¿Efecto perjudicial de las tuercas antirrobo por el excedo de peso?

Hola,

Hace poco decidí poner a mi Kia Sportage recién adquirido de Km 0 unas tuercas antirrobo y opté por la que vende la propia marca KIA entendiendo que serian las mas adecuadas.
Cuando la tuve delante de mi observe que eran bien diferentes las las originales del coche y me pareceierosn de muy distinto peso a primera vista por lo que las pese.
Efectivamente, mientras las originales pesan 32 gramos la tuerca antirrobo pesa casi el doble, 61 gramos. Esto me hizo meditar sobre ysi ese exceso de peso girando a una buena velocidad no seria perjudicial para las ruedas, rodamientos, etc.
Para no quedarme con la duda pregunte en la sección de recambios donde las compre sobre este tema y la verdad es que me dieron una respuesta nada convincente, máxime porque me aclararon que ellos no eran ingenieros de coches y poco o nada podían decirme al respecto, tal vez con toda razón, no obstante me parecía algo bastante difícil de hacer, me refiero a encontrar a algún ingeniero de diseño de KIA que pudiera responder a mi pregunta.

Pero como la curiosidad aun me seguía picando, no me di por vencido y recordando algunas cosillas del bachillerato de mis hijos me puse a averiguar ese posible efecto adverso y tome como velocidad de pruebas 100km/h.

No quiero aburriros con todos los detalles del calculo y lo voy a simplificar, pero en todo caso os voy a incluir un pequeño manualito de como lo calcule todo.
Bueno, pues me puse manos a la obra y averigüe que la velocidad de un cohe a 100k/h en metros/segundo es de 27,7 metros/segundo, que el diámetro de mi rueda (245/45 R19) es de 703 milímetros.
También pude calcular el numero de vueltas que da mi rueda a 100k/h que resultaron ser de 12,5 vueltas por segundo (con algunos calulos intermedios mas) y pude determinar por tanto las vueltas por segundo que da también la tuerca antirrobo.
Medi en mi coche el radio a que se encuentra la tuerca antirrobo (y todas las demás) que resulto ser unos 6 centimetros. Con este dato ya pude averiguar la velocidad lineal de la tuerca antirrobo al circular a 100k/h que resulto ser 4,73 metros/segundo.
Bien, pues con todos estos datos y la formula que calcula la fuerza centripeta (igual a la fuerza centrifuga y opuesta) pude calcular dicha fuerza
F centr (Newtons)= masa * Velocidad lineas al cuadrado (m/s)/ por el radio de giro (metros)

No puedo editar mejor la formula.

El resultado es que la fuerza centrifuga en Kilopondios (Newtons /9,8) es de 1,07 Kp lo que supone respecto a lo que soporta de peso cada rueda un infimo 0,19%, es decir una cantidad despreciable a nivel teorico.

No obstante, como muchos habremos podido comprobar a nivel practico , efectivamente, no supone ninguna diferencia para el coche los 29 gramos de mas que pesa la tuerca antirrobo.

Esta es mi conclusión y aquí os dejo los cálculos completos por si queréis revisarlos.

 

Me gusta , buen trabajo.
De todas formas, es mucho mas fácil que eso, tu le pones la tuerca antirrobo a tu ruedas, te das una vuelta, y si el coche no vibra a alta velocidad es que el efecto de la tuerca es despreciable con comparación a la rueda entera. Cuando se modifica el centro de masas de una rueda debido ha que se añadido algún peso significativo, canta a leguas.
Y si lo que te preocupa es el peso total de la rueda o por la fuerza centrifuga máxima que puede llegar a provocar, piensa que tu mismo vehículo, lo mismo viene con llantas de 19 que con 16, ademas de ser llantas con distinto diseño, por tanto la concentración de pesos totalmente diferentes, fíjate si influye esto mucho mas que una simple tuerca un poco mas pesada, lo peor que puede llegar a pasar es que la rueda se desequilibre y tengas que volver a equilibrar con dicha tuerca puesta.

 

Yo siempre he llevado en todos mis coches y nunca he notado nada, la teoría está claro que te producirá un desequilibrio de masas a la práctica no se nota.

También hay la opción de hacer el equilibrado con las ruedas puestas no todos los talleres tienen la máquina pero si preguntas puede que encuentres algún taller de neumáticos que si te lo hagan y adiós al problema que tanto te preocupa

 

Buen aporte MigMat, en el cambio de ruedas si hubiese alguna desviación, el equilibrado te lo harán correcto pero si nos fijamos es despreciable de por sí ya que los equilibrados los hacen sin las tuercas puestas al estar tan cerca del eje.

 

Gracias por tu comentario.
Respecto a lo que dices de las ruedas de 19 y 16, en realidad lo que influye en estos casos el Momento de Inercia de la masa de la rueda girando, pero al ser elementos totalmente (geometricamente) equilibrados no suponen ninguna vibración ni desequilibrio. Es decir, cualquier cosa que añadas en todas la ruedas y este geometricamente equilibrado no crea ningún efecto perjudicial. Lo que me hizo saltar mi curiosidad fue que la tuerca antirrobo si creaba un desequilibrio, pequeño y despreciable según se ve, pero había desequilibrio.
Mas que nada fue por quedarme tranquilo, jajaja.

 

Gracias

 

Así es, por eso lo que deberías haber calculado es cuanto se desplaza el centro de masas de la rueda respecto a su posición original al poner esa masa extra de la tuerca, una vez calculado dicho desplazamiento podrías estimar el desequilibrio que ello produciría. Yo te cite lo del distinto reparto de peso según llanta debido a que es lo que habías calculado tu, y el diseño de la llanta si que fuera influido en tus calculos, ya que la fuerza total centrípeta que genera la llanta si depende de su peso (tamaño) y su distribución (diseño).
Un saludo.

 

MigMat habla de que le ha puesto "tuercaS", es decir, 2 ó más.

Si sólo se pusiera 1 tuerca de seguridad, y ésta pesa diferente a la tuerca que viene a sustituir, estoy casi seguro que tendría que reequilibrar para compensar el diferencial ocasionado por su acción, aunque el diferencial no fueran ni siquiera esos 29 gramos..

Una pequeña masa de unos gramos provoca desequilibrios y vibraciones. De ahí que esos pequeños plomos que le ponen a las ruedas al equilibrarlas en el taller sirven para dejarlas OK en todos los casos.

Pero esto es bajo el supuesto, que parece no haber ocurrido, de que fuese 1 sola tuerca de seguridad.

Ahora bien, al poner 2 ó más, pueden pasar dos cosas:

1º, que se coloquen de tal modo que desde el centro a las tuercas estos radios formen áreas iguales. Por ejemplo si hay 6 tuercas y ponemos 3 que se formen secciones de 120º porque ponemos las tuercas de seguridad en la posición 1, 3 y 5.
Así la rueda no se desequilibra. (O siendo 2 que se enfrente una a otra de modo que se separen por 180º)

2º, que se coloquen de tal modo que desde el centro a las tuercas estos radios formen áreas desiguales. Por ejemplo si hay 6 tuercas y ponemos 3 que formen secciones diferentes, por ejemplo 2 secciones de 60º y la tercera de 240º porque lo que hemos hecho es poner las tuercas de seguridad en la posición 1, 2 y 3; ó una sección de 60º, otra de 120º y otra de 180º porque lo que hemos hecho es poner las tuercas de seguridad en la posición 1, 2 y 4.

(Si hay 5 tuercas y queremos poner de seguridad que pesen distinto que las originales tendríamos que poner las 5 para no tener que reequilibrar, pues no hay otro número que obtenga secciones uniformes con el dibujo que sale al unir tuercas con centro mediante radios y tuercas con tuercas angularmente. Caso de poner otro número, habría que reequilibrar)

Es decir:
- Con 1 sola tuerca, si pesa distinto que la tuerca original, es probabilísimo que vibre a alta velocidad.
- Con 2 ó más tuercas de seguridad, vibrará si no están enfrentadas o separadas todas ellas a la misma distancia, y no vibrarán si el "dibujo" que formamos las hace estar a la misma distancia angular una de otra.

Por lo demás, dada la pequeña masa relativa que tienen en comparación con el peso total de la rueda y más con el del propio coche, una vez equilibrada la rueda, o bien hecho el "dibujo", no tiene que afectar en nada y no es necesario hacer cálculo alguno, como tampoco se haría para decidir cuánto notaría la caída de un botón quien va agotado cargando con una caja llena de pantalones. Cosa diferente, y es una exageración, es que pesaran muchísimo en términos relativos, en cuyo caso, no vibraría el coche si van bien colocadas, pero perdería aceleración y tendría exceso de consumos (pero esto es una ficción de tuercas seguramente de varios kilogramos, que para quien quiera puede plantear las ecuaciones de modo tal que despeje la incógnita X para una pérdida de aceleración de tal o cual magnitud).

Saludos.

 

Nunca me había parado a pensarlo.
Desde que me robaron una rueda llevo tornillos/tuercas de seguridad y nunca he notado vibraciones ni nada raro, aunque no paso de 120, alguna vez que me "despiste" y me vaya a 140, pero no más, quizá a más velocidad pueda notarse algo.

 

Por norma general no hace falta hacer nada, al contrario de los plomos que se pone para equilibrar las rueda, los cuales están en el extremo de la llantas, este diferencial de peso esta muy muy cerca del eje se giro (además esa zona aún está asentada contra el buje, así que el radio se considera nulo), por tanto a no se que la diferencia de peso sea enorme, que no es lo normal, no hace falta equilibrar. Por otra parte normalmente la equilibracion de un neumático se hace sin las tuercas ya que por lo explicado anteriormente las tuercas no afectan de forma notoria al equilibrado, evidentemente siempre que sea cosas normales. Yo he visto algún coche al que le falta alguna tuerca y el conductor ni se ha enterado hasta que la visto.

 

Hola de nuevo.

MigMat hace un exquisito cálculo físico-matemático que nos presenta en un anexo del primer post, pero no extrae conclusión acertada. Compara los 1.07 kgr de fuerza centrífuga del exceso de masa del tornillo girando con los 562.5 kgr de peso, (bueno de masa) que soporta la rueda y obtiene que representa el 0.19%. Despreciable dice.

Pero es que esto no es lo que hay que comparar. Es como si para saber si se va a desplomar un edificio buscamos la relación entre lo que pesa una teja y lo que pesa la puerta del portal. ¿y?.

Esa fuerza de 1.07 kgr que surge por el giro de la tuerca a 100 km/h, no tiene nada que ver con el peso del coche. Esa fuerza, que por otro lado no es nada despreciable, pues es más de 1 kgr, (pensad que venía de 0.29 gramitos) lo que está haciendo es desestabilizar al eje de giro que asentándose en el punto de apoyo va hasta la rueda y en vez de girar sin ninguna fuerza de torsión del eje, está permanentemente tratando de separar ese eje en todas las direcciones para que se salga del eje ideal. Nos estará generando botes, esto es vibraciones. El efecto, por la ley de la palanca, es tanto mayor cuanto mayor distancia haya entre la rueda y el punto de apoyo: O------------x

(O rueda, ------------ eje, x punto de apoyo).

Imaginad tirar de la O permanentemente arriba y abajo para que se salga de la horizontal, y todo ello soportándolo la x que representa el punto de apoyo de la palanca hecha con los guioncitos. Y por supuesto mayor será la fuerza cuanto más rápido gire la rueda.

No cabe duda que a efectos teóricos, en contra de lo que concluye MigMat, el efecto NO es despreciable.

En cuanto al efecto práctico dice MigMat que no siente nada. Pero es que resulta que MigMat dijo al inicio del hilo que había puesto tuercaS. Por tanto más de 1. De este modo, pudiera ser que haya puesto las justas para que el efecto de una/s compense el de otra/s de modo tal que el resultado práctico total sea nulo.

Ello sería debido a que podría haber colocado las tuercas de acuerdo con la siguiente tabla.

Ésta es la tabla que hay que respetar para estar seguro que no vibrarán las ruedas en caso de altas velocidades si se pone tornillos de seguridad (o tornillos nuevos) de distinto peso que los originales.

(La rueda es como un pastel que cortamos en tantas porciones iguales como tornillos de ajuste lleve. Los tornillos de seguridad de distinto peso que los originales son guindas. Estas guindas han de estar repartidas totalmente uniformes).


TABLA
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Número de tornillos que hay para fijar la rueda

Si ponemos tornillos de seguridad (o tornillos nuevos) y éstos pesan distinto que los originales, deben ponerse el siguiente número de tornillos de seguridad (o tornillos nuevos) y en las siguientes posiciones, para estar seguros de que no hay que equilibrar la rueda:

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1
1: 1ª
Si la rueda se fijase con sólo 1 tornillo, da lo mismo el que se ponga. Nunca generará vibración pues se asienta en el centro, esto es en el propio eje de giro.
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2
2: 1ª y 2ª
Sólo una posibilidad
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3
3: 1ª, 2ª y 3ª
Sólo una posibilidad
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4
2: 1ª y 3ª
4: 1ª, 2ª, 3ª y 4ª
Como veis, con 4 tornillos hay dos formas de colocar tornillos de seguridad (Poner 2 ó poner 4 tornillos de seguridad)
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5
5: 1ª, 2ª, 3ª, 4ª y 5ª
Sólo una posibilidad
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6
2: 1ª y 4ª
3: 1ª, 3ª y 5ª
6: 1ª, 2ª, 3ª, 4ª, 5ª y 6ª
Con 6 tornillos hay 3 alternativas (Poner 2, 3 ó 6 tornillos de seguridad)
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Si dejando algunos tornillos originales se ponen tornillos de seguridad en otra cantidad o de otra forma, probablemente (en función del diferencial de peso respecto al original y de las velocidades a las que rodemos) tendrá que equilibrarse pues habrá descompensación con el peso de unos y otros y el lugar en que se colocan unos y otros. Pero es más: Tendrá que equilibrarse con los tornillos de seguridad puestos, es decir, tal como va a quedar al final rodando en la práctica.


Por su parte, Turbocompresor dice que “…este diferencial de peso esta muy muy cerca del eje se giro (además esa zona aún está asentada contra el buje, así que el radio se considera nulo),…” .

Mejor que nulo habría que decir que es pequeño. De hecho MigMat dice que son 6 cm. No obstante “pequeño” es un término relativo. A velocidades pequeñas e incluso legales, será pequeño. MigMat ha calculado que son 1.07 kgr de fuerza centrífuga circulando a 100 Km/h. Pero a velocidades próximas a la máxima del vehículo ya deja de ser tan pequeño. Y como de un supuesto teórico se trata lo de MigMat, está claro que para batir records con esos coches que corren a 1.000 Kms/h que prueban en el desierto, la influencia ya no sería para nada pequeña, sino posiblemente la que causara una vibración tal que provocara incluso que la prueba se fuese al traste o produjese un accidente.


También dice Turbocompresor que “… normalmente la equilibracion de un neumático se hace sin las tuercas…”

Efectivamente el equilibrado se hace así en los talleres que yo conozco. Pero se hace sin tuercas porque se piensa que luego, cuando se monte en el coche, se van a poner todas las tuercas de las mismas características, o teniendo características diferentes se colocan según la tabla que pongo arriba. Incluso luego se puede poner un tapacubos o embellecedores, pero éstos también tendrán formas uniformes. Lo uniforme no causa problemas de vibración pues las fuerzas se compensan en todo momento (si tiramos del mismo bambú dos personas a la vez con la misma fuerza y en sentido contrario, éste no se tuerce). Si esos tapacubos tuviesen formas asimétricas proporcionarían, como la inadecuada colocación de tuercas de seguridad de distinto peso, vibraciones y tendrían que equilibrar la rueda con todo montado. De hecho, lo ideal sería comprobar el equilibrado de las ruedas montadas, pero los talleres no tienen máquinas para ello, y como con lo que se hace y rodando a velocidades no de record el efecto de un equilibrado no perfecto es poco significativo si todo lo montado es “uniforme”, pues se hace como conocemos. (Otro gallo cantaría si luego esas ruedas se montasen en los mencionados coches que baten record y ruedan al límite. Aquí creo que equilibrarán teniendo en cuenta todo lo que llevan montado incluso siendo todo “uniforme” pues realmente uniforme no hay casi nada, sobre todo si se trata de un conjunto de cosas ensambladas).

Sin irnos al límite, 29 gramos de diferencial, si no se colocan como muestra la tabla, seguramente sí se note al rodar a altas velocidades de las que nuestros coches cogen a veces o pueden llegar a coger porque como bien dice MigMat, supone una descompensación de 1.07 kgr rodando ya "sólo" a 100 Km/h. Y ello además 1 sola tuerca. Cuidado no pongamos más de 1 descompensadamente sin respetar la tabla.

 

Cuando digo que el radio es 0, es ha afectos de equilibrado de la rueda (entendiéndose como rueda, llanta + neumático), la rueda no se equilibra con los tornillos simplemente porque estos tornillos no añade peso ni descompensación a la rueda, ya que los tornillo están apoyados en los espárragos que a su vez son solidarios al buje y no a la rueda, por ello en el equilibrado de dicha rueda no se tiene en cuenta: Ademas todo que que estáis comentando simplemente seria para el equilibrado respecto a un plano, recordad que hay que equilibrar respecto a los dos planos, plano paralelo al eje giro y plano perpendicular a éste, el equilibrado tiene muchas mas miga que lo tratado hasta ahora.
Cuando hablo de que algo es es pequeño, hablo siempre en términos de porcentaje, 6 cm puede ser mucho o poco, pero en relación al radio de la rueda es poco (solo hay que ver que los tornillos están prácticamente en el centro). Evidentemente una diferencia grandes de pesos de los tornillos si que puede provocar un desequilibrio del buje (este desequilibrio sera transmitido en forma de vibraciones a todo el sistema de transmisión, incluida la rueda), pero lo hará de igual manera que lo podría hacer, un disco de freno desgastado de forma irregular, o que los tornillos que sujetan este no fueran igual, una cruceta del sistema de transmisión etc etc. Pero vuelvo a repetir, salvo que las diferencias sea muy grandes, los efectos no son notables bajo condiciones normales de uso del vehículo (sino lo normal no seria limitarse a equilibrar solo la rueda del vehículo tal como se hace). Evidentemente decir que a 1000 km/h si seria importante, pues claro, por eso mismo no se fabrica con la misma precisión y tolerancia un eje de un turbo que gira a mas de 100.000 RPM que el de transmisión que gira a 1500 RPM.
Yo solo digo, que yo he puesto siempre tornillos antirrobos, no me preocupado nunca por lo que pesan (lo normal que es que la diferencia no sean grandes en términos relativos), es mas puedes ir a comprarlo a cualquier tienda de de automóvil y solo te hace falta la saber la métrica, paso de rosca....., ademas normalmente solo se venden por unidad, ya que se suele poner uno. De todas formas, me limito a lo que dije en mi primer post, no hay nada como salir a rodar el vehículo a alta velocidad y ver si vibra o no, asi de facil, ni cuentas ni nada. Aunque por otro lado me ha encantado estudiar todas las aquí expuestas, ya sabes que me llevo mejor con los números que con las letras (deformación de profesión) .
Saludos.

 

Juer que despliegue de conocimientos habeis expuesto en este hilo...
Mi enhorabuena para todos

Pero no estais hilando muy fino? Yo creo que la rueda, una vez puesta, forma un conjunto de giro solidario con el buje y toda la mecanica interior que tiene el coche no se si hasta el diferencial o hasta el eje secudario de la caja de cambios... Hay muchos kilos ahi y poca informacion para calcular el efecto de esos 30gr sobre el centro de masas del conjunto.
Algo influira, no digo que no, pero si fuese significativo, el fabricante recomendaria la sustitucion de todos los tornillos, no?
Vamos que los tornillos de seguridad no son nuevos y yo no conozco a nadie que haya tenido problemas con ellos da igual lo rapido que sea el coche

 

Vaya, llegue tarde ...
Mejor asi
Tu lo explicas mucho mejor

 

Gracias por tu comentario.

Resumo:
- Cierto, he puesto 4 tuercas, una en cada rueda.
- El caso que nos ocupa cada rueda tiene 5 tuercas y solo se puede equilibrar con otras cinco tuercas antirrobo, como también dices tu
- Las ruedas de mi coche no llevan plomo de equilibrado y por lo que veo no las necesitan
- Y lo mas importante, aqui la Teoria y la Practica se ponen de acuerdo: NO HAY VIBRACIONES NI A 160Km/h (que yo haya podido detectar)

Conclusión: No hay problema con las tuercas antirrobo de Kia

 

Gracias por tu comentario.
Lo vuelvo a decir; he puesto una tuerca en cada rueda.
Me parece que no has entendido mis calculos. Si te dibujas el diagrama de fuerzas dinámicas en acción veras porque lo relaciono el peso del coche.
En todo caso siempre puedes hacer tus cálculos y decirnos tus conclusiones.