Adherencia 3

El Neumático

Factores que afectan el agarre

El Ambiente: 

Además de la adherencia específica ofrecida por cada modelo de neumático a una temperatura determinada, cabe resaltar que la adherencia también depende de la superficie de contacto con el suelo y del estado del pavimento sobre la cual se circula. 

Mu: Coeficiente medio de adherencia del neumático para un tipo de superficie

Cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el neumático y el pavimento, mayor será la adherencia. 

Cuando un neumático rueda sobre asfalto seco, el contacto entre la banda de rodadura y el pavimento se produce en toda la superficie de la huella. 

Cuando lo hace sobre asfalto lo suficientemente mojado como para que exista una película de agua sobre él, es necesario que los canales tallados sobre el neumático evacuen el agua hacia los laterales. 

Evacuación de agua hacia los laterales

Pero esto no es un proceso instantáneo ni que se produzca de manera homogénea a lo largo de la huella. 

Es posible distinguir así tres distintas zonas, caracterizadas por la cantidad de agua que se ha logrado evacuar: La primera de ellas (zona A en la figura de abajo) se encuentra en el frontal de la huella, donde el neumático acaba de entrar en contacto con la película de agua y por tanto el volumen de agua evacuado es muy reducido. 

El espesor es todavía lo suficientemente grande como para que no se produzca contacto alguno entre la rueda y el asfalto, por lo que la adherencia proporcionada por esta zona es prácticamente nula. 

En la zona B el espesor de la película de agua se ha reducido lo suficiente como para que se inicie un leve contacto entre las irregularidades más prominentes del asfalto y la superficie de la banda de rodadura. 

Se empieza a generar fricción, pero muy lejos de los valores que proporcionaría un contacto sobre asfalto seco. 

Finalmente, si la capacidad de evacuación de agua es suficiente, en la zona C de la huella se logrará un contacto franco, proporcionando un agarre cercano al que se daría sobre asfalto seco.

Únicamente en la parte trasera de la huella participan los dos mecanismos principales de generación de fricción (adhesión e histéresis). En la región intermedia apenas hay contacto directo entre superficies, por lo que sólo la histéresis puede proporcionar algo de adherencia.

                                         

En competiciones en las que las condiciones climatológicas cambian, los  neumáticos se cambian por neumáticos para lluvia, estos pueden presentar una histéresis tan elevada que serían destruidos en pocas vueltas si fueran empleados a ritmo de carrera sobre asfalto seco.

• P Zero rojo superblando. Este neumático ofrece el máximo rendimiento y un agarre óptimo de inmediato, está hecho para circuitos lentos y revirados.
• P Zero amarillo blando. Es poco más de medio segundo por vuelta más lento que el superblando. Sin embargo, tiene un rango operativo elevado que lo hace apropiado para un amplísimo abanico de condiciones.
• P Zero blanco medio. Este neumático extremadamente versátil se adapta a todo tipo de condiciones de pista, particularmente cuando las características del circuito y del asfalto son variables. Tiene un rango operativo más bajo, lo que hace que sea la elección ideal para circuitos que sean un poco menos exigentes o que tengan temperaturas ambientales más bajas. Es 0.8 segundos por vuelta más rápido que el duro.
• P Zero naranja duro. Este compuesto es ideal para los circuitos más duros y calurosos.
• Cinturato verde intermedio. Este neumático se adapta a situaciones de lluvia ligera o condiciones de pista mojada, dispersando 20 litros por segundo a altas velocidades.
• Cinturato azul. Es capaz de evacuar 60 litros de agua por segundo a la velocidad máxima: seis veces por encima de la capacidad de un vehículo de calle, que dispersa 10 litros por segundo a velocidades inferiores.

La proporción de huella ocupada por cada una de las tres regiones descritas depende de factores como el espesor de la película de agua presente en la calzada, la forma y profundidad de dibujo de la banda de rodadura, la presión de inflado y la velocidad a la que se circule.

Influencia de la profundidad de dibujo en la adherencia

Influencia de la profundidad de dibujo en la adherencia de frenado sobre mojado

Influencia de la presión de inflado en la adherencia

Influencia de la velocidad en la adherencia 

A mayor velocidad, menor es el tiempo disponible para acelerar y desplazar el agua hacia los laterales y, por tanto, mayor la superficie que “flota” sobre el agua y menor la que efectivamente proporciona agarre. 

Si la velocidad es excesiva y el neumático es incapaz de evacuar la suficiente cantidad de agua como para que se llegue a producir contacto con el suelo, toda la huella se encontrará cubierta por una película de agua (a la derecha en la figura de arriba), y el neumático ofrecerá una direccionalidad y capacidad de tracción prácticamente nulas.

Es lo que se conoce como “aquaplaning”. A mayor anchura del neumático, mayor será su tendencia a sufrir aquaplaning.

 Al ser la huella más ancha, la distancia que debe recorrer el agua hasta ser expulsada por los laterales también es mayor.

Recorrido del agua para ser expulsada

Adherencia 2

El Neumático:

El Dibujo:

Existe una gran variedad de dibujos y combinación de dimensiones de los neumáticos, lo cual es un a indicación concluyente de que no existe un diseño óptimo de la banda de  rodadura. 

Diseños diferentes

Cuanto mayor sea la  superficie de contacto del neumático sobre el pavimento mas disminuirá la  presión superficial y aumentara la adherencia (en seco). 

Por ello neumáticos con gran superficie de contacto son los mas  adecuados para transmitir la máxima tracción (en seco). 

En general los tacos (dibujo positivo) y los surcos (dibujo negativo) se reparten ordenadamente sobre la banda de rodadura. 

Banda de Rodamiento

Los neumáticos estrechos suelen tener un porcentaje alto en torno al 70% de tacos frente a surcos. 

En los neumáticos anchos el porcentaje de tacos disminuye hasta el 60% . Esto se debe al importante cometido que realizan los surcos recogiendo el agua del suelo mojado y evacuación  hacia el exterior del neumático. 

Los dibujos presentan una gran cantidad de ranuras de pequeño tamaño distribuidas regularmente pero no necesariamente comunicadas entre sí . Su cometido es el de reducir el  ruido producido por el neumático al rodar.

Ranuras en el hombro

Esta complicada combinación responde a los requisitos que debe cumplir la banda  de rodadura y que se pueden enumerar de la siguiente forma: máxima transmisión de fuerzas, desgaste regular, distancia de  frenado corta, alta estabilidad en curvas, buena adherencia, elevada seguridad en condiciones  sobre suelo mojado o helado, nivel de  ruido reducido, y estética del dibujo.

El dibujo de la banda  de rodadura del neumático  puede asociarse a una figura o figuras  que de manera simétrica cubren el plano. El neumático presenta un dibujo que al girar sobre la calzada longitudinalmente ,  mientras que lateralmente esta limitado a la anchura del neumático.

Exceptuando los neumáticos especiales de alto empuje, como los de los tractores agrícolas y 

Neumático agrícola

algunas máquinas de la construcción así como en otros de uso muy especial, todos los neumáticos en la zona semi plana de contacto con el pavimento tienen unos surcos o dibujos de forma mas o menos tortuosa o compleja. 

Estos surcos tienen la función de permitir la salida del agua, el lodo, o la nieve, que tiende a acuñarse debajo del neumático cuando el vehículo rueda en caminos cubiertos por algunos de estos materiales.

Superficie de contacto con el suelo

Contrariamente a lo que se piensa, estos dibujos de la banda de rodamiento no juegan un papel trascendental en la adherencia del neumático en el camino limpio y seco.

La profundidad de dibujo sin embargo es muy importante en caminos mojados o con nieve, sin ellos, la rueda puede literalmente “flotar” en la cuña de agua apresada debajo y perder toda la adherencia al camino y con ello la estabilidad.

 Por este motivo es que se establecen por las autoridades de muchos países, límites mínimos de profundidad de estos surcos a partir de los cuales el neumático no puede seguir circulando. El mínimo permitido por seguridad en mojado (para que el neumático pueda evacuar agua y obtener adherencia) es de 1,6 mm.

Tipos de Dibujo:

Simétricos : se realiza una sección vertical de la banda de rodadura del neumático, el  dibujo debería ser simétrico a ambos lados de dicha sección, la mayoría de ellos están destinados a un uso convencional.

No tienen sentido de rotacion

Direccionales : El dibujo indica la dirección de la marcha, de manera que establece como se montaran las llantas, por norma general, sus ranuras describen una forma de V. principalmente son neumáticos deportivos, muy atractivos para el gran público.

Tienen sentido de rotación

Asimétricos : Para aumentar el apoyo a alta velocidad, el lado exterior de la cubierta tiene muy poco dibujo, que se concentra en el interior para ofrecer un mayor agarre en condiciones adversas, como con suelo mojado, son neumáticos deportivos con elevados códigos de velocidad.

No necesariamente tienen sentido de rotación