Pneumàtics aquest any 100 anys

1987/12/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

En 1887, el veterinari John Dunlop va col·locar a Belfast una roda pneumàtica al tricicle del seu fill. Va patentar a l'any següent i va començar a fabricar pneumàtics en l'empresa Dunlop Company en 1890. No obstant això, el principi de roda pneumàtica ja estava patentat en 1846, com després es coneixia, però en el XIX. A la fi del segle XX s'estendria per tots els racons amb l'èxit de l'automòbil.
Figura . Primer pneumàtic desmuntable. Any 1891.

Abans de res informarem sobre el cautxú que s'utilitza per a fabricar el pneumàtic i que és la matèria primera principal. Si es talla la pell d'una planta anomenada cautxú d'origen brasiler, flueix un líquid lletós, que és el làtex. Un terç del làtex està format per partícules de goma pura.

La goma era un material interessant a principis del segle passat. Es pensava que seria adequat per a la formació de materials impermeables, però la goma era una substància dura en temps freds i tova i enganxosa en temps calent. El nord-americà Charles Goodyear, van llevar el problema de la goma en 1834. Per a aconseguir una goma de característiques estables, igual que uns altres va barrejar la goma amb sofre. Un dia la confusió va quedar inesperadament al costat del foc i la zona poc cremada tenia una elasticitat adequada. Aquesta part era una goma seca i flexible que en escalfar-se i refredar-se no perdia les seves propietats. Posteriorment Goodyear va col·locar les mescles de goma i sofre a temperatures més altes, obtenint la goma vulcanitzada. La vulcanización ha estat patentada per Goodyear en 1844.

A la fi del segle passat i principis d'aquest segle s'utilitzava el cautxú natural per a fabricar pneumàtics sencers, el làtex retirat de la planta. A Sud-amèrica el cautxú natural es produïa inicialment en la selva tropical, però des de llavors gairebé tot procedeix dels boscos del sud d'Àsia.

En 1910 el preu del cautxú natural era molt alt i els estats industrialitzats van començar a obtenir el cautxú artificialment. A Alemanya, per exemple, en 1912 es van fabricar pneumàtics de cautxú sintètic. No obstant això, el preu del cautxú natural es va reduir i es va reprendre la primera guerra mundial en l'elaboració sintètica. En 1918 es rebutja el sintètic.

No obstant això, l'augment del preu sofert pel cautxú natural des de 1932, va empènyer definitivament als fabricants a realitzar el cautxú sintètic. A més, els cautxús sintètics, extrets del petroli, són tan elàstics com el natural en la segona guerra mundial, i el polibutadieno, per exemple, dura el doble que el cautxú natural.

En la següent taula es mostren els consums mundials de cautxú natural i sintètic de diferents anys:

En l'actualitat, el cautxú sintètic ha predominat en la fabricació de pneumàtics pel seu preu i qualitat, disminuint l'ús del cautxú natural.

De la bicicleta a l'automòbil

Des que Dunlop va posar el tricicle pneumàtic del seu fill en 1887, es van iniciar també altres fabricants. Els germans Edouard i Andre Michelin, per exemple, van patentar en 1891 el nou pneumàtic per a bicicletes. Era un pneumàtic desmuntable amb cambra independent en el seu interior.

Després d'un gran èxit entre els ciclistes en la carrera París-Brest-París, aquest tipus de pneumàtics es va estendre per complet.

En 1894 els pneumàtics es van començar a utilitzar en els cotxes de cavalls, i un any després (en 1895) van ser introduïts a l'automòbil per primera vegada. A 25 km/h l'Eclair va viatjar des de París fins a Bordeus.

Quatre anys després, en 1899, un cotxe equipat amb pneumàtics va superar per primera vegada la velocitat de 100 km/h, aconseguint el Sr. Jenatzy una velocitat de 106 km/h en un vehicle similar al seu bòlid.

A principis de segle, l'any 1905, els pneumàtics per a caminar sobre gel van començar a clavar-se per l'exterior. En 1908 es van col·locar pneumàtics dobles en les rodes posteriors dels autobusos. En 1914 van començar a col·locar-se en els automòbils rodes desmuntables. En 1937 van aparèixer pneumàtics amb bastidor de fil metàl·lic. En 1946 apareix el pneumàtic radial. En 1954 es van fabricar per primera vegada pneumàtics sense cambra.

Figura . Cort d'un pneumàtic radial.

I així, aplicant les bonificacions any rere any, s'ha aconseguit la perfecció actual en aquesta peça circular que tant se li exigeix i que sovint treballa en condicions tan desfavorables.

Pneumàtica interior

El pneumàtic és una de les peces més importants dels vehicles. La seguretat del conductor i dels passatgers està íntimament relacionada amb els pneumàtics. Per això el pneumàtic no és un tros de cautxú. La construcció del pneumàtic requereix d'un gran nombre de materials diferents, més de 200 productes químics diferents. Cautxú natural o sintètic, negre de carbó, acer, cotó o raió, sofre, plastificants, acelerantes, antioxidants, òxids metàl·lics, colorants, pigments, etc. es combinen exactament.

Per a il·lustrar el contingut dels pnumáticos en el seu interior, en la figura adjunta s'ha pres com a base el pneumàtic radial amb teixits de fil d'acer.

Normalment el pneumàtic té un (1) bastidor format per un (1) estesa paral·lela (radialment) de fil d'acer. Sota la banda de rodadur es col·loquen els teixits de fil d'acer (2) entrellaçats i en el taló (7) els cèrcols de cable d'acer (4) dins d'un protector (3). Des de l'exterior es pot veure la banda de rodadura (5) amb la seva escultura (6). També es veu el costat (8).

El bastidor de pneumàtics d'antany es formava mitjançant la diagonalització dels diferents teixits i quan la roda girava es generaven fregaments entre els teixits col·locats diagonalment. Això també portava calor i la durada del pneumàtic era més curta. En la diagonal del bastidor, a més, la costella és més gruixuda i en la corba la barrera que tota la banda de rodadura estigui contra el sòl.

Figura . Roda normal (esquerra) i especial (dreta), plena (a dalt) i buida (a baix).

Els pneumàtics radials, en estar els fils del bastidor en radi, presenten un flanc més flexible i en corba la banda de rodadura està pegada al sòl. D'altra banda, es produeix menys calor en els pneumàtics radials i tenen més durada. Els fils d'acer del bastidor són de 0,1 mm de diàmetre i 250 kg/mm de resistència 2.

Encara que sembli mentida, els cotxes de fórmula són els que més han utilitzat els pneumàtics diagonals. Només fa tres o quatre anys es van començar a utilitzar radials.

Els canals que té el pneumàtic en la banda de rodadura (escultura) són resistents a l'aigua. Quan la carretera està mullada, l'aigua és lubrificant per al cautxú. És per això que en la banda de rodadura es realitzen uns canals i mitjançant l'efecte ventosa l'aigua s'envia a l'exterior. D'aquesta manera, el pneumàtic s'adhereix millor al sòl.

Per a fabricar teixits dins del pneumàtic s'utilitzava antany el cotó, però el raió el va descartar. Avui dia els teixits d'acer són molt utilitzats, però últimament s'han començat a provar amb fibres especials.

El problema de la burxada

En els automòbils sovint resulta perillós (sobretot si la velocitat és alta) que espines, claus o alguna cosa perforin el pneumàtic i la cambra. L'aire interior surt d'aquesta roda i l'automòbil i la moto sofreixen un desequilibri perillós.

Figura . L'avanç dels pneumàtics adequats en els cotxes de carreres és de vital importància per a guanyar la carrera.

Per a solucionar aquest problema, en 1954 va aparèixer als Estats Units un pneumàtic sense cambra. Aquest pneumàtic substitueix la cambra per una capa interior de goma tova. Si quan entra un clau l'aire comença a sortir, la goma interna tova tendeix a tancar el forat i el pneumàtic perd la pressió més lentament. Aquests pneumàtics necessiten llandes especials perquè no perdin l'aire del turmell. La vàlvula també es troba en la pròpia llanda.

Últimament, no obstant això, hi ha una proposta més recent per a solucionar el problema de la burxada. En la figura adjunta es pot veure una llanda i un pneumàtic especial al costat de la normal. Els dos pneumàtics es mostren plens i buits. En el pneumàtic especial, quan es buida perforat, la llanda especial se secunda a l'interior de la banda de rodadura i es pot seguir fins al garatge sense perill. Un pneumàtic perforat pot recórrer 100 km tranquils a 80 km/h.

Aquesta nova roda soluciona un altre problema. De fet, el conductor mitjà de l'automòbil té una roda perforada cada cinc anys. Per això, en el seu vehicle sempre ha d'usar la cinquena roda. Amb aquest nou sistema no seria necessari el cinquè pneumàtic.

Suportat pel pneumàtic

Quan un cotxe gran està ple de gent, es pot arribar a pesar 1.500 kg i viatjar a 160 km/h és avui bastant normal. A aquesta velocitat, els pneumàtics passen 44 metres per segon. Això significa que cada minut es flexiona i destolestea el costat 1320 vegades. El pneumàtic té molt a fer. Té al seu càrrec el pes de l'automòbil i la necessitat de menjar algunes osques de la via. El motor haurà de transmetre la potència lliurada perquè el vehicle avanci i mantenir la direcció, obediendo quan el conductor afecti el volant. Al llarg del camí ha de suportar forces centrífugues i els efectes del vent lateral.

Quan el conductor premi el fre, el pneumàtic romandrà pegat al sòl, fins i tot si la carretera està mullada. A més, la superfície de contacte amb el sòl és menor que la d'aquesta pàgina.

El pneumàtic ha de ser silenciós, de baixa resistència a rodadura, que mantingui la pressió durant molt de temps, fàcil de canviar, etc.

Tot això ho aconsegueix el bon pneumàtic, encara que moltes vegades no ens adonem d'això.

Des que fa 100 anys el senyor John Boy Dunlop li va posar els pneumàtics al tricicle del seu fill per primera vegada, el pneumàtic ha donat moltes voltes, però amb l'ajuda de noves tècniques es pot dir que els té per a donar-li més. De fet, les recerques realitzades a través de la informàtica, els raigs X, l'espectrografía, el microscopi electrònic, la ressonància magnètica nuclear, la cinematografia ultrarápida, etc. donaran els seus fruits.