Expresiones analíticas para determinar el límite de velocidad de vehículos en curvas y su aplicación en carreteras del Perú

Abstract

A partir del análisis mecánico teórico de la operación de un vehículo circulando en carreteras y/o curvas, este trabajo pretende definir las expresiones analíticas que relacionen las variables participantes y determinar los valores críticos de la velocidad de circulación para evitar el derrape (deslizamiento lateral) y/o evitar también el vuelco (volcadura). Para esto se identificarán las cargas actuantes sobre el vehículo (analizado como un sólido rígido); se presentarán las hipótesis y los puntos de partida para obtener esas expresiones analíticas y calcular la velocidad crítica de vuelco y la velocidad crítica de derrape a partir de las magnitudes, recomendadas para las carreteras del Perú, como son el radio mínimo de curvatura de la carretera, el coeficiente de fricción máximo con la pista y el peralte máximo aceptable, relacionadas con la velocidad de ingreso a una curva; se compararán esos valores teóricos, con las magnitudes presentadas y obtenidas a partir de las pruebas y ensayos experimentales mostradas y se concluirán y recomendarán los valores permisibles en la velocidad, para una operación del vehículo en curvas que presente seguridad para sus ocupantes. Los principales resultados obtenidos muestran una velocidad crítica de derrape que se encuentra en el intervalo de [20 ; 60](km h) mientras que para la velocidad crítica de vuelco se ubica en el intervalo de valores entre [42 ; 80](km h). Por otro lado, de los ensayos experimentales presentados se muestra que la velocidad de circulación máxima experimental en curvas es de 60 (km/h). Entre las conclusiones más importantes podemos afirmar que la velocidad de derrape y la velocidad de vuelco presentan expresiones análogas, pudiendo cambiar indistintamente la magnitud del coeficiente de fricción μ por la relación entre las magnitudes del Centro de Gravedad del sólido (l h) para obtener correspondientemente, la velocidad de derrape o la velocidad de vuelco. Además al comparar los intervalos obtenidos para la velocidad crítica de derrape y para la velocidad crítica de vuelco concluimos que el vehículo tenderá a derrapar antes que volcar y, en función de mantener la estabilidad del mismo y asegurar la integridad física de los pasajeros, concluimos que el valor máximo de ingreso a una curva sería de 60 (km h).