Google Gemini generó esta infografía científica titulada "Lo que realmente daña las carreteras", que analiza visualmente los factores que contribuyen al deterioro del pavimento en tres zonas distintas que cubren el recuento de ejes, la rugosidad de la carretera y el tipo de vehículo
El debate sobre el peso del vehículo y el daño en la carretera muestra la rapidez con que una idea simple puede ganar tracción incluso cuando la evidencia subyacente es escasa. Los comentaristas a menudo buscan una afirmación familiar de que los vehículos más pesados deben ser responsables del aumento del desgaste de la carretera. El argumento suena razonable a primera vista y apela a una intuición básica de que más peso debería igualar más daño.
El problema es que la intuición es una mala guía para la ingeniería del pavimento. La mayoría de las carreteras modernas están diseñadas para cargas por ejes muy por encima de cualquier cosa en la flota de servicio ligero. Solo los vehículos comerciales más pesados empujan los pavimentos hacia sus límites de diseño. Los automóviles, crossovers, SUV y camionetas se encuentran tan por debajo de esos límites que sus diferencias en masa no se registran en la mayoría de los modelos de fatiga o rutina del pavimento. La idea de que los vehículos eléctricos o incluso los SUV estadounidenses más grandes crean daños significativos en la carretera porque pesan más no se levantan bien cuando se establecen junto a la investigación de ingeniería contemporánea.
Esto surgió porque publicé recientemente sobre la disparidad entre los costos sociales de la combustión interna y los vehículos eléctricos, apuntando a los datos de la OCDE y el Reino Unido que muestran que los vehículos ICE tienen aproximadamente tres veces los costos sociales, pero eso no significa que los vehículos eléctricos no tengan costos. Además, señalé que los impuestos a la gasolina y los esquemas similares no pagan remotamente por las carreteras, a pesar de ser su intención original, con los impuestos típicos a la gasolina que pagan solo una quinta parte del costo del mantenimiento de las carreteras. Lo que paga por las carreteras son los ingresos gubernamentales generales y, donde existen, los peajes de uso. Mi propuesta era un sistema racional de carga de los propietarios de vehículos basado en la distancia conducida anualmente, aplicado a todos los vehículos de carretera en función de los costos sociales de su uso, con los conductores de vehículos ICE cobrados tres veces más que los vehículos eléctricos por kilómetro, los conductores de vehículos eléctricos también cobraban, con algunas variaciones sensatas para los habitantes rurales y urbanos y el quinil inferior de los que ganan ingresos.
Varios comentaristas querían agregar daños en la carretera a la lista. Debido a que estaban comentando en las páginas web de CleanTechnica y en mi artículo, no estaban atacando a los vehículos eléctricos, sino que estaban claramente pensando en los SUV hinchados y las camionetas tan comunes en los Estados Unidos, yates terrestres que empequeñecen al humano más grande, cuyas rejillas a menudo se elevan tan alto como una mujer de altura promedio. Pero el daño en la carretera no es causado por vehículos personales más pesados.
Gran parte de la confusión se remonta a la Cuarta Ley de Poder. Nació de un solo experimento en Illinois en los años cincuenta y ha sobrevivido mucho más allá de su vida útil. La prueba de carretera de AASHO midió cómo los pavimentos respondieron a los pases repetidos de camiones en condiciones controladas. Frost heave dañó la pista de prueba durante el estudio y el daño se atribuyó a los camiones. El análisis estadístico en sí tenía problemas, incluyendo atribuir diferencias en la vida del pavimento a las cargas por eje que en realidad no eran responsables de gran parte de lo que sucedió. El resultado fue una ecuación elegante que sugirió que el daño en la carretera aumenta con la cuarta potencia del peso del eje. Una ecuación como ésta es irresistible. Es simple. Parece cuantitativo. Se ha transmitido durante décadas. El problema es que estaba vinculado a condiciones únicas de suelo local, una estrecha gama de diseños de pavimentos y vehículos que ya no se parecen a lo que está en la carretera hoy en día.
La investigación a lo largo de los años ochenta y más tarde, incluido el trabajo de David Cebon en Cambridge, con quien he hablado extensamente sobre esto, dejó en claro las limitaciones. El desgaste del pavimento no se rige por una sola variable. Está influenciado por factores estructurales, ambientales y dinámicos que cambian con el tiempo. La carga estática del eje es un factor, pero el daño real está fuertemente formado por las fuerzas dinámicas de los neumáticos creadas por el comportamiento de la suspensión, la rugosidad de la superficie de la carretera, el diseño de los neumáticos y la velocidad del vehículo. La estructura del pavimento, la resistencia de subgrado, la temperatura y la humedad cambian la forma en que las capas responden a estas cargas. La fatiga y el crujido se acumulan de manera diferente en diferentes condiciones estacionales.
Cuando los ingenieros modelan estos sistemas con herramientas modernas, ven que la Cuarta Ley de Energía suele ser un pobre predictor de la vida real del pavimento. Como Cebon señaló en más de una conversación, si la ley fuera precisa, las carreteras de Michigan se destruirían cada año debido a sus altos pesos legales de camiones. El hecho de que no sean apunta a la insuficiencia del modelo simplista basado en el peso.
Michigan es un excelente control del mundo real sobre estas suposiciones. El estado permite combinaciones de camiones con pesos brutos de hasta 164,000 libras, aproximadamente 74.4 toneladas métricas, aproximadamente el doble del límite común para los camiones de Clase 8 en otros lugares. Si el cuarto escalado de potencia fuera correcto, sus carreteras fallarían a velocidades que forzarían la repavienda constante. Eso no ocurre. La experiencia de Michigan muestra que la configuración del eje, la distribución dinámica de la carga y el diseño del pavimento importan mucho más que el número de peso bruto del vehículo. Un camión multieje bien diseñado extiende las cargas a través del pavimento de una manera que reduce en gran medida el estrés. La red pavimentada de Michigan tiene problemas como cualquier red estatal del norte, pero los problemas no se parecen a los fracasos catastróficos predichos por un cuarto modelo de potencia puro.
A pesar de estas claras advertencias, la Cuarta Ley de Poder encontró una nueva vida en la última década como una forma de atacar a los vehículos eléctricos. Reaparece con frecuencia en los debates en línea, opiniones políticas y comentarios de noticias. El argumento generalmente es que los vehículos eléctricos son más pesados, por lo tanto, deben aumentar el desgaste de la carretera, por lo tanto, los propietarios de vehículos eléctricos deben pagar cargos más altos por carretera. El problema es que las diferencias de masa entre los vehículos eléctricos ligeros y los vehículos de combustión interna similares no producen cambios discernibles en la vida útil del pavimento. Las cargas absolutas de los vehículos ligeros son simplemente demasiado pequeñas. La mayoría de los desgastes de la carretera provienen de camiones pesados, no de automóviles o SUV. Cuando se aplica la misma lógica a los SUV y camionetas pickup en lugar de a los vehículos eléctricos, la conclusión sigue siendo débil porque la diferencia entre un crossover de 1800 kilogramos y una camioneta pickup de 2400 kilogramos es trivial junto a las fuerzas dinámicas creadas por un semi completamente cargado. El uso indebido de la Cuarta Ley de Poder crea un punto de conversación ordenado, pero no produce un modelo preciso de costo social.
Donde el peso importa es en las colisiones. La física es implacable. La energía cinética aumenta con el cuadrado de velocidad. Un choque a 40 mph ofrece casi el doble de energía de un choque a 30 mph. A 50 mph, la energía es aproximadamente el triple. Los vehículos más pesados transportan proporcionalmente más energía cinética y transfieren más de ella a lo que sea que golpeen. Cuando un delantero alto se encuentra con un peatón, las consecuencias son mucho peores que con un coche más bajo, incluso si las velocidades son las mismas. Los problemas de visibilidad y las distancias de frenado más largas agravan el riesgo. El aumento de los pesos de los SUV y la recolección está relacionado con el aumento de las lesiones de los peatones porque las matemáticas de la transferencia de energía dejan poco espacio para un resultado diferente.
La interacción de la masa y la velocidad explica por qué el riesgo se compone tan rápidamente. Duplicar la masa y aumentar la velocidad en un 50% y la energía de impacto crece en un factor de aproximadamente 4.5. Ese multiplicador no es intuitivo, por lo que muchas personas subestiman el peligro de vehículos más grandes y rápidos. El mismo problema aparece con la aceleración. Los vehículos eléctricos pueden alcanzar altas velocidades rápidamente. China tomó esto en serio y estableció una aceleración predeterminada gobernada de cinco segundos de cero a 100 km/h para los automóviles eléctricos, con una aceleración más rápida disponible solo después de una elección consciente del usuario. El problema no es la tecnología. Es la interacción entre la masa, la velocidad y los tiempos de reacción humana.
Un problema relacionado es la forma de la parte delantera en muchos SUV y camionetas. Las rejillas planas altas golpean el torso o la cabeza de una persona en lugar de las piernas, lo que elimina la posibilidad de que la parte inferior del cuerpo absorba parte del impacto mientras la parte superior del cuerpo gira sobre la campana. Esa rotación es lo que a menudo previene lesiones fatales en colisiones con sedanes inferiores. Cuando el borde de ataque es alto y vertical, la energía se entrega directamente en el pecho y los órganos vitales. La geometría también aumenta la probabilidad de que una persona sea empujada hacia adelante y hacia abajo en lugar de levantada, lo que aumenta la probabilidad de ser atropellada. Estas opciones de diseño reflejan el sabor dudoso de los propietarios que les gustan, pero crean un riesgo real en entornos urbanos donde los peatones y los ciclistas comparten espacio limitado con vehículos grandes que se mueven a velocidades más altas.
Si los vehículos más pesados no dañan significativamente las carreteras pero crean mayores riesgos de colisión, entonces la respuesta a la política no radica en los cargos por uso de la carretera basados en el peso. Se encuentra en la gestión de la velocidad, la geometría del vehículo y la exposición. Los límites de velocidad razonables que realmente se aplican mejoran la seguridad. La eliminación de las lagunas de emisiones para los SUV grandes y las camionetas mecánicas mejora la responsabilidad. Las pruebas de seguridad de los vehículos que incluyen impactos potenciales en peatones y ciclistas son importantes. Un mejor diseño de calle reduce los puntos de conflicto. La calma del tráfico reduce la energía de las colisiones inevitables. Más alternativas de transporte reducen el total de kilómetros de vehículos recorridos. Estas medidas se alinean con lo que los ingenieros de seguridad vial saben sobre el riesgo en lugar de lo que los comentaristas asumen sobre el peso.
La conversación sobre el peso del EV y el costo social puede estar más fundamentada cuando se aclara la distinción entre el desgaste de la carretera y la física de colisión. Las carreteras no fallan porque un vehículo eléctrico pesa unos pocos cientos de kilogramos más que un automóvil de combustión interna, o cuando un SUV o camioneta de gran tamaño los hace rodar. Fallan cuando las cargas dinámicas de vehículos pesados, especialmente en el pavimento rugoso, exceden lo que la estructura del pavimento puede absorber. Las personas, por el contrario, resultan heridas o muertas cuando la masa y la velocidad de un vehículo entregan más energía cinética que un cuerpo humano puede sobrevivir. La comprensión de la diferencia proporciona un mejor camino para la política y una mejor base para evaluar lo que realmente cambia la transición a la movilidad eléctrica.
No hay comentarios:
Publicar un comentario