Lección8· Avanzado
De qué depende el agarre en karting: temperatura, humedad, asfalto y neumático
El mismo kart, el mismo piloto y la misma curva no dan el mismo tiempo a las diez de la mañana que a las seis de la tarde. Aquí están las causas, una por una, con cifras donde las hay.
Cuánto agarre tiene un kart
Los neumáticos de kart de competición aguantan más de 2 g en curva, según el chasis y el motor. Los vendedores de registradores de datos hablan de 1,5–2,2 g, aunque en foros técnicos se discute que esos picos se inflan por el giro del kart y la posición del sensor.
Para el neumático duro de alquiler no hay cifra publicada. Las lecciones usan μ = 1,0 como supuesto. Se puede medir con un GPS o un teléfono en el kart, en una curva de radio conocido:
mu aproximadamente igual a v al cuadrado dividido por g por r
- μcoeficiente de agarre que se está usando
- vvelocidad de paso (m/s)
- g9,81 m/s²
- rradio de la trazada que sigue el kart (m)
La temperatura de la goma y de la pista
El rozamiento de la goma es sobre todo un fenómeno viscoelástico: depende de la velocidad de deslizamiento y de la temperatura a través de los módulos del caucho. Al subir la temperatura el espectro de pérdidas se desplaza y el rozamiento baja; hay además una «temperatura flash» local en los puntos de contacto que pesa mucho. Es la física que publica Persson y la que usan los modelos térmicos de neumático.
Lo práctico: hay una ventana de temperatura en la que el compuesto agarra más y se desgasta menos, y la temperatura que cuenta es la del interior de la banda de rodadura, no la de la superficie (Stefano Mantese, de Vega). Ni MG, ni Vega, ni LeCont, ni Bridgestone publican esa ventana en grados: aquí no se da ninguna cifra.
Lo que se nota en pista:
Neumático frío
La goma está rígida y agarra menos. Las primeras una o dos vueltas son más lentas.
Neumático duro de alquiler
Cuesta más calentarlo. En un día frío puede no llegar a su temperatura en toda la tanda.
Sobrecalentado
Pierde agarre y se degrada.
Usado o cristalizado
La superficie endurecida agarra menos.
El asfalto: nuevo, rodado, con goma, con polvo, mojado
Lo que explica Diandra Leslie-Pelecky (The Physics of NASCAR) sobre cómo una pista coge y pierde goma:
- La goma se deposita cuando el neumático pasa de unos 93 °C.
- Las capas finas de goma aumentan el agarre. Las gruesas se agrietan y se despegan, y las bolitas sueltas lo reducen.
- El asfalto nuevo es liso: el betún cubre el árido y esconde su rugosidad, y la goma se pega mal. Al desgastarse asoma el árido y agarra más.
- El hormigón retiene peor la goma que el asfalto.
- La lluvia arranca la goma mecánicamente.
Un operador británico (Daytona) dice que un asfalto nuevo tarda meses en soltar los aceites; un blog de telemetría (Purpl) observa que cuando la pista coge goma mejora toda la tanda, no solo la mejor vuelta, y que el viento con polvo puede bajar el agarre aunque la temperatura suba; en un foro, un día de calor extremo subió 1,5 s la vuelta de 50 s de todos. Son observaciones de operadores y aficionados, no medidas publicadas.
Mojado. Para neumático de turismo, Wong (Theory of Ground Vehicles, 1993) da 0,50–0,70 de pico en asfalto mojado frente a 0,80–0,90 en seco.
La humedad del aire: ¿agarre o potencia?
No hay estudios serios de que la humedad del aire cambie el agarre directamente. Su efecto documentado es indirecto: la temperatura de la pista y el agua. Donde sí entra es en el motor. Un motor atmosférico como el GX270 respira aire seco: el vapor de agua ocupa sitio y no quema. Las normas de corrección de potencia (SAE J1349) restan la presión de vapor de la presión atmosférica.
rho igual a p seco dividido por R por T
- ρdensidad del aire seco (kg/m³)
- p_secopresión atmosférica menos presión de vapor (Pa)
- R287,05 J/(kg·K)
- Ttemperatura absoluta (K)
Respecto a 15 °C, aire seco y 1013 hPa (presión de vapor según la fórmula de Magnus):
| Condición | Densidad del aire seco | Potencia (corrección SAE) |
|---|---|---|
| Invierno, 10 °C, 60 % de humedad | +1,0 % | +0,2 % |
| Primavera, 20 °C, 60 % | −3,1 % | −2,6 % |
| Verano, 30 °C, 70 % | −7,7 % | −6,3 % |
| Ola de calor, 35 °C, 50 % | −9,1 % | −7,0 % |
| 35 °C, 90 % | −11,2 % | −9,5 % |
| Borrasca, 995 hPa, 15 °C, 90 % | −3,3 % | −3,9 % |
La humedad sola, de 0 % a 100 %: −2,3 % a 20 °C, −4,2 % a 30 °C y −5,5 % a 35 °C. Lo que manda es la temperatura.
La columna de potencia usa la fórmula de corrección SAE J1349 tal como la reproducen calculadoras de banco de potencia; el texto de la norma no se pudo leer en la fuente. La columna de densidad es física básica y no depende de esa fórmula.
Presiones
El calor sube la presión del neumático. El fabricante da la presión objetivo en caliente y el reglaje se hace en frío para llegar a ella; para slicks de competición se citan 0,55–0,90 bar en frío, cifra de un blog que conviene contrastar con el fabricante. En alquiler el cliente no toca las presiones: lo que puede hacer es calentar la goma en las primeras vueltas sin deslizarla.
Sensibilidad a la carga: por qué μ baja al cargar
Más carga da más agarre, pero no en proporción. Datos de Milliken (Race Car Vehicle Dynamics, fig. 2.9):
| Carga vertical | μ | Ángulo de deriva |
|---|---|---|
| 900 lbf | 1,10 | 5,6° |
| 1350 lbf | 1,08 | 6,0° |
| 1800 lbf | 0,97 | 6,7° |
F sub y igual a k por F sub z elevado a n, con n alrededor de cero coma ocho
- F_yfuerza lateral máxima del neumático
- F_zcarga vertical
- nexponente ajustado a esos tres puntos: 0,83
- Las dos primeras vueltas, rueda limpio y sin deslizar: calientas la goma por dentro, que es la que cuenta.
- Si la pista está fría o con polvo, frena antes y entra más despacio. El agarre que no hay no se inventa.
- Con agua, cuenta con un 23 % menos de velocidad en curva y un 67 % más de frenada, y prueba fuera de la línea con goma.
- En un día de bochorno el motor va unos puntos más flojo. No busques ahí el tiempo: busca la temperatura de la goma.
- Quieres saber tu μ real: GPS en el kart, una curva de radio conocido, μ ≈ v²/(g·r).
Fuentes
- Wikipedia, Go-kart: más de 2 g en curva. en.wikipedia.org
- Harris Race Radios, guía de aceleraciones (AiM): 1,5–2,2 g en kart (vendedor). harrisraceradios.com
- B. N. J. Persson, Rubber friction and tire dynamics. ar5iv.arxiv.org
- Modelo termo-friccional de neumático con temperatura flash (Loughborough). repository.lboro.ac.uk
- TKart, el método Vega de presiones: la temperatura que cuenta es la interior. tkart.it
- Diandra Leslie-Pelecky, How tracks take and lose rubber. buildingspeed.org
- Ferrovial: el betún del asfalto nuevo esconde la rugosidad del árido. blog.ferrovial.com
- Coeficientes de agarre de neumático de turismo (Wong, Theory of Ground Vehicles, 1993), vía hpwizard.com. hpwizard.com
- Corrección de potencia SAE J1349: presión de aire seco, rangos de validez. wahiduddin.net
- Condiciones de referencia SAE J1349 (calculadora de banco). robrobinette.com
- Purpl, Track grip evolution (blog de telemetría). purpl.app
- TKart, Everything about kart tyre pressure. tkart.it
- Wikipedia, Tire load sensitivity (datos de Milliken, fig. 2.9). en.wikipedia.org
- Sensibilidad a la carga y temperatura flash (arXiv 2305.18422). arxiv.org
- Ross Bentley, Speed Secrets: load sensitivity. speedsecrets.com
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