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¿Por qué se ensucian más las llantas delanteras que las traseras?

Es algo que ocurre en todos los coches y que se nota más en unos que en otros. El frenado en automoción se obtiene sobre todo mediante fricción de la pastilla de freno. Ésta es la razón para tener que descambiarlas por desgaste cada cierto tiempo. Sin embargo, esto no explica la diferencia de suciedad u hollín negro en las llantas. La razón consiste en el reparto de frenada que debe tener el coche. Desde luego, un reparto de 50%-50% entre eje delantero y eje trasero no es para nada lo adecuado, y es lo que se va a tratar de explicar en este artículo. 

Por un lado tenemos el reparto de peso del vehículo, y por otro el reparto de frenada. El reparto de peso de vehículo es el peso que aguanta cada uno de los ejes en parado. Normalmente, los coches de calle tienden a ser relaciones cercanas a 50%-50%. Como prueba de ello, véanse estos dos vídeos (1 y 2).



Esto es una de las características que afecta a la maniobrabilidad del coche, junto a la suspensión, ángulo de los neumáticos y otros factores. Normalmente un coche que tenga un reparto de peso 50-50 tenderá a subvirar. Es decir, este coche será "perezoso" y costará más giro de volante que siga la trayectoria de la curva que queremos. El opuesto es el carácter sobrevirador. Esto es muy interesante en vehículos de competición, donde gracias al hecho de tener un motor trasero, logran tener relaciones de 40-60 y tener un coche mucho más nervioso que tiende a salirse de la curva, parece que "el culo del coche" nos quiera adelantar (para profundizar técnicamente en razones de esto, recomiendo este y este enlace).

Pero otro concepto es el reparto de frenada: durante el proceso de frenado, ocurre una transferencia de peso (que no de masa), y según distintos modelos podemos llegar a tener frenadas de un reparto de 85-15% de peso entre el eje delantero y trasero respectivamente. En este punto se hace necesario introducir un breve concepto de Mecánica, la rama de la física que se encarga del estudio de los cuerpos ante fuerzas y desplazamientos.

Asumiendo muchas simplificaciones y un modelo muy sencillo de la realidad, la frenada que hay que aplicar a una rueda es directamente proporcional al peso que aguanta esa rueda por un coeficiente de fricción del asfalto (normalmente, μ=0.8 aproximadamente). Cuando el freno esté haciendo más fuerza que esa cantidad, bloqueará el neumático y deslizará. Como el peso que soporta en frenada delante es mucho mayor que detrás, los frenos delanteros tienen que hacer más fuerza y se dimensionan para que sean más grandes.


Lo ideal es que cuando haya deslizamiento, las cuatro ruedas lo hagan simultáneamente. La transferencia de peso no sólo depende del reparto de peso en frenado, sino también de la altura del centro de gravedad, radio de las ruedas y peso total. 

¿Y por qué cambian el reparto de frenada los pilotos de Formula1? Puedes terminar de leerlo aquí, en el blog de la Escuela Politécnica de San Sebastián. 


Fuentes del artículo:
http://automotivethinker.com/chassis/stop-and-weight-a-5050-weight-distribution-is-not-optimal/
http://www.stoptech.com/technical-support/technical-white-papers/white-paper---brake-bias-and-performance-why-brake-balance-matters
https://en.wikipedia.org/wiki/Automobile_handling
http://www.autospies.com/news/The-Effect-of-Weight-Distribution-on-Turning-Moments-50856/
http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_6.htm
http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_4.htm

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