ANÁLISIS EN HUELLAS DE FRENADO Y ARRASTRE
En reconstrucciones de accidentes se recurre tanto a conductores como a peatones y testigos para que orienten sobre lo ocurrido, resultando en ocasiones incierto e imaginativa las versiones en el mayor de los casos. mientras que en accidentes fatales no queda nadie para contar lo sucedido, muchos investigadores de accidentes esperan que alguien cuente la verdad sobre lo sucedido, entonces todo lo que se sabe sobre lo ocurrido debe de tomarse del estudio y análisis de los vehículos y del terreno. Sin embargo, suele conseguirse información importante y fiable sobre el accidente, analizando la vía, hecho este que en ocasiones nos permite descubrir detalles de lo sucedido. El análisis de la vía se hace necesario para toda clase de accidentes, en donde se recopila gran parte de la información suplementaria, haciéndose necesario intervenir en la búsqueda en el menor tiempo posible. Todo accidente entre vehículos deja algunas señales físicas de lo que ocurrió, el hecho es, descubrirlas e interpretarlas correctamente. Huellas como rozaduras, frenada, arañazos o líquidos, debe de examinarse cada una cuidadosamente para ser capaz de clarificarlas, para lo cual habrá que recurrirse al análisis físico - matemático para lograr determinar la velocidad del elemento generador de dichas huellas. A menudo el análisis se puede complementar con la información aportada por los testigos e involucrados en el hecho, lo que a su vez nos servirá para reorientar la investigación y probar o no nuestras teorías.
IDENTIFICACIÓN DE HUELLAS Y VESTIGIOS EN VEHÍCULOS
· Huellas de vestigios biológicos y orgánicos: en el lugar del accidente es posible encontrar restos de tejido, pelo o sangre, lo cual representa una gran ayuda sobre todo al examinarse el vehículo sospechoso encontramos partes o residuos de aquellas evidencias.. Nos orientan sobre las posibles trayectorias de las víctimas, posiciones finales de los lesionados, punto en el que se produce el primer contacto entre la víctima y el suelo.
· Restos de pintura de vehículos. : se presentan con gran frecuencia y a consecuencia de los percances de tránsito, en donde se podrá encontrar pequeñas partículas de pintura, especialmente en choques entre dos vehículos. Lo usual es que el investigador proceda a recoger muestras de pintura tanto en el sitio del suceso como la de los vehículos, ya que mediante un análisis espectroscópico se determinará que el vehículo participó en el accidente.
· Fragmentos de tela: estos fragmentos deberán recogerse como evidencias, para que en forma posterior se realice un examen comparativo con los restos de tela que se puedan encontrar en las llantas, guardabarros u otras partes del vehículo sospechoso.
· Tierra y lodo: generalmente las superficies interiores de los guardabarros de un vehículo podemos encontrar acumulaciones de tierra y lodo. Al existir un impacto del vehículo con otro, con un peatón o cualquier otro objeto, alguna cantidad de esos residuos de lodo o tierra caerán sobre el asfalto o carretera, en donde el investigador procederá a tomar muestras para que en forma posterior proceder a compararla con la tierra recogida de la superficie interior de los guardabarros del carro sospechoso. 1.1.5 Restos de pintura de vehículos.
HUELLAS EN LOS VEHÍCULOS
El examen de la huellas en los vehículos es de fundamental importancia, para establecer la forma de ocurrencia del accidente, entre las que podremos encontrar: 1.2.1 Huellas biológicas: Se producen por el impacto de un ser humano con un vehículo, en sus demostraciones se distinguen:
· Sangre: En las partes exteriores o interiores se puede observar manchas de sangre o salpicaduras.
· Grasa Humana: Se presente debido al contacto de las partes del cuerpo con el vehículo.
· Cabellos: Es toda clase de fibras capilares; generalmente se encuentran en las partes externas del vehículo.
· Epidermis: Se encuentra cuando alguna parte del vehículo ha desprendido trozos de la epidermis del individuo, que al permanecer desprendida sufre resecamiento.
· Espacios limpios o zonas de limpieza: Siempre el vehículo está cubierto de una capa de polvo que al momento de un impacto con peatones, por el roce del cuerpo se produce un espacio limpio o zona de limpieza. 1.2.1.6 De tipo Mecánico: Son las deformaciones que se observan o se encuentran en las estructuras de los vehículos después de un impacto tales como:
§ Rayón: Es el roce producido entre dos superficies con iguales o diferentes características.
§ Hendidura: Son rayas profundas generalmente longitudinales que afectan las láminas de la carrocería.
§ Hundimiento: Partes cóncavas del vehículo generadas como resultado de la colisión.
§ Abolladura: Es un hundimiento de la lámina metálica que produce diversos entrantes y salientes en la superficie antes plana, es decir, presenta espacios cóncavos y convexos a raíz del impacto.
§ Roce: Se produce por la fricción entre dos cuerpos o láminas.
§ Desplazamiento: Es el desalojo de un objeto del lugar donde normalmente va colocado, sin que esto traiga como consecuencia la salida total o parcial de la lámina de su soporte.
§ Desalojo: Se presenta cuando el vehículo deja esparcido sobre el terreno partes del mismo.
§ Rotura: Es un corte limpio sin surcos, es decir, que no presenta hundimiento y puede ser total o parcial.
§ Fractura: Corresponde a un caso especial de las roturas y ellas se producen por “roturas de barras”, las que pueden ser total o parcial. La fractura se origina por fuerza DINAMICA, se reconoce porque los cortes de las piezas están limpios, presentando puntos metálicos nítidos.
§ Englobamiento: Es la deformación que se realiza contrario al hundimiento.
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ESTABLECER Y FIJAR LAS HUELLAS
Huellas como rozaduras, frenada, arañazos o líquidos, debe de examinarse cada una cuidadosamente para ser capaz de clasificarlas, para lo cual habrá que recurrirse a registrarse fotográficamente y medidas topográficamente con el fin de no depender de la memoria para ser descriptas luego y analizarlas.
HUELLAS EN EL TERRENO
Las huellas presentes en la vía son el resultado de la aplicación de maniobras a lo largo de las fases de un siniestro. Permitiendo determinar la posición, el momento de la colisión y la velocidad de los vehículos. El efecto de un accidente en la vía se explica bajo los siguientes temas:
Huellas de neumáticos
· Huellas de Desaceleración: Conocida normalmente como huella de frenada, cuando una llanta, por efecto de los frenos se arrastra por encima de la superficie de la calzada produciendo gran cantidad de calor al transformarse la energía cinética del vehículo en energía calórica. Al observar la huella de frenado, se puede apreciar si el labrado de las llantas está en buenas condiciones dejando unas estrías en el interior de la marca de deslizamiento, o por el contrario si el labrado está gastado se notará una marca completamente tatuada. Para que una llanta marque completamente las huellas de su deslizamiento por el bloqueo de la rueda, el neumático debe ir inflado a la presión normal.
· Huellas de Aceleración: Producida por el patinaje de la llanta por tracción del vehículo sobre superficies con elevada capacidad de adherencia, apreciándose en algunas ocasiones, restos de materiales lanzados en sentido contrario a la marcha del vehículo. Estas huellas serán marcadas únicamente por las llantas de tracción.
· Huella de Arrastre Metálico: Son causadas por lo general por la fricción de la superficie o roce con la superficie de la vía, formando diversas líneas y en algunos casos hendiduras con una parte metálica del vehículo, ya sea por volcamientos, marcas de rines, o con las partes bajas de un vehículo, etc.
· Huella de Arrastre De Llanta: Producidas por las ruedas de un vehículo el cual cambia su trayectoria al ser aplicada una fuerza externa opuesta en su estructura producto de un impacto. Ejemplo de ello tenemos los choques o colisiones laterales.
· Huellas de Derrape: Son las producidas por la desviación lateral de un vehículo de la dirección que llevaba. En estas clases de huella se pueden encontrar ligeras estrías o líneas perpendiculares o diagonales a la dirección normal de la marcha de cada rueda.
· Huellas de Rodadura o Trayectoria: Producida por una rueda sin bloqueo, apreciable en superficies blandas como tierra, barro, gravilla, entre otros, o por aquellas superficies que se deforman al sobrepaso de un vehículo, dejando marcado el dibujo de la banda de rodadura y su labrado. Igualmente se pueden observar sobre superficies duras siempre y cuando exista humedad entre las dos superficies. Estas clases de huellas también pueden encontrarse en las ropas de las víctimas o en el mismo cuerpo al momento de un aplastamiento o compresión.
· Huella De Velocidad Crítica En Curva: Se presenta cuando un vehículo toma una curva y la velocidad sobrepasa los límites contemplados para el diseño de la vía debido a las diferentes fuerzas que actúan sobre la masa, en estos casos incidiendo la fuerza lateral (fuerza centrífuga). El peso del vehículo se traslada sobre las llantas externas a la curva marcando un dibujo a partir del centro de la banda de rodadura hacia los hombros externos de la llanta, en algunos casos se apreciará una línea delgada en curva, dependiendo de la velocidad de ingreso o de maniobra.
HUELLAS NO UNIFORMES
Se pueden encontrar huellas de frenado no uniforme sobre la vía, debido a diferentes causas, como por ejemplo, cuando la llanta presenta deformaciones o averías, de las cuales se destacan las siguientes:
· Presión de Inflado Alta: Una alta presión en el inflado de la llanta, genera una redondez (forma de balón) en la parte central de la banda de rodadura la cual queda en contacto con la superficie de la vía, generando limpieza y desgaste en esta zona de la llanta, siendo consecuente con la marcación de la huella de frenado, presentando un ancho menor al marcado por una llanta con presión de aire correcta.
· Presión de Inflado Insuficiente: Una presión de inflado normalmente baja, hace que los esfuerzos verticales soportados por una rueda, recaigan sobre los bordes exteriores de la banda de rodadura haciendo contacto con la superficie de la vía por el efecto de la rigidez de la carcasa en flancos y hombros. En este caso la huella de frenado presentará una marcación de las zonas exteriores, generando dos líneas continuas.
· Huellas intermitentes: Este tipo de huellas se presentan cuando el vehículo bloquea sus llantas y la suspensión es altamente inestable. Igualmente cuando la superficie de la vía presenta ondulaciones o baches. Así mismo, las llantas traseras de los semiremolques marcan sus huellas intermitentes cuando la carga es escasa o está totalmente vacío.
Huellas de materiales metálicos o duros:
· Arañazos: Son huellas de poca profundidad.
· Restregón: Huella ancha de poca profundidad, son típicas de rozamiento entre la vía y elementos bajos del vehículo, como también se pueden dar por el vuelco de un vehículo y posterior arrastre de la carrocería con la calzada.
· Hendidura: Huella ancha muy profundad, producidas por lo regular en la colisión entre dos vehículos.
ANÁLISIS DE HUELLAS PRESENTES EN LA VÌA
Rozamiento y adherencia:
El rozamiento puede definirse como la fuerza que s e opone al movimiento entre dos superficies o entre dos objetos en contacto, esta fuerza es siempre paralela a las superficies en contacto.
Físicamente, el coeficiente de rozamiento ( denotado por la letra μ ) se define como la relación entre la fuerza que s e opone al movimiento, F, y la fuerza normal perpendicular, N, que actúa entre dos superficies.
En otras palabras μ, se puede expresar como:
μ = F / N
El coeficiente de rozamiento se determina siempre de modo experimental, midiendo la Fuerza F necesaria para mover un objeto de peso desconocido sobre una superficie horizontal.
Cuando un vehículo se encuentra en movimiento, se somete a diversas fuerzas, las cuales tienen su influencia en la dirección del desplazamiento, entre las que se encuentran:
a. Las fuerzas de masa ( fuerza de gravedad, inercia y centrifuga ), fuerzas estas que actúan en el sentido de la dirección de movimiento del vehículo, por ejemplo cuando se frena.
b. Las fuerzas naturales, perturbadoras y extrañas (fuerzas del viento).
Además existen fuerzas de la superficie de rodamiento (calzada, terreno), que actúa sobre la superficie de apoyo de las ruedas, en acción simultánea entre la rueda y el piso por medio de la cual es trasmitida a los rodamientos. Las fuerzas que actúan sobre el vehículo se llaman fuerzas resultantes. En la superficie de contacto de una rueda cargada con un peso (W = kg), existe una fuerza de fricción (R) igual a:
R = μ W (kg )
Donde
R = Fuerza de fricción
μ = coeficiente de fricción
W = peso (en kilogramos)
La influencia del coeficiente de fricción es decisiva. La cual depende de la superficie de rodamiento, de los neumáticos, del espacio entre ruedas, y de la velocidad.
Los diferentes tipos de coeficiente de rozamiento f = μ, entre las llantas del vehículo y el piso, depende del estado y clase de la vía ò de la huella, lo cual depende del estado de la vía - seca o húmeda - , y de otros tipos de terrenos
El valor del coeficiente para vehículos motocicletas, es variable con el tamaño de la moto, igualmente si se frena bloqueando tan solo la llanta trasera o las dos llantas. (Fries, Semith y Conrath)
Velocidad inicial en función de la frenada
· Identificación y análisis de la huella de frenado
Es bien sabido que cuando se pisan los frenos de un vehículo fuertemente, las llantas de este se bloquean, impidiendo que sigan girando, deslizándose estas por la carpeta asfáltica a raíz de la inercia de movimiento y dirección del vehículo, en donde el nuevo movimiento no es de rotación de las llantas sobre el piso, sino de apoyo sobre unos puntos que friccionan la superficie, marcando el terreno con huellas con longitudes que varían de acuerdo a la velocidad del vehículo, a las características del terreno y al tipo de partes en contacto.
Aunque no siempre se deje una huella de derrape visible, la longitud de las marcas es el indicativo que nos llevara hacia la velocidad del vehículo.
Algunos de los pasos a seguir en la observación de las marcas de huellas en la carretera son:
a. Determinar la distancia de la huella.
b. El coeficiente del terreno o factor de arrastré sobre la que tuvo lugar el deslizamiento al asegurarse que las huellas presentes sean huellas de frenado o hechas por llantas que no rotaron, o no giraron. Igualmente debe cerciorarse que las huellas de frenado presentan las siguientes características:
d. Son casi rectas.
e. Son visibles para todas las ruedas, o al menos una de cada lado.
f. Evidentes para determinar la distancia entre los ejes del vehículo que las causo.
g. Son claras para los neumáticos derechos e izquierdos.
h. Comienzan y terminan en puntos bastante claros.
i. Tienen estriaciones y canales.
Estimación de la velocidad
Para estimar la velocidad a partir de la huella de frenado, debe determinarse dos factores de suma importancia:
a. Longitud de la huella de frenado
b. Coeficiente de fricción o “drag factor“ de la superficie sobre la cual tuvo lugar el deslizamiento.
Una vez determinada la longitud de la huella, debe de deducirse la distancia entre ejes del vehículo. Un dato importante a tener en cuenta cuando de analizan huellas de frenado es: si la huella no concluye con la detención total y se produce una colisión, ello indica que la velocidad inicial era más alta.
Aplicación de ecuaciones
De la aplicación de ecuaciones de física fundamental, puede establecerse diferentes formas de determinar la velocidad inicial de un vehículo en la reconstrucción de accidentes, de las que podemos vincular:
· Aceleración
a = ( V f - Vi ) / t
En accidentes de tránsito, es recomendable conocer la tasa a la cual los vehículos desaceleran desde el comenzó de la maniobra de frenado.
Si la distancia durante la cual el vehículo estuvo desacelerando es conocida, así como la tasa de desaceleración, la velocidad inicial del vehículo puede ser calculada usando la siguiente ecuación
· Distancia
X = Vi * t + ½ a * t ^2
· Velocidad
V ^2 = Vi^2 + 2 a * x
A modo de ilustración, se mencionan los valores de desaceleraciones que se obtienen frenando comunes con las cuatro ruedas y en caminos ásperos y secos:
a. Frenos en perfecto estado, a = 6 m / s ^2
b. Frenos en buen estado, a = 5 m/ s ^2
c. Frenos en regular estado a = 4 m/ s^2
d. Frenos en mal estado a = 3 m/ s^2.
Una desaceleración con motor solamente, provee desaceleraciones que hacen variar la velocidad inicial, de 1 a 4 Km./h por segundo ( 0.27 m/s2 a 1.1 m/ s^2 ).
Así mismo la A.A.S.H.T.O (American Asociación Hightway and Transportación Officials) define a los fines de diseño geométrico dos calidades de frenado:
a. Frenado lento: con desaceleraciones menores a 4 KM/h por segundo ( 1.1 m/s^2 )
b. Frenado Normal: con desaceleraciones del orden de 6 a 10 Km./ h por segundo ( 1.7 a 2.8 m/s^2).
Una vez determinado el “ drag factor “, también se puede utilizar el nomograma de la figura, el cual proporciona la velocidad inicial y el “ drag factor “ promedio, dependiendo de la distancia y el tiempo de frenado.
Pero es a partir de la aplicación del principio General de Conservación de la Energía y del trabajo (la perdida de energía cinética y del trabajo) que se logra determinar la velocidad de desplazamiento de un vehículo a través de la fuerza de rozamiento a lo largo de una distancia de huella de frenado sobre una pista horizontal.
- ΔEc = ΔW r
- ( Ec f - E c i ) = F r * X
- ( 0 - ½ m V^ 2 ) = μ * N * X
V = ( 2 μ g X ) ½
Como puede verse, la ecuación permite hallar la velocidad a partir de:
a. El coeficiente de rozamiento neumático - calzada medido o estimado
b. La longitud de la huella de frenado
Como la velocidad anterior se halla en unidades del Sistema Internacional en m/s se debe de efectuar el cambio a Km./h multiplicando el resultado por la variable 3.6
De las anteriores ecuaciones efectuando la adecuada transposición de términos podemos averiguar términos como la distancia de detención mínima una vez conocida la velocidad de partida y la adherencia disponible.
½ m V ^2 = μ m g X
X = V ^2 / (2 μ g)
O también, si hemos hecho una prueba de frenado a determinada velocidad, obteniendo la distancia de frenado, podemos determinar la adherencia, aplicando:
μ = V ^2 / (2 g X)
Frenada seguida de impacto
Las ecuaciones anteriores nos permiten igualmente obtener la velocidad de un vehículo que circula a una velocidad determinada V y que, tras dejar una huella de frenada X, impacta contra un objeto cuando todavía circula a una velocidad en el momento del impacto (V impacto) para, finalmente detenerse por completo. Para lo cual mediante l las ecuaciones de conservación de energía podemos hacer el estimativo de dicha velocidad.
- ΔEc = ΔW r
- ( Ec residual - ½ m V 2 ) = μ * N * X
½ m V ^2 impact - ½ m V^ 2 = μ m g X
V^2 = ( 2 μ g X + V ^2 impacto ) ½
Partiendo del mismo principio, podemos hallar la velocidad final del vehiculo:
V final = ( V ^2 inicial - 2 μ g X ) ½
Huellas de frenado irregular
Se presenta cunado un vehículo se detiene sobre una misma superficie de rodamiento, presentando en su trayectoria de huella de frenado diferentes longitudes de huellas, las cuales se analizan de la siguiente manera:
Ejercicio 2. Un automóvil realiza una frenada de emergencia, deja dos huellas de frenada, la del lado izquierdo de 8,00 metros de longitud y la del lado derecho de 3,00 metros, el vehículo NO queda al final de la huella, y la vía es recta, asfaltada, plana y se encontraba seca.
Utilizando la fórmula 1, con el valor más pequeño del coeficiente de rozamiento y longitud de la huella más larga encontramos la velocidad MINIMA a la que se desplazaba el vehículo: f entre 0,7 y df = 8 m
V = 3.6 ( 2 μ g X ) ½ = 37.7 km/h
Ejemplo 3. Si al ejemplo anterior le agregamos la distancia que existe entre el final de la huella marcada y la posición final del vehículo en su eje delantero en 9,00 metros, debemos analizar la velocidad inicial mínima realizando el mismo procedimiento anterior y hallando una velocidad 2 con la misma fórmula a la distancia recorrida sin marcar la huella de frenado:
Ahora para hallar la velocidad inicial debemos utilizar una segunda fórmula para sumar los resultados anteriores así:
V1 = 3.6 ( 2 μ g X ) ½ = 37.7 km/h
V2 = 3.6 ( 2 μ g X ) ½ = 21.4 km/h
V = ( V1^2 + V2^2 ) ½ = 43.0 km/h
Huellas sobre superficies de distinto coeficiente de fricción:
Si el vehículo intenta frenar entre diferentes tipos de terrenos, con coeficientes de adherencia distintos, la perdida de energía cinética del vehículo se deberá al trabajo de rozamiento realizado sobre las distintas superficies de frenado.
- ΔEc = ΔW r
- (Ec f - E c i) = F r * X1 + F r * X2 + F r * X3.
½ m V ^2 = 2 μ m g X1 μ * m g X2 + μ m g X3.
V^2 = (2 μ m g X1 μ * m g X2 + μ m g X3…) ½
Para hallar la velocidad mediante la huella de frenada marcada por las llantas de un vehículo en diferentes superficies, se puede utilizar la fórmula 2 ó la siguiente:
V = (V1^2 + V2^2 + V3^2 + ... ) ½
Ejemplo 4. Si un vehículo inicia a marcar una huella de frenado de 9,00 m. en una superficie en tierra y continua deslizándose, marcando una huella de 8,00 sobre concreto y 15,00 metros sobre asfalto hasta detenerse. La condición de las tres superficies es seca utilizando un coeficiente de rozamiento de 0,50 (tierra), 0,80 (concreto) y 0,70 (asfalto), obtenemos:
V = (V1^2 + V2^2 + V3^2 + ... ) ½ = 72.0 km/h
En los casos en que los vehículos hallan marcado una huella de frenado en una vía donde su geometría vial es pendiente, podemos utilizar la siguiente formula física:
V = 3.6 (2 (f + Tang α ) g df) ½
Donde la Tangente α, corresponde a un valor trigonométrico al ángulo de inclinación de la pendiente; como también la expresión son usadas cuando la acción de la frenada actúa en ascenso o descenso.
Si el valor del ángulo es dado en 3º,6º ó 9º, en porcentaje de la pendiente correspondería a 5%, 11% y 16% respectivamente; datos que utilizaríamos para la fórmula antes descrita como:
5% = 0,05 11%= 0,11 16%= 0,16
Ejemplo 5: Un vehículo frena sobre el ascenso de un paso elevado vehicular, el cual presenta una pendiente de 5%; dejando una huella de frenado de 25,30 metros. El coeficiente de rozamiento es de 0,7.
V = 3.6 (2 (f + Tang α) g df) ½ = 69.4 km/h