aquaplaning (aquaplaning)

El aquaplaning o hidroplaneo de los neumáticos de un vehículo de carretera , una aeronave u otro vehículo con ruedas se produce cuando se forma una capa de agua entre las ruedas del vehículo y la superficie de la carretera, lo que provoca una pérdida de tracción que impide que el vehículo responda a las órdenes de control. Si se produce en todas las ruedas simultáneamente, el vehículo se convierte, en efecto, en un trineo sin control . El aquaplaning es un fenómeno diferente de cuando el agua en la superficie de la carretera actúa simplemente como lubricante . La tracción se reduce en pavimento mojado incluso cuando no se produce aquaplaning. ^[1]

Cada función del vehículo que cambia de dirección o velocidad depende de la fricción entre los neumáticos y la superficie de la carretera. Las ranuras de un neumático de caucho están diseñadas para dispersar el agua de debajo del neumático, lo que proporciona una alta fricción incluso en condiciones húmedas. El aquaplaning se produce cuando un neumático encuentra más agua de la que puede disipar. La presión del agua delante de la rueda hace que se forme una cuña de agua debajo del borde delantero del neumático, lo que hace que se levante de la carretera. El neumático luego patina sobre una lámina de agua con poco o ningún contacto directo con la carretera y se produce la pérdida de control. Si varios neumáticos sufren aquaplaning, el vehículo puede perder el control direccional y deslizarse hasta que choca con un obstáculo o disminuye la velocidad lo suficiente como para que uno o más neumáticos entren en contacto nuevamente con la carretera y se recupere la fricción.

El riesgo de aquaplaning aumenta con la profundidad del agua estancada, las velocidades más altas y la sensibilidad del vehículo a esa profundidad del agua. ^{[2] [3]}

• Profundidad de las huellas de ruedas compactadas y depresiones longitudinales : Los vehículos pesados ​​pueden causar surcos en el pavimento con el tiempo que permiten que se acumule agua.
• Microtextura y macrotextura del pavimento : ^[4] El hormigón puede ser preferible al asfalto mezclado en caliente porque ofrece una mejor resistencia a la formación de surcos, aunque esto depende de la edad de la superficie y de las técnicas de construcción empleadas durante la pavimentación. El hormigón también requiere una atención especial para garantizar que tenga la textura suficiente.
• Pendiente transversal y pendiente del pavimento : ^[5] La pendiente transversal es la medida en que la sección transversal de una carretera se asemeja a una U invertida. Las pendientes transversales más altas permiten que el agua se drene más fácilmente. La pendiente es la inclinación de la carretera en un punto particular, que afecta tanto al drenaje como a la fuerza ejercida por el vehículo sobre la carretera. Los vehículos tienen menos probabilidades de aquaplaning mientras viajan cuesta arriba, y mucho más probabilidades de hacerlo en el valle de dos colinas conectadas donde el agua tiende a acumularse. El resultado de la pendiente transversal y la pendiente se llama gradiente de drenaje o "pendiente resultante". La mayoría de los manuales de diseño de carreteras requieren que la pendiente de drenaje en todas las secciones de la carretera debe superar el 0,5%, para evitar una película de agua espesa durante y después de la lluvia. Las áreas donde la pendiente de drenaje puede caer por debajo del límite mínimo del 0,5% se encuentran en la entrada y salida de las curvas exteriores peraltadas. Estos puntos calientes suelen ser menos del 1% de la longitud de la carretera, pero una gran parte de todos los accidentes por derrape ocurren allí. Un método que puede utilizar el diseñador de carreteras para reducir el riesgo de colisión es trasladar la transición de pendiente transversal desde la curva exterior a una sección de carretera recta, donde las fuerzas laterales son menores. Si es posible, la transición de pendiente transversal debe colocarse en una pendiente ligeramente ascendente o descendente, evitando así que el gradiente de drenaje caiga a cero. El manual de diseño de carreteras del Reino Unido de hecho exige la colocación de una transición de pendiente transversal en una pendiente creada artificialmente, si es necesario. En algunos casos, se puede utilizar asfalto permeable u hormigón para mejorar el drenaje en las transiciones de pendiente transversal.
• Ancho del pavimento : Los caminos más anchos requieren una pendiente transversal mayor para lograr el mismo grado de drenaje.
• Curvatura de la calzada
• Intensidad y duración de las precipitaciones

• La velocidad, la aceleración, el frenado y la dirección del conductor.
• Desgaste de la banda de rodadura de los neumáticos : los neumáticos desgastados se deslizan más fácilmente por el agua debido a la falta de profundidad de la banda de rodadura. Las bandas de rodadura medio desgastadas provocan aquaplaning a una velocidad entre 4,8 y 6,4 km/h (3 y 4 mph) menor que con neumáticos con banda de rodadura completa. ^[6]
• Presión de inflado de los neumáticos : un inflado insuficiente puede provocar que el neumático se desvíe hacia adentro, elevando el centro del neumático e impidiendo que la banda de rodadura elimine el agua.
• Relación de aspecto de la banda de rodadura del neumático : Cuanto más larga y delgada sea la superficie de contacto , menos probabilidades hay de que un neumático sufra aquaplaning. Los neumáticos que presentan el mayor riesgo son los de diámetro pequeño y ancho. ^{[ cita requerida ]}
• Peso del vehículo : un mayor peso sobre un neumático correctamente inflado alarga la superficie de contacto, lo que mejora su relación de aspecto. El peso puede tener el efecto contrario si el neumático está desinflado.
• Tipo de vehículo : Los vehículos combinados, como los semirremolques, tienen más probabilidades de sufrir aquaplaning desparejo debido a una distribución desigual del peso. Un remolque sin carga sufrirá aquaplaning antes que la cabina que lo arrastra. Las camionetas pickup o los todoterrenos que arrastran remolques también presentan problemas similares.

No existe una ecuación precisa para determinar la velocidad a la que un vehículo se precipitará al aquaplaning. Los estudios existentes han derivado reglas generales a partir de pruebas empíricas. ^{[6] [7]} En general, los automóviles comienzan a precipitarse al aquaplaning a velocidades superiores a 72–93 km/h (45–58 mph). ^[8]

Las motocicletas se benefician de los neumáticos estrechos con parches de contacto redondos en forma de canoa. Los neumáticos estrechos son menos vulnerables al aquaplaning porque el peso del vehículo se distribuye en un área más pequeña y los neumáticos redondeados empujan el agua hacia un lado con mayor facilidad. Estas ventajas disminuyen en motocicletas más ligeras con neumáticos naturalmente anchos, como las de la clase superdeportiva . Además, las condiciones húmedas reducen la fuerza lateral que cualquier neumático puede absorber antes de deslizarse. Si bien un deslizamiento en un vehículo de cuatro ruedas se puede corregir, el mismo deslizamiento en una motocicleta generalmente hará que el conductor se caiga. Por lo tanto, a pesar de la relativa falta de peligro de aquaplaning en condiciones húmedas, los conductores de motocicletas deben ser aún más cautelosos porque la tracción general se reduce en carreteras mojadas.

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Es posible aproximar la velocidad a la que se produce el hidroplaneo total con la siguiente ecuación:

$${\displaystyle V_{p}=10,35{\sqrt {p}}}$$

donde es la presión de los neumáticos en psi y el resultado es la velocidad en mph a la que el vehículo comenzará a hidroplanear por completo. ^[9] Considerando un vehículo de ejemplo con una presión de neumáticos de 35 psi, se puede aproximar que 61 mph es la velocidad a la que los neumáticos perderían contacto con la superficie de la carretera.${\textstyle p}$${\textstyle V_{p}}$

Sin embargo, la ecuación anterior sólo ofrece una aproximación muy aproximada. La resistencia al aquaplaning depende de varios factores diferentes, principalmente el peso del vehículo, el ancho del neumático y el dibujo de la banda de rodadura, ya que todos ellos afectan a la presión superficial que ejerce el neumático sobre la carretera en un área determinada de la zona de contacto: un neumático estrecho con mucho peso sobre él y un dibujo de la banda de rodadura agresivo resistirá el aquaplaning a velocidades mucho más altas que un neumático ancho en un vehículo ligero con una banda de rodadura mínima. Además, la probabilidad de aquaplaning aumenta drásticamente con la profundidad del agua.

Lo que experimenta el conductor cuando un vehículo se desvía depende de qué ruedas han perdido tracción y de la dirección de desplazamiento.

Si el vehículo se desplaza en línea recta, puede empezar a sentirse un poco suelto. Si en condiciones normales había un alto nivel de sensación en la carretera, puede disminuir repentinamente. Pequeñas correcciones en el control no tienen efecto.

Si las ruedas motrices hacen aquaplaning, puede haber un aumento repentino audible en las RPM del motor y la velocidad indicada cuando comienzan a girar. En una curva amplia en la autopista, si las ruedas delanteras pierden tracción, el automóvil se desviará repentinamente hacia el exterior de la curva. Si las ruedas traseras pierden tracción, la parte trasera del automóvil se desviará lateralmente y patinará. Si las cuatro ruedas hacen aquaplaning a la vez, el automóvil se deslizará en línea recta, nuevamente hacia el exterior de la curva si está en una curva. Cuando alguna o todas las ruedas recuperan tracción, puede haber un tirón repentino en cualquier dirección en la que apunte esa rueda.

Los movimientos de los controles tienden a ser contraproducentes durante el aquaplaning. Si el coche no está en una curva, soltar el acelerador puede reducir la velocidad lo suficiente como para recuperar la tracción. Los movimientos de la dirección pueden hacer que el coche patine y sea difícil o imposible recuperarlo. Si es inevitable frenar, el conductor debe hacerlo con suavidad y estar preparado para la inestabilidad.

Si las ruedas traseras se derrapan y provocan sobreviraje , el conductor debe girar el volante en la dirección del derrape hasta que las ruedas traseras recuperen tracción y luego girar rápidamente en la otra dirección para enderezar el vehículo.

La mejor estrategia es evitar los factores que contribuyen al aquaplaning. Una presión adecuada de los neumáticos, neumáticos estrechos y sin desgaste y una velocidad reducida en seco, en comparación con la que se considera adecuada, mitigarán el riesgo de aquaplaning, al igual que evitar el agua estancada.

Los sistemas electrónicos de control de estabilidad no pueden reemplazar las técnicas de conducción defensiva ni la selección adecuada de neumáticos. Estos sistemas dependen del frenado selectivo de las ruedas, que a su vez depende del contacto con la carretera. Si bien el control de estabilidad puede ayudar a recuperarse de un derrape cuando un vehículo reduce la velocidad lo suficiente como para recuperar la tracción, no puede evitar el aquaplaning.

Debido a que el agua estancada y los cambios en las condiciones de la carretera pueden requerir una reducción suave y oportuna de la velocidad, el control de crucero no se debe utilizar en carreteras mojadas o heladas.

El aquaplaning, también conocido como hidroplaneo, es una condición en la que el agua estancada, el aguanieve o la nieve, hacen que la rueda en movimiento de una aeronave pierda contacto con la superficie de carga sobre la que se desplaza, con el resultado de que la acción de frenado sobre la rueda no es eficaz para reducir la velocidad respecto al suelo de la aeronave. El aquaplaning puede reducir la eficacia del frenado de las ruedas de las aeronaves al aterrizar o abortar un despegue , cuando puede hacer que la aeronave se salga del final de la pista. El aquaplaning ha sido un factor en múltiples accidentes de aviación, incluida la destrucción del vuelo 3054 de TAM Airlines que se salió del final de la pista en São Paulo en 2007 durante una fuerte lluvia. Las aeronaves que pueden emplear el frenado de empuje inverso tienen la ventaja sobre los vehículos de carretera en tales situaciones, ya que este tipo de frenado no se ve afectado por el aquaplaning, pero requiere una distancia considerable para operar, ya que no es tan eficaz como el frenado de las ruedas en una pista seca.

El aquaplaning es una condición que puede ocurrir cuando una aeronave aterriza en una pista contaminada con agua estancada , nieve derretida o nieve húmeda. El aquaplaning puede tener efectos adversos graves en la capacidad de control en tierra y la eficiencia de frenado. Los tres tipos básicos de aquaplaning son el aquaplaning dinámico, el aquaplaning de goma invertido y el aquaplaning viscoso. Cualquiera de los tres puede hacer que una aeronave sea parcial o totalmente incontrolable en cualquier momento durante el aterrizaje.

Sin embargo, esto se puede evitar mediante ranuras en las pistas. En 1965, una delegación estadounidense visitó el Royal Aircraft Establishment en Farnborough para ver su pista ranurada para reducir el aquaplaning e inició un estudio por parte de la FAA y la NASA . ^[10] Desde entonces, la mayoría de los aeropuertos principales del mundo han adoptado el ranurado. Se cortan ranuras delgadas en el hormigón que permiten que se disipe el agua y reducen aún más el potencial de aquaplaning.

El aquaplaning viscoso se debe a las propiedades viscosas del agua. Todo lo que se necesita es una fina película de fluido de no más de 0,025 mm ^[11] de profundidad. El neumático no puede penetrar el fluido y rueda sobre la película. Esto puede ocurrir a una velocidad mucho menor que el aquaplaning dinámico, pero requiere una superficie lisa o que actúe de manera lisa, como asfalto o una zona de aterrizaje cubierta con el caucho acumulado de aterrizajes anteriores. Una superficie de este tipo puede tener el mismo coeficiente de fricción que el hielo húmedo.

El aquaplaning dinámico es un fenómeno de velocidad relativamente alta que ocurre cuando hay una película de agua en la pista que tiene al menos 2,5 mm ( 1 ⁄ 10 pulgadas) de profundidad. ^[11] A medida que la velocidad de la aeronave y la profundidad del agua aumentan, la capa de agua crea una resistencia cada vez mayor al desplazamiento, lo que da como resultado la formación de una cuña de agua debajo del neumático. A cierta velocidad, denominada velocidad de aquaplaning (V _p ), la fuerza ascendente generada por la presión del agua es igual al peso de la aeronave y el neumático se levanta de la superficie de la pista. En esta condición, los neumáticos ya no contribuyen al control direccional y la acción de frenado es nula. El aquaplaning dinámico generalmente está relacionado con la presión de inflado de los neumáticos. Las pruebas han demostrado que para neumáticos con cargas significativas y suficiente profundidad de agua para la cantidad de banda de rodadura de modo que la presión dinámica de la cabeza de la velocidad se aplique a toda la superficie de contacto, la velocidad mínima para el aquaplaning dinámico (V _p ) en nudos es aproximadamente 9 veces la raíz cuadrada de la presión del neumático en libras por pulgada cuadrada (PSI). ^[11] Para una presión de neumático de avión de 64 PSI, la velocidad de aquaplaning calculada sería aproximadamente 72 nudos. Esta velocidad es para una rueda que rueda y no resbala; una rueda bloqueada reduce la V _p a 7,7 veces la raíz cuadrada de la presión. Por lo tanto, una vez que un neumático bloqueado comienza a aquaplaning, continuará hasta que la velocidad se reduzca por otros medios (resistencia del aire o empuje inverso). ^[11]

El aquaplaning por reversión de caucho (vapor) se produce durante un frenado brusco que da como resultado un derrape prolongado con las ruedas bloqueadas. Solo se necesita una fina película de agua en la pista para facilitar este tipo de aquaplaning. El derrape del neumático genera suficiente calor para transformar la película de agua en un colchón de vapor que mantiene el neumático fuera de la pista. Un efecto secundario del calor es que hace que el caucho en contacto con la pista vuelva a su estado original sin curar. Los indicios de que una aeronave ha experimentado aquaplaning por reversión de caucho son marcas distintivas de "limpieza con vapor" en la superficie de la pista y una mancha de caucho revertido en el neumático. ^[11]

El aquaplaning invertido suele aparecer después de un encuentro con aquaplaning dinámico, durante el cual el piloto puede tener los frenos bloqueados en un intento de reducir la velocidad del avión. Finalmente, el avión reduce la velocidad lo suficiente como para que los neumáticos hagan contacto con la superficie de la pista y el avión comience a derrapar. El remedio para este tipo de aquaplaning es que el piloto suelte los frenos y permita que las ruedas giren y aplique un frenado moderado. El aquaplaning invertido es insidioso, ya que el piloto puede no saber cuándo comienza y puede persistir a velocidades terrestres muy bajas (20 nudos o menos).

Cualquier neumático que produzca aquaplaning reduce tanto la eficacia del frenado como el control direccional. ^[11]

Cuando se enfrenta a la posibilidad de aquaplaning, se recomienda a los pilotos que aterricen en una pista ranurada (si está disponible). La velocidad de aterrizaje debe ser lo más lenta posible, acorde con la seguridad. Después de bajar la rueda delantera hasta la pista, se debe aplicar un frenado moderado. Si no se detecta desaceleración y se sospecha aquaplaning, se debe levantar la rueda delantera y utilizar la resistencia aerodinámica para desacelerar hasta un punto en el que los frenos sean efectivos. ^{[ aclaración necesaria ]}

La técnica de frenado adecuada es esencial. Los frenos deben aplicarse con firmeza hasta llegar a un punto justo antes de un derrape. A la primera señal de un derrape, el piloto debe liberar la presión de los frenos y permitir que las ruedas giren. El control direccional debe mantenerse lo más lejos posible con el timón. Con viento cruzado, si se produce aquaplaning, el viento cruzado hará que la aeronave se desplace simultáneamente en dirección al viento (es decir, el morro girará hacia el viento) ^[11], así como que se deslice a favor del viento (el avión tenderá a deslizarse en la dirección en la que se mueve el aire). ^{[ aclaración necesaria ]} Para aeronaves pequeñas, debería ser de ayuda mantener el morro levantado como si se estuviera realizando un aterrizaje suave en un campo y usar el timón para mantener aerodinámicamente el control direccional mientras se mantiene el alerón en contra del viento en la mejor posición para evitar que se levante el ala. Sin embargo, evite aterrizar con lluvia intensa donde el componente de viento cruzado del viento es mayor que el viento cruzado máximo demostrado que figura en el Manual de operaciones del piloto.

• Resbaladiza en la carretera
• Tracción (ingeniería) , para efectos similares al aquaplaning
• Fuente de Kugel

En línea

General

• BNJ Persson; U. Tartaglino; O. Albohr y E. Tosatti (2004). "El sellado es el origen del deslizamiento del caucho en carreteras mojadas". Nature Materials . 3 (7 de noviembre): 882–885. arXiv : cond-mat/0412045 . Bibcode :2004NatMa...3..882P. doi :10.1038/nmat1255. PMID  15531886. S2CID  15635210.
• Conductor inteligente: conducir bajo la lluvia
• Manual de vuelo de aviones, publicación de la FAA FAA-H-8083-3A, disponible para descargar desde el sitio web del Servicio de normas de vuelo en http://av-info.faa.gov.

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Aquaplaning .

• Documento de la NASA que describe el aquaplaning, TN D-2056 'Fenómenos del hidroplaneo de neumáticos'.