toca pisar embrague a la vez que el freno para aislar el motor y evitar que se pare.

¿Por qué es peligroso que se nos cale el motor en una frenada de emergencia? Pues básicamente porque nos quedamos con un coche desprovisto de electrónica, de dirección asistida y (y esto es más peliagudo) de servofreno, y porque con el motor parado nos perdemos la posibilidad de salir pitando hacia donde sea en cuanto el vehículo se haya detenido. Nunca se sabe.

Por otra parte, tan importante es conservar la electrónica del vehículo y la adherencia de los neumáticos como nuestra capacidad de observación. Esto quiere decir que hacia donde miremos… iremos. Si en medio del susto nos emperramos en mirar la matrícula del coche de delante, allí acabaremos. Si por el contrario nos centramos en buscar una salida dirigiremos el vehículo hacia esa salida. Demostrado.

Hago un último inciso para hablar de los coches sin ABS, aunque espero muy sinceramente que este inciso no le sirva a nadie, más que nada porque confío en que los coches sin ABS estén ya en vías de extinción. Ahí la cosa es que hay que saber imitar el comportamiento del ABS con el pie.

Es decir, si el ABS detecta el bloqueo de ruedas y libera presión de frenado para luego volver a frenar al máximo dando lugar a unos ciclos vertiginosos que aprovechan el momento de máxima frenada y permiten conservar la direccionabilidad de las ruedas, una frenada de emergencia en un vehículo sin ABS se convierte en un ejercicio que queda sólo al alcance de los virtuosos del pie derecho, esos expertos en frenar y liberar algo el freno repetidas veces en décimas de segundo para no colisionar contra un obstáculo. Suena difícil, ¿eh?

Cierro este inciso, y con él, estos artículos sobre la discusión entre quienes sólo frenan empleando las pastillas y quienes sólo retienen sus coches con el freno motor. Por mi parte, ya sabéis lo que hay: adaptación al medio y uso de las técnicas según las circunstancias; y para que todo eso sea posible, la observación tiene un papel fundamental.

Foto | Michelin, Kate Ter Haar, Adarsh Thakuri
En Circula Seguro | Y tú, ¿frenas o retienes? (1), Pisa el freno

¿Qué es mejor: restar velocidad usando el pedal del freno o dejando que el motor retenga el vehículo? ¿Qué es más recomendable: ir reduciendo marchas o simplemente frenar hasta la detención del coche? ¿Qué conviene más: pisar el embrague antes que el freno o el freno antes que el embrague?

En efecto, hoy voy a hablar del freno motor, un concepto que, a pesar de estar pasando horas bajas en la actualidad, a mí me sigue pareciendo un buen recurso para la conducción segura. Y voy a tratar del tema sabiendo que flota en el ambiente una cierta rivalidad entre quienes son firmes acólitos del motor como retenedor del vehículo y quienes defienden a ultranza el uso del pedal del freno de servicio.

Para empezar, nos situamos. ¿Qué es el freno motor? Como digo siempre en clase, que nadie abra el capó del coche buscando el emplazamiento de un frenomotor. El freno motor no es un cacharro, sino un concepto, y para explicarlo nos vamos a poner en la piel del conductor que va por ahí con su coche.

Cuando el conductor pisa el acelerador, la centralita de la inyección envía carburante al motor, y entonces el motor (bueno, su cigüeñal) gira más rápido; al pasar el movimiento del volante motor a través de la caja de cambios se transmite a la ruedas mayor fuerza o mayor velocidad dependiendo de la marcha que tengamos seleccionada, como ocurre cuando encajamos dos engranajes de diferente diámetro y los ponemos a rodar.

Un inciso para explicar esto último. Hace ya algún tiempo se me ocurrió explicar esto de las marchas mediante un diagrama muy básico (quienes me conocen saben que soy discípulo de la Escuela Rupestre de Altamira) que viene a decir que a medida que seleccionamos una marcha más alta, más larga, perdemos fuerza (en un sentido figurado) para empujar el coche pero ganamos velocidad, entendida la velocidad como la idea de dejar el coche “suelto”. Y viceversa. Fin del inciso.

Sigamos con nuestro conductor. Cuando él deja de pisar el acelerador, se invierte la relación que había hasta el momento. Ya no es el motor el que gira y hace girar las ruedas, sino que ahora son las ruedas las que mueven al motor y, en función de cuál sea la marcha que lleve seleccionada el conductor, retendrán más o menos el vehículo. Eso es el freno motor.

De forma adicional a todo esto, tenemos que cuando el motor está funcionando a retención, a freno motor, no existe ningún aporte de carburante en los cilindros, ya que la centralita corta la inyección. Dicho de otra manera: como el motor ya está en movimiento porque lo hacen girar las ruedas, no es necesario malgastar carburante.

Primera observación lógica: A la vista de lo expuesto con la ayuda del diagrama, cuanto más baja sea la marcha, mayor será la retención que obtengamos.

Segunda observación lógica: Ir a freno motor implica gastar 0,0 litros a los 100 kilómetros. ¡Alegría!

Tercera observación lógica: Si se pisa el embrague, se interrumpe la conexión entre motor y ruedas, y por tanto se pierde el efecto del motor como retenedor del vehículo.

A partir de ahí, ¿dónde está la pelea? Sencillo: en conducción avanzada se explica que los frenos tienen capacidad suficiente como para detener el vehículo y no es necesario emplear el freno motor, ya que eso es del Pleistoceno, de cuando quienes enseñaban a conducir eran camioneros que llevaban grabada a fuego la necesidad de retener el vehículo para no quemar los frenos en los puertos de montaña.

Es cierto. Hoy los frenos tienen capacidad sobrada para detener un turismo por sí solos. Bueno, por sí solos no: con la ayuda del conductor; pero sin la ayuda del freno motor. En un curso me contaron que para un coche que desarrollaba 140 CV a la hora de acelerar, los frenos disipaban una potencia de 700 CV. Por otra parte, el freno motor se aplica sólo a las ruedas motrices (como es lógico), mientras que el freno de servicio ataca a todas las ruedas del vehículo, lo cual es especialmente interesante en condiciones de baja adherencia, por ejemplo.

Sin embargo, un uso correcto del freno motor como aliado del freno de servicio redunda en una menor distancia de frenado con un desgaste de los elementos de frenado también más reducido, ya que si dejamos que el vehículo nos retenga nos obligaremos a pisar menos el pedal del freno.

De hecho, si empleamos el pie derecho para frenar dejando libre el acelerador resulta que estamos frenando con las pastillas, pero también con la ayuda del freno motor a no ser que accionemos el embrague y dejemos desconectados el motor y la caja de cambios. Por eso, muchos de los que dicen frenar sólo con el sistema de frenado en realidad emplean ambos métodos de forma simultánea.

Con todo, aquí hay también un problema de fondo, y es el de entender la conducción como una actividad en la que nuestras acciones son siempre las mismas, cuando no hay nada más lejos de la realidad. En el coche, toda nuestra actividad deriva de un análisis continuado de la situación, y el manejo de los mandos no es (no debería ser) una excepción.

¿Por qué digo ahora esto? Pues porque cuando hablamos de “frenada” y de emplear el freno motor o el freno de servicio, se me ocurre una pregunta: ¿de qué estamos hablando exactamente? ¿En qué condiciones se usa uno y otro medio para aminorar la velocidad? En un par de días lo discutiremos.

Foto | Dr. Wendy Longo, mikelo
Gráfico | Josep Camós
En Circula Seguro | Pisa el freno, ¿Primera preparada y embrague pisado o punto muerto?, Y tú, ¿frenas o retienes? (y 2)

Todos sabemos que, viajando en autobús (de hecho, en cualquier transporte, pero en los coches privados uno no puede ir de pie), si uno no tiene la suerte de conseguir un asiento, hay que agarrarse bien para no caerse. Las inclemencias del tráfico, las curvas y la frenada ante cualquier parada provocan sacudidas en el interior del vehículo, que si uno no se sujeta firmemente pueden llevarte al suelo.

A estas alturas, todos deberíamos saber ya por qué ocurren ese tipo de sacudidas. Tiene que ver con las aceleraciones, es decir, los cambios de velocidad (y de dirección): nosotros tendemos a seguir en linea recta y velocidad constante, en ausencia de fuerzas. Si el autobús cambia de velocidad, necesitaremos un punto de apoyo que nos transmita la fuerza necesaria para que sigamos la misma aceleración que la carrocería.

Sin embargo, hay un tipo de sacudidas que no sigue exactamente este patrón. Es más, diría que cuando se produce, coge desprevenida a la mayoría de la gente (sobre todo, a personas mayores, para qué nos vamos a engañar).

La película es más o menos la siguiente. Suponemos a la señora María, que vuelve a casa después de una sesión de Aqua Gym para jubiletas, como ella misma se llama. Ha ido todo el viaje sentada, así que – listita ella – no ha tenido problemas con las sacudidas. Tan sólo se levanta doscientos metros antes de su parada, de forma que le dé tiempo de sobras para solicitar la parada y acercarse a la puerta.

Cuando nota que el conductor empieza a frenar para depositarla frente a su parada, experimenta la sensación de irse hacia adelante. Como su nieto le ha explicado algo de física, sabe que es porque sus maltrechos huesos tienden a conservar la velocidad anterior, mientras que el autobús está frenando.

No hay problema, sabe que simplemente apoyándose contra la barra que tiene justo delante de ella puede sostenerse. Sin embargo, cuando el autobús finalmente se detiene, le sorprende una sacudida inesperada hacia atrás. Según lo poco que comprendió de la explicación de su nieto, eso no cuadra. ¿Por qué ocurre?

Para entender por qué pasa, os propongo un experimento. Tomad una bandeja alargada, con las paredes lo suficientemente altas como para poder llenarla con un dedo de agua sin que se derrame.

Una vez hecho esto, inclinad ligeramente el recipiente, de forma longitudinal. Es decir, bajad unos centímetros uno de los lados cortos, levantando el opuesto.

Después, bruscamente (pero con cuidado de no salpicar), invertid la inclinación. Es decir, subid el extremo que estaba abajo, y viceversa. ¿Qué le pasa al agua? Si lo habéis hecho bien, veréis como se forma una especie de ola que va desde el extremo que ha subido hasta el que ha bajado.

Si fuerais una gota dentro del agua, esa especie de ola se notaría como una simple sacudida hacia el lado que bajaba. ¿Verdad? Pues eso es exactamente lo que ocurre en el autobús.

Al frenar, el autobús se inclina hacia adelante. El morro baja y el rabo sube. Es algo que ocurre en todos los vehículos que tienen suspensión. Lo habréis notado en vuestros coches particulares, y creo que ya hemos explicado alguna vez en este blog por qué ocurre (pero, si no os acordáis, pedid y se os explicará de nuevo, vuestros deseos son ordenes sugerencias).

Cuando el autobús se detiene finalmente, las suspensiones devuelven rápidamente la orientación normal. Al hacerlo, ocurre lo mismo que con la cubeta de agua: una sacudida hacia atrás.

El mayor peligro de esta sacudida es que uno no se la espera. Sobre todo, porque durante la frenada en si los pasajeros adoptan una postura que les impida irse hacia adelante, así que la sacudida hacia atrás les toma a contrapié. Es cuestión de recordarlo y prepararse con tiempo.

¿Hay alguna forma de evitarlo? La forma más sencilla sería no poniendo suspensiones. Pero creo que, en ese caso, nos quejaríamos todos de otras cosas. A parte de eso, la única solución es frenar suavemente, lo cual implica mayor anticipación. Y, sobre todo, liberar presión del pedal a medida que nos acercamos a la detención total, de forma que la carrocería vaya recuperando paulatinamente su orientación normal, no de golpe al final.

De hecho, lo dicho ocurre en cualquier tipo de vehículo. He puesto el ejemplo del autobús porque, al ser más largo, el efecto se nota mucho más. En un coche la sacudida se nota, pero debido a la escasa distancia con las ruedas, se nota más en sentido vertical que hacia aras.

Y, sobre todo, como en los coches particulares no viajamos de pie, ¿verdad?.... ¿¿Verdad??

Fotos | Jlmaral, Jaume

El otro día leí un interesante artículo en la revista Motociclismo en el que después de hacer una comparativa entre motocicletas equipadas con ABS, utilizaban los datos recogidos para comparar los datos teóricos obtenidos en una frenada a 100 kilómetros por hora (distancia recorrida entre el punto de accionamiento de frenos y punto de detección de la motocicleta) con la distancia real recorrida si nos encontramos un obstáculo desde que lo vemos hasta que podemos detener la motocicleta.

De esta forma, asombra comprobar que la distancia teórica recorrida por la moto es de unos 41 metros mientras que la real a esa misma velocidad se va hasta los 71,6 metros pero, ¿que otros factores influyen en la distancia de detección? Vamos a verlos.

La variable que más influye en la distancia de frenado es el factor humano, es decir, nosotros mismos y nuestros reflejos para reaccionar ante un imprevisto. Debemos identificar el peligro y reaccionar en consecuencia mientras nuestra moto se sigue desplazando a la misma velocidad y con ello, recorriendo un montón de metros.

El tiempo que el ser humano tarda en identificar un objeto como peligro es de aproximadamente una décima de segundo. Esto traducido a distancia son un poco menos de tres metros. A continuación, debemos reaccionar en consecuencia, en este caso, aplicando los frenos. De media, cualquiera de nosotros tardará unas ocho décimas de segundo, habiendo recorrido un total de algo más de 22 metros. En total, desde que vemos el obstáculo hasta que empezamos a frenar habremos recorrido unos 25 metros.

¿Ya empezamos a frenar? Pues no, porque todavía hay que tener en cuenta el factor mecánico en la motocicleta ya que existe un retardo entre la orden que aplicamos con la mano en la maneta de freno y el movimiento de los pistones en la pinza de freno. El circuito hidráulico debe coger presión antes de que la deceleración sea efectiva. No es mucho tiempo, tan sólo dos décimas de segundo pero si es lo suficiente para que hayamos recorrido otros cinco metros. En total, durante el momento de pánico y antes de empezar a reducir la velocidad, llevaremos más de treinta metros.

Por fin empezamos a frena y durante tres segundos recorreremos esos 41 metros que comentábamos al inicio que junto con los 30 metros que ya llevamos hará que no nos detengamos antes de 71 metros, y eso teniendo en cuenta que los cálculos están realizados en condiciones óptimas. Si nosotros no nos encontramos bien (cero de alcohol), nuestros neumáticos están desgastados, los amortiguadores en mal estado o el sistema de frenos no se encuentra todo lo bien que debiera, la distancia se puede ir hasta los 80 metros o más.

Es por ello que hay que recalcar una vez más la importancia de la distancia de frenado y que en estos casos, es mejor pecar por exceso que por defecto. Y si queréis experimentar vosotros mismos estos datos, podéis acercaros a una zona sin tráfico y poner vuestro vehículo por ejemplo a 50 kilómetros por hora.

Para comenzar a frenar, hacedlo cuando un compañero vuestro de por ejemplo una voz o una palmada. Luego podéis ver lo que habéis recorrido y pensar si la distancia de seguridad que usáis normalmente es la suficiente.

Por cierto, aunque he hablado de motos, este dato es perfectamente extrapolable a las cuatro ruedas.

Foto | Dougww
En Circula Seguro | La diferencia entre 120 y 150 (2), Distancia de seguridad, ¿por qué es tan importante?

Como lo prometido es deuda, para terminar esta larga serie de artículos sobre la frenada vamos a tratar los modernos sistemas electrónicos que accionan, o desactivan, automáticamente los frenos para ayudarnos a controlar el vehículo. En concreto, de todas las siglas que hay, nos centraremos en dos: el ABS y el ESP.

En realidad, pese a que a menudo se cobran como si fueran extras separados, ambos sistemas comparten la mayor parte de su infraestructura. Desde este punto de vista, el ESP se puede considerar una mera extensión del ABS. En cualquier caso, como su finalidad es distinta aunque complementaria, nosotros los seguiremos tratando como sistemas independientes.

El ABS debe sus siglas a Anti-lock Braking System, algo así como sistema de frenado anti-bloqueo. Es decir, un sistema que evita que las ruedas del vehículo dejen de girar a la misma velocidad que el coche durante una frenada brusca. ¿Por qué es beneficioso que no se bloqueen las ruedas? Veámoslo.

Recordad que si las ruedas giran a la misma velocidad del vehículo, entonces se produce lo que se conoce como rodadura sin deslizamiento. Es decir, el punto de contacto de la rueda con el asfalto no se mueve. En estas condiciones, la fuerza de fricción entre neumático y pavimento es lo que se conoce como rozamiento estático: aparece la fuerza justa y necesaria para evitar que ambas superficies se deslicen entre si.

Pero dicha fuerza tiene un máximo, si dicho máximo se supera el rozamiento estático no da a basto y se empieza a producir el deslizamiento. Claro, si no fuera así, sería imposible arrastrar cosas. Una vez empieza el deslizamiento, la fuerza pasa a ser fricción dinámica, y entonces adquiere un valor fijo, independiente de la velocidad.

Pero el valor fijo del rozamiento dinámico es significativamente menor a la fuerza máxima de fricción estática. Esto lo podemos notar al arrastrar muebles pesados: si empezamos empujando suavemente, veremos como no ocurre nada, aún no hemos superado el umbral de la fuerza estática, por lo que ésta compensa nuestro empuje y el mueble se queda en su sitio. Al esforzarnos más aplicando mayor fuerza, finalmente el mueble se empezará a mover. A partir de entonces, nos cuesta bastante menos proseguir el movimiento, incluso es fácil conseguir una velocidad notable.

En el proceso de frenado, todo esto significa que para maximizar la fuerza de frenado entre el neumático y el pavimento, debemos evitar el bloqueo de las ruedas. Como en el Precio Justo: debemos apretar el freno tanto como sea posible, pero sin pasarnos del umbral de la fuerza estática.

Además, el bloqueo tiene otra característica negativa para la seguridad vial. Como sabemos, para controlar la trayectoria del vehículo lo que hacemos simplemente es cambiar la orientación del eje de las ruedas delanteras. Como expliqué en su día, esto se basa en que la fricción estática siempre aplica su fuerza en la dirección contraria a dónde las superficies intentan deslizarse: si el eje de rotación está girado, el deslizamiento incipiente también lo estará, lo que nos permite orientar la fuerza de fricción hacia donde queramos.

Pero si la rueda se bloquea, la fuerza de rozamiento dinámica siempre apunta en el sentido contrario al deslizamiento existente. Y, como la rueda no está girando, da igual la orientación de la misma, el deslizamiento siempre ocurre hacia adelante. Por lo tanto, la fuerza siempre está orientada hacia atrás, independientemente de lo que hagamos con el volante. Por lo tanto, con las ruedas bloqueadas, no hay dirección.

El único caso en que el bloqueo de las ruedas puede ser beneficioso es en la conducción sobre superficies muy blandas, como pueden ser nieve, tierra o barro. En este caso, el bloqueo de las ruedas cava una zanja en el firme, por decirlo de alguna forma, mejorando el frenado. En estas condiciones, el ABS aumenta ligeramente la distancia de frenado, pero por lo menos permite mantener el control del vehículo.

Con todo esto, creo que ya estamos suficientemente convencidos de que tener ABS es guay y mejora las condiciones de frenado sobre casi cualquier superficie. Veamos cómo funciona, en su versión más simple.

En cada rueda hay un sensor que mide su velocidad de rotación. El sistema funciona por comparación: si nota que una de las ruedas está sufriendo una desaceleración notable, muy superior a la del resto de las ruedas, se da cuenta que está a punto de producirse el bloqueo y entra en acción. Eso sí, el sistema debe tener algo de tolerancia, ya que en cualquier curva las cuatro ruedas giran a velocidades distintas (en coches con ESP, se puede usar el sensor del volante para calcular la diferencia de velocidad necesaria en cada rueda).

Para evitar el bloqueo de la rueda, el sistema cierra una válvula en el sistema hidráulico que aisla el freno de la rueda en cuestión del resto del circuito. De esta forma, la presión ejercida sobre el pedal deja de transmitirse. Por si no fuera suficiente, la válvula reduce la presión ejercida con ese freno. De esta forma, la rueda se ve liberada de nuevo, y la fuerza de fricción con el suelo vuelve a hacer que gire.

Entonces, el sistema sigue vigilando la rueda hasta notar que vuelve a acelerar. En ese momento, sabe que el peligro del bloqueo ha desaparecido, así que vuelve a abrir la válvula, reconectando el freno en cuestión. De esta forma, se consigue que la frenada siempre esté al rededor del punto de bloqueo, pero sin llegar a él.

En el pasado, antes del uso extendido del ABS, los conductores debían realizar todo este proceso a ojo, notando cuando se producía un bloqueo para liberar el pedal. En la práctica, el conductor más experimentado podría llegar a hacer una o dos correcciones por segundo. El ordenador del ABS más modesto puede llegar a hacer hasta quince; y además, actuando únicamente sobre la rueda que lo necesita. Y en el momento que lo necesita, probablemente mucho antes que el conductor se percate que está a punto de bloquear.

Un último comentario sobre el ABS. Cuando entra en funcionamiento, las válvulas provocan cambios de presión en el líquido de frenos, que en el pedal se sienten como una especie de martilleo. Esto es normal, no os asustéis. Se ha dado el caso de conductores que, al notar el martilleo, han levantado el pie, asustados. Si estamos realizando una frenada lo suficientemente brusca como para que salte el ABS, probablemente lo último que queremos es dejar de frenar.

Pasemos al sistema electrónico de control de estabilidad, ESP (de sus siglas en alemán; a veces ESC de sus siglas en inglés). Además de los sensores que miden la velocidad de cada rueda, el sistema tiene un sensor que mide la posición del volante, y varios sensores que miden las aceleraciones laterales del vehículo, así como sensores giroscópicos que miden el giro del vehículo.

El mecanismo de actuación consta de válvulas en el circuito hidráulico que llega a cada freno. A la práctica, se usan las mismas válvulas que en el sistema ABS, la unidad electrónica de control decide si las válvulas deben reducir la presión de frenado (para el ABS), o aumentarla (para el ESP).

Gracias al sensor en el volante, el sistema sabe hacia dónde quiere ir el conductor. Compara esa información con los datos de todos los sensores para saber si, efectivamente, el vehículo esta yendo en esa dirección. Si todo va bien, el sistema no hará nada. Pero en cuanto se hace evidente que el vehículo empieza a desviarse de la trayectoria deseada, la centralita electrónica toma cartas en el asunto y se dispone a salvar nuestro culo cuello.

La idea general es la misma que un vehículo oruga, como los que van por la nieve, o los tanques. Para girar a la izquierda, por ejemplo, estos vehículos simplemente hacen que la cadena de la derecha gire más rápido que la de la izquierda. Pues lo mismo: si el ESP piensa que debe corregir la trayectoria para que giremos más hacia la izquierda, frenará una las ruedas de ese lado para que las derechas giren más rápido.

Normalmente actuará sobre cada rueda individualmente: en el caso de un sobreviraje frenará sobre la rueda delantera del lado exterior, intentando detener la desviación del morro. En un subviraje, normalmente actuará sobre la rueda trasera interior, intentando que el vehículo pivote a su alrededor.

Igual que en el caso del sistema anti-bloqueo, el sistema puede analizar docenas de veces por segundo (en algunos casos hasta 25, según un anuncio de televisión, el del pajarito) todas las señales de los sensores, y actuar mucho antes que el conductor se percate de lo que podría haber sucedido.

Además de aplicar el freno a la rueda necesaria, el sistema puede reducir la potencia del motor. De esta forma, consigue moderar la velocidad y disminuir la aceleración que pueda agravar los derrapes. Sin embargo, esto no siempre es lo deseado, sobre todo si estamos en terrenos deslizantes, ya que el ESP cortará la aceleración al notar el deslizamiento de las ruedas. Por ese motivo, la mayoría de vehículos equipados con este sistema llevan un botón para desactivarlo, como el que podemos ver en la foto anterior.

Durante todo este mes hemos ido repasando poco a poco todos los conceptos Físicos relacionados con la frenada. Ha sido un camino largo y arduo, lo se. Pero creo que ha valido la pena. Una de las primeras cosas que uno aprende al ponerse a los mandos de un vehículo por primera vez en la vida es que detenerlo no es tan fácil como parece desde fuera. Desde que uno pisa el pedal del medio hasta que el vehículo se detienen ocurren tantas cosas diferentes que hemos necesitado ocho artículos para explicarlas.

Pese a eso, sin duda me he dejado cosas en el tintero. No dudo que me lo haréis saber en los comentarios (os invito a hacerlo). Pero, por lo menos, ahora ya sabemos un poco mejor todo lo que implica pisar el freno.

Fotos | Raimond Spekking, Razvan Orendovici, Akeg, Dweekly

Llevamos ya un montón de días charlando sobre los frenos, y hasta el momento siempre hemos de fuerzas de fricción, fuerzas de frenado, etc. Pero como ya os he explicado alguna vez, en Física, todo lo que se puede explicar en términos de fuerzas, también se puede explicar usando la energía.

Por decirlo de alguna manera, «fuerzas» y «energías» son dos lenguajes diferentes. Siempre podemos traducir de uno a otro; ambos lenguajes, por si sólos, son capaces de explicar todos los fenómenos mecánicos. Pero a veces, como en los idiomas humanos, uno de ellos tiene la palabra justa para describir algo, lo que hace que sea más adecuado para explicar un fenómeno concreto.

Es decir, a veces es más fácil hablar de fuerzas. Otras veces es mejor en términos de energías. Para aprovecharnos de ello, muchas veces los físicos mezclamos ambos lenguajes, hacemos una especie de spanglish. Lo hacemos porque traducir entre ambos lenguajes es muy sencillo: una fuerza, que provoca un cambio en el valor de la velocidad, no es más que energía transmitiéndose de un cuerpo a otro.

En términos de energías, el proceso de frenado se explica de la siguiente forma. A causa de su velocidad, un vehículo en movimiento posee una gran energía cinética, que ha sido proporcionada por el motor. Si queremos detenerlo, debemos quitarle esa energía.

Como todos sabemos, «la energía no se crea ni se destruye, sino que transforma», aunque quizá sería más adecuado decir que se transfiere. Por lo tanto, la energía cinética que pierde el vehículo debe ir a alguna parte, no puede desaparecer sin más. Los frenos son los responsables de transferir esa energía que ya no queremos, a otro lugar donde no moleste.

¿A dónde va a parar esa energía? Pues, en un primer instante, es absorbida por las superficies de fricción del freno, que se calientan. Es decir, la energía cinética se ha transformado en energía térmica. Como dijimos al principio, una transferencia de energía se traduce en una fuerza, en este caso la fuerza de fricción. Que la fricción provoca que la energía se convierta en térmica es un hecho conocido por la humanidad desde que a alguien se le ocurrió frotarse las manos.

Ahora bien, si algo se calienta demasiado, sus propiedades Físicas cambian bastante. En primer lugar, aumenta su tamaño, lo que llamamos dilatación térmica. Lo que pasa después depende en gran medida del material en concreto. Algunos materiales empiezan a arder (como el papel), otros se vuelven blandos (como la madera), otros se funden (como el hierro), otros explotan (como los granos de maíz), otros se evaporan (como el líquido de frenos), etc.

La mayoría de estos cambios son más bien negativos para la frenada. Por ejemplo, imaginaos que el disco de freno de vuestro coche absorba tanto calor que llega a fundirse. Una vez fundido, el metal líquido se derrama por la carretera y os quedáis sin disco. ¿Cómo frenáis ahora? Pues contra la parte trasera de otro vehículo, probablemente.

Sin llegar a esos extremos, si los elementos del freno acumulan demasiada energía, perderán su eficacia. Y eso puede pasar tanto en las superficies de frenado en si, como en los elementos que transmiten la fuerza (por ejemplo, el líquido de frenos puede hervir). Eso es lo que se conoce como fading. Al principio hemos dicho que el frenado representa llevar la energía cinética a otro lugar donde no moleste. Pero, como hemos visto, en los frenos sí que molesta, así que no se puede quedar ahí.

En este punto, por una vez, estamos de suerte, la termodinámica nos ayuda. Cualquier cuerpo que esté más caliente que su entorno perderá esa energía espontáneamente. El aire que hay alrededor de los frenos se calentará, llevándose parte de la molesta y peligrosa energía térmica que habían acumulado. Además, como el coche se está moviendo, el aire que está en contacto con los frenos cambia a cada momento, así que siempre tendremos aire fresco que continúe llevándose la energía liberada durante el frenado.

Armados con todo este conocimiento, por fin estamos dispuestos a explicar porqué los frenos de disco son más eficientes que los de tambor. Los segundos, como su propio nombre indica, están montados en una estructura cerrada, en forma del instrumento de percusión. Al ser cerrado, no permite la entrada de aire, así que la refrigeración es mucho más complicada.

En cambio, en los frenos de disco, tanto el propio disco como las pastillas están en contacto directo con el aire. Incluso se pueden practicar orificios en el plano central del disco para permitir la entrada del aire, mejorando si cabe la refrigeración. Este es lo que llamamos disco ventilado, en la imagen anterior vemos un ejemplo.

Sin embargo, con todo esto, sólo retrasamos el problema, no lo podemos evitar completamente. Un abuso prolongado de los frenos puede llevar a que se acumule demasiada energía en ellos, sin dar tiempo a que se refrigeren, produciendo el fatal fading.

Por ese motivo, es importante adaptar nuestra conducción a este hecho, si queremos que los frenos estén listos y dispuestos cuando más los necesitemos. Por ejemplo, no acelerar si vamos a tener que frenar pocos segundos más tarde, un uso adecuado del cambio de marchas. Porque, como veremos en el próximo artículo, el pedal del freno de toda la vida no es la única forma de frenar.

Fotos | SteveintheUK, Bryn Pinzgauer, Kolossos