Capítulo II: EL EQUILIBRIO
 
 
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Es frecuente que se aprenda a ir sobre dos ruedas en la infancia, con una bicicleta. Pronto, después de las primeras escaramuzas, el niño logra no caer cuando rueda sobre ella y esculpe en su pensamento la idea de que ha conseguido aprender a mantenerse en equilibrio: un error que se suele arrastrar durante toda la vida.

En realidad, tanto si se va en una bicicleta como sobre una moto, lo que se aprende es a no alterar el equilibrio natural con el que la máquina viene de fábrica (1) (Fig. 2.1 y vídeo 2.2).

 
 
Figura 2.1: Lo que tiene que procurar el piloto es no deshacer el equilibrio natural de la moto.
 
 
Vídeo 2.2: Demostración de equilibrio natural en una máquina de dos ruedas.
 
 

Merced al diseño del chasis, al efecto giroscópico y a la propiedad autoalineante de la rueda delantera, la tendencia natural de una moto en marcha es a mantenerse en equilibrio vertical y en la dirección de marcha.

 
 

1.1 Las huellas de contacto

 
 

La moto se relaciona con el suelo a través de una superficie pequeña de sus neumáticos. Es lo que se llama la huella de contacto (Fig. 2.3) y en ellas convergen todos los efectos dinámicos que tienen lugar en la máquina.

 
 
Figura 2.3 (1): Huellas de contacto con el asfalto de las ruedas de la moto: aproximadamente la proporción entre ambas es de 40/60
 
 
La capacidad de adherencia al asfalto de los neumáticos es un factor esencial para que la moto se mantenga en su trayectoria cuando se inclina y toma una curva. Esta capacidad de adherencia está directamente relacionada con la presión que recibe la huella de contacto distribuida por su superficie de forma que, a más presión –hasta un límite en tumbada- o más superficie de contacto, más adherencia (2) .

La presión en la huella de contacto de los neumáticos con el asfalto viene determinada por la distribución del peso de la moto, del peso del piloto y de las fuerzas dinámicas que se generan durante el paso por curva.

Si se observa la huellas de contacto de los neumáticos, se verá que la correspondiente a la rueda trasera es más grande que la de la rueda delantera. Esto es debido a que el ingeniero ha diseñado la moto para que, en la distribución del peso del conjunto, sea la rueda trasera la que soporte más carga. También porque la rueda trasera es la que recibe la fuerza del motor y tiene que aguantar la tracción sin que se pierda su adherencia al asfalto.

En general, el conjunto de la superficie de las huellas de contacto viene a distribuirse un 60% atrás y un 40% delante. Cuando en una moto en marcha, las cargas están distribuidas en esa proporción es cuando la moto, por su diseño, es más estable. Esta distribución óptima del peso se consigue abriendo un punto el gas, el suficiente como para transferir a la rueda trasera un poco del peso del conjunto(1), un concepto que conviene recordar para los próximos capítulos.

Existen varias razones físicas por las que una moto en movimiento tiene tendencia a mantener el equilibrio, vertical y direccional, sobre sus huellas de contacto.

 
 

1.2 El efecto giroscópico

 
 
Es una propiedad de los cuerpos con simetría de rotación que rotan sobre su eje de simetría, como lo son las ruedas de la moto en movimiento. Los efectos giroscópicos son variados e intervienen en el manejo de la moto a la hora de tomar una curva -ver capítulo de "Curvas"-, pero aquí nos interesa resaltar especialmente uno: el que hace que una rueda se mantenga vertical cuando está en movimiento, es decir, cuando gira sobre su eje (vídeo 2.4). Y no solo eso, sino que, además opone una resistencia a inclinarse hacia los lados. El motorista lo tiene fácil. Su preocupación tiene que ser la de no romper con maniobras torpes ese equilibrio natural.
 
 
 
Vídeo 2.4: El efecto giroscó- pico mantiene vertical a una rueda en movimiento rotato- rio.
 
 

1.3 La fuerza de autoalineación de la rueda delantera

 
 

El eje sobre el que gira la dirección de la moto, para doblar hacia la derecha o izquierda, no es perpendicular al suelo sino que está dirigido hacia delante cierto número de grados según que modelo de moto -Lanzamiento de la horquilla-. Con esto se consigue que el eje sobre el que gira la dirección de la moto se sitúe por delante del punto de contacto del neumático delantero con el suelo. Lo podemos ver con más claridad si prolongamos el eje de dirección mediante una línea imaginaria hasta el asfalto (Fig. 2.5). Este punto de contacto virtual se sitúa por delante de la huella de contacto de la rueda con el suelo. La distancia que separa ambos puntos se le denomina “avance de la rueda”. Cuando por cualquier causa la rueda gira un poco hacia un lado estando la moto en marcha, se origina en la huella de contacto una fuerza lateral que devuelve a la rueda hacia la dirección de marcha correcta, constituyéndose así un mecanismo automático –fuerza de autoalineación- de equilibrio direccional. La figura 2.5 muestra con sencillez este mecanismo:

 
 
Figura 2.5 (2): Esquema que muestra como la distancia que separa la prolongación de la línea del eje de dirección de la moto de la huella de contacto del neumático delantero, actúa generando una fuerza autoalineante que devuelve al manillar a su posición centrada natural-.
 
 

En este vídeo, podemos ver como actua de una forma dinámica el efecto autoalineante de la rueda delantera:

 
 
Vídeo 2.6: Movimientos de autoalineación de la rueda delantera.
 
 

Cuando la rueda delantera se introduce en un surco se anula este mecanismo corrector del desequilibrio y se hace muy difícil seguir montado sobre la moto.

Si el eje de la dirección fuera perpendicular al suelo, anulando el avance de la rueda, la moto sería inmanejable porque la rueda estaría dando vueltas constantemente a la más mínima desviación, como sucede con las pequeñas ruedas de los carritos de supermercado.

Cuando el piloto conduce con tensión o asustado, pone de forma inadvertida los brazos rígidos sobre el manillar, dificultando las sutiles auto-correcciones que la moto precisa realizar para hacer bien su trabajo, El resultado es que se le complica, aún más, la vida al motorista.

 
 
Conducir con los brazos relajados es la primera norma técnica que se debe de respetar cuando se conduce una moto.
 
 
La moto, pues, viene con el equilibrio puesto de fábrica. ¿Qué es lo que puede desestabilizarla? Fundamentalmente las maniobras incorrectas al frenar o acelerar, apoyarse sobre el manillar, en especial de forma asimétrica o agarrarse a él como punto de apoyo para cambiar de posición sobre la moto… o los traslados laterales de peso inapropiados. Cuando el piloto provoca un desequilibrio de la moto, debe de hacerlo de manera controlada y persiguiendo una finalidad. De ambas cosas es de lo que vamos a tratar en los próximos capítulos.
 
 
1.4 AGARRE DE LOS NEUMÁTICOS
 
 

Todos los elementos mecánicos de la moto contribuyen a su comportamiento. Pero hay dos cosas a las que el piloto debe de prestar una atención cuidadosa:

1.4.1. Los amortiguadores.

Son los responsables de absorber todas las irregularidades del asfalto para que la rueda no pierda contacto con el suelo. La relación directa del neumático con el asfalto a través de la huella de contacto es lo que mantiene a la moto en su trazada, especialmente en la curva. Cuando esta relación directa se pierde en tumbada la rueda derrapa -antesala de la caída-, en especial si en ese momento se está empleando el freno. Por otro lado el agarre es la clave de una aceleración adecuada.

Los amortiguadores trabajan de forma óptima cuando se encuentran a lo largo del tercio medio de su recorrido. Por tanto hay que regularlos según el uso que se va a hacer de la moto y del peso que se va a llevar -piloto, pasajero y/o maletas -.

Cuando un amortiguador se encuentra trabajando cerca de sus posiciones extremas, el margen que tiene para compensar cualquier irregularidad del terreno o cualquier carga de peso adicional -frenada/aceleración- es pequeño. Desde el momento en que haga "tope" dejará de absorber movimiento y la rueda rebotará, es decir, perderá su contacto con el asfalto. En este preciso instante se pierde el agarre y todas la maniobras que esté haciendo el piloto -por ejemplo frenar- quedarán en suspenso: el piloto pierde el control de la moto, al menos y si Dios quiere, momentáneamente. Pero no solo se pierde agarre y tracción. Si en este momento se está aplicando freno sobre esa rueda, por poner un ejemplo, se bloqueará y cuando recupere el contacto con el suelo, provocará un deslizamiento de la máquina.

El piloto debe de evitar todas aquellas maniobras que coloquen a la amortiguación cerca de sus posiciones extremas: frenadas/ aceleraciones excesivamente enérgicas o soltar el freno delantero con brusquedad.

1.4.2. Los neumáticos.

Doy por supuesto que todo el mundo sabe que hay que calzar la moto con unos neumáticos que cumplan las características que recomiendan los ingenieros que diseñaron la moto, así como que unos neumáticos medio gastados no rinden igual que otros en buen estado. También que tienen que ser apropiados para el tipo de conducción que se va a llevar. Pero quiero destacar aquí dos cosas importantes que deben de formar parte de la rutina del piloto:

1.4.2.1 La presión de inflado de los neumáticos.

Influye mucho en el agarre y la estabilidad de la máquina. Puede variar de un día para otro: hay que comprobarla antes de cada salida y ajustarla para la circunstancia en la que se va a pilotar. Cada marca de neumático ofrece la información de la presión de inflado en frio, porque ya cuentan con lo que aumenta al calentarse para que tenga un contacto óptimo con el asfalto.

Fig. 2.7: La presión de inflado es determinante para el buen contacto del neumático con el asfalto.

1.4.2.2 La temperatura del neumático.

Todas las "gomas" necesitan alcanzar una temperatura determinada para que su agarre sea eficaz. Esto implica un tiempo de rodada tranquila antes de iniciar el ritmo habitual de pilotaje. Este tiempo varia en razón al tipo de neumático, la temperatura ambiente y las condiciones del asfalto.

El agarre del neumático al asfalto viene condicionado por la adherencia propia del caucho y por su característica (histeresis visco-elastica) de deformarse cuando pisa una pequeña irregularidad, adaptandose a ella en cierto modo. Los buenos asfaltos tienen multitud de irregularidades por milímetro cuadrado a los que se amolda la goma que es un poco reacia a volver a su estado original y soltarse de la protrusión. De hecho el neumático tiene su máximo agarre cuando está deslizando aproximadamente un 10%, lo que produce una vibración que les resulta útil a los profesionales para saber el límite. Pero ambas características dependen de una buena temperatura de trabajo del neumático, de forma que por debajo de esa temperatura óptima pierden la propiedad de la histeresis y, por encima, se destruye la goma. Es decir cuando el neumático está frio no agarra bien y cuando se calienta en exceso se estropea. Los neumáticos más blandos tardan más en alcanzar su temperatura de trabajo porque es más alta que en los neumáticos duros que llegan antes a ella. Todo el mundo sabe que el neumático blando agarra mejor -y dura menos- que el duro, pero solo cuando llega a su temperatura óptima de trabajo , de forma que si no alcanza esa temperatura lo normal es que sean menos fiables que un duro que ruede con los grados adecuados. Cuando un neumático sobrepasa su temperatura óptima de trabajo, no solo se estropea sino que también pierde capacidad de agarre. Por todo esto debemos de ser cuidadosos a la hora de elegir el neumático en función al uso que se le va a dar.

Figura 2.8: el asfalto tiene una amplia concentración de pequeñas protrusiones que se extienden incluso a nivel de centésimas de milímetro.

Los neumáticos suben su temperatura debido a las deformaciones mecánicas que sufre la carcasa ante las fuerzas a las que le somete el rodamiento. La temperatura ambiente influye poco en los grados que alcanza el aíre del interior del neumático, por lo que cuando hace mucho calor, no debe de inflarse la rueda por debajo de lo que recomienda el fabricante.

En un circuito las variables se contralan mejor. Se puede poner calentadores a los neumáticos y existe gente experta a la que preguntar. Pese a todo no es prudente apretar el ritmo antes de dar un par de vueltas de calentamiento. Personalmente en carretera hago al menos 15-20 minutos de curvas suaves -y observando el agarre- antes de alcanzar progresivamente el ritmo normal.

Los expertos en neumáticos dicen que la temperatura se extiende, conforme avanza la rodada, a todo el neumático desde sus porciones centrales hacia las laterales y que las acciones de frenar y acelerar -con prudencia- son las que influyen más para acortar este tiempo de calentamiento, menospreciando los movimientos alternantes de inclinación que vemos con frecuencia en muchos motoristas al inicio de la jornada. Sin embargo esas "plegadas de calentamiento" tienen también otra función muy importante: la preparación psicológica del piloto para el pilotaje que se avecina; como ayuda a compenetrarse con la moto y a comprobar la relajación de cuerpo y de los brazos.

 
 
1.5 ¿PORQUÉ TOMA LA MOTO LAS CURVAS CUANDO SE INCLINA?
 
 

En un coche o en un vehículo a dos ruedas que camina muy despacio, se toma la curva girando el volante o el manillar hacia el lado de la curva, pero a más de 25 Km/h, la moto necesita inclinarse hacia ese lado para poder hacer el giro. Las razones son varias:

1.5.1 El efecto de cono

Para entender esto tenemos que observar un cono: cuando lo tumbamos en la mesa sobre uno de sus lados y le empujamos, describe un círculo alrededor de su vértice.

Figura 2.9: Al empujar un cono situado sobre la mesa y girar sobre uno de sus lados, describe un círculo.

Pues eso es lo que pasa cuando la moto entra en tumbada. La superficie del neumático que contacta con el asfalto actúa como el lado del cono, tanto más cuanto más se incline:

Figura 2.10(2): la forma de la carcasa del neumático actua como un cono cuando la rueda gira estando inclinada.

Sin embargo, la cosa no es tan sencilla porque el radio sobre el que gira ese cono es muy corto: para una rueda de tamaño normal que estuviera inclinada 45º, el lado horizontal del cono mediría aproximadamente 45 cm., lo que representa que describiría una curva demasiado cerrada para poder tomarla. Lo que si es cierto, es que el “cono” origina una fuerza hacia el interior de la curva muy importante.

De modo que ya tenemos dos fuerzas luchando entre ellas en curva: la fuerza centrífuga -inercia-, que tiende a que la moto siga recta y la fuerza de tumbada o fuerza del cono, que intenta realizar un giro mucho más cerrado del que puede.

1.5.2 Deriva del neumático

El neumático es el punto clave para el resultado de esta batalla ya que sobre él convergen ambas fuerzas. Pero he aquí que la capacidad óptima de adherencia del neumático se alcanza cuando desliza aproximadamente un 10%.  Esto permite que la rueda adopte un trayectoria más abierta de lo que le manda el “cono”, pero más cerrada que lo que está intentando hacer la fuerza centrífuga o inercia. El resultado es una trazada intermedia que se adapta a las necesidades de la curva.

Estos pequeños deslizamientos de la rueda delantera provocan una vibración en el manillar que le informa al piloto de cómo está el agarre. Es por esto por lo que a los pilotos de competición no les gusta artilugios en la amortiguación delantera que puedan adulterar esa información… y no solo a los profesionales; también lo notamos nosotros cuando vamos sobre mojado y la pérdida de la información sobre ese "grip" nos hace sentir inseguros. No sabemos lo que es, pero lo notamos.

 
 

1.6 EQUILIBRIO EN LOS GIROS

 
 

Cuando la moto toma una curva, lo hace inclinándose hacia ese lado y el equilibrio lo alcanza cuando la fuerza de la gravedad -que empuja a la moto y piloto hacia el asfalto- es contrarrestada por la fuerza centrífuga -que intenta levantar a la moto de la tumbada y que siga una línea recta- (Fig 2.11 y 2.12). Al tomar una curva, existe un momento en que se alcanza este equilibrio y suele suceder en la parte intermedia del giro, cuando se le proporciona a la moto un punto de gas (ver capítulo VI: "Curvas").

 
 
Figura 2.11: La fuerza centríguga tiende a levantar la moto de la tumbada y a que continúe en línea recta.
Figura 2.12 (2): Cuando la moto está inclinada, el equilibrio se alcanza cuando la fuerza centrífuga contrarresta la fuerza de la gravedad. -Modificada de T. Foale (2)-. CdG: centro de gravedad
 
 

La estabilidad está directamente determinada por el peso -del piloto y la moto- y la altura del centro de gravedad del conjunto al suelo. El brazo de palanca que determina esta fuerza de desestabilización es la distancia que separa el plano medio inclinado de la moto de la perpendicular del CdG sobre el asfalto. En la figura 2.13 vemos como al inclinar unos 24º con un CdG bajo esta distancia es mucho menor que con un centro de gravedad alto. Por este lado, se puede decir que un moto con el CdG bajo tiende a ser más estable en la tumbada.

 
 
Figura 2.13 (2): Para un mismo grado de inclinación, la diferencia de altura del CdG (centro de gravedad del conjunto piloto-máquina) determina brazos de palanca diferentes, siendo el que corresponde al CdG alto (distancia Y) mayor que el que determina el CdG bajo (distancia X), por lo que la fuerza desestabilizadora es mayor cuanto más alto sea el CdG.
 
 

Por otro lado, el grado de tumbada que se necesita para neutralizar la fuera centrífuga en curva a una misma velocidad y peso, viene determinado tanto por la situación del CdG como por la anchura del neumático y ambos factores son contrapuestos.

Si la anchura del neumático es común, cuanto más bajo es el centro de gravedad del conjunto piloto-máquina, menos se precisa inclinar la moto (fig. 2.14)

 
 
Figura 2.14 (2): Influencia sobre el grado de tumbada según la situación CdG (centro de gravedad) a igualdad de anchura de neumático. A: centro de la huella de contacto del neumático con el asfalto. El grado de inclinación de la moto con un CdG bajo es menor que con un GdG alto, siendo en este caso la línea de fuerza resultante de la inercia y la gravedad igual en ambos supuestos, es decir, que peso y velocidad es igual en los dos casos.
 
 

Sin embargo la anchura del neumático es determinante y contrapuesta al anterior efecto. Como vemos en la siguiente figura, para mantener constante la línea resultante de la fuerza de gravedad y la fuerza centrífuga (peso y velocidad), es preciso que la moto con el CdG más bajo incline más grados (fig. 2.15).

 
 
Figura 2.15 (2): A igualdad de peso y velocidad -línea de fuerza resultante común- con un centro de gravedad más bajo es preciso tumbar más la moto. A: centro de la huella de contacto. B: intersección del plano de inclinación de la moto con el asfalto.
 
 

La cantidad de inclinación que precisa cada moto -a igualdad de peso y velocidad- es distinta en razón a sus características de construcción. Las motos de velocidad tienen un centro de gravedad alto y un neumático ancho muy adherente que no entorpece la tumbada. Las motos tipo trail son las que tienen un centro de gravedad más alto, pero sus neumáticos de tacos limitan la capacidad de tumbada en asfalto. El grado de tumbada en una custom, con CdG muy bajo, está muy penalizada por la anchura de su neumático y los elementos del motor que enseguida rozan con el suelo.

 
 

1.7 Bibliografía

1. Keith Code: A twist of the wrist Volume II. The basics of high performance motorcycle riding. Code Break Editores

2. Foale T.: Motocicletas. Comportamiento dinámico y diseño de chasis. El arte y la c iencia. Tony Foale Desings 2003

 
 
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