Neumáticos este año 100 años

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

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Figura . Primer neumático desmontable. Año 1891.

Antes de nada informaremos sobre el caucho que se utiliza para fabricar el neumático y que es la materia prima principal. Si se corta la piel de una planta llamada caucho de origen brasileño, fluye un líquido lechoso, que es el látex. Un tercio del látex está formado por partículas de goma pura.

La goma era un material interesante a principios del siglo pasado. Se pensaba que sería adecuado para la formación de materiales impermeables, pero la goma era una sustancia dura en tiempos fríos y blanda y pegajosa en tiempo caliente. El norteamericano Charles Goodyear, quitaron el problema de la goma en 1834. Para conseguir una goma de características estables, al igual que otros mezcló la goma con azufre. Un día la confusión quedó inesperadamente al lado del fuego y la zona poco quemada tenía una elasticidad adecuada. Esta parte era una goma seca y flexible que al calentarse y enfriarse no perdía sus propiedades. Posteriormente Goodyear colocó las mezclas de goma y azufre a temperaturas más altas, obteniendo la goma vulcanizada. La vulcanización ha sido patentada por Goodyear en 1844.

A finales del siglo pasado y principios de este siglo se utilizaba el caucho natural para fabricar neumáticos enteros, el látex retirado de la planta. En Sudamérica el caucho natural se producía inicialmente en la selva tropical, pero desde entonces casi todo procede de los bosques del sur de Asia.

En 1910 el precio del caucho natural era muy alto y los estados industrializados comenzaron a obtener el caucho artificialmente. En Alemania, por ejemplo, en 1912 se fabricaron neumáticos de caucho sintético. Sin embargo, el precio del caucho natural se redujo y se retomó la primera guerra mundial en la elaboración sintética. En 1918 se rechaza el sintético.

Sin embargo, el aumento del precio sufrido por el caucho natural desde 1932, empujó definitivamente a los fabricantes a realizar el caucho sintético. Además, los cauchos sintéticos, extraídos del petróleo, son tan elásticos como el natural en la segunda guerra mundial, y el polibutadieno, por ejemplo, dura el doble que el caucho natural.

En la siguiente tabla se muestran los consumos mundiales de caucho natural y sintético de diferentes años:

En la actualidad, el caucho sintético ha predominado en la fabricación de neumáticos por su precio y calidad, disminuyendo el uso del caucho natural.

De la bicicleta al automóvil

Desde que Dunlop puso el triciclo neumático de su hijo en 1887, se iniciaron también otros fabricantes. Los hermanos Edouard y Andre Michelin, por ejemplo, patentaron en 1891 el nuevo neumático para bicicletas. Era un neumático desmontable con cámara independiente en su interior.

Tras un gran éxito entre los ciclistas en la carrera París-Brest-París, este tipo de neumáticos se extendió por completo.

En 1894 los neumáticos se empezaron a utilizar en los coches de caballos, y un año después (en 1895) fueron introducidos al automóvil por primera vez. A 25 km/h el Eclair viajó desde París hasta Burdeos.

Cuatro años después, en 1899, un coche equipado con neumáticos superó por primera vez la velocidad de 100 km/h, alcanzando el Sr. Jenatzy una velocidad de 106 km/h en un vehículo similar a su bólido.

A principios de siglo, en el año 1905, los neumáticos para andar sobre hielo comenzaron a clavarse por el exterior. En 1908 se colocaron neumáticos dobles en las ruedas traseras de los autobuses. En 1914 comenzaron a colocarse en los automóviles ruedas desmontables. En 1937 aparecieron neumáticos con bastidor de hilo metálico. En 1946 aparece el neumático radial. En 1954 se fabricaron por primera vez neumáticos sin cámara.

Figura . Corte de un neumático radial.

Y así, aplicando las bonificaciones año tras año, se ha conseguido la perfección actual en esta pieza circular que tanto se le exige y que a menudo trabaja en condiciones tan desfavorables.

Neumática interior

El neumático es una de las piezas más importantes de los vehículos. La seguridad del conductor y de los pasajeros está íntimamente relacionada con los neumáticos. Por eso el neumático no es un trozo de caucho. La construcción del neumático requiere de un gran número de materiales diferentes, más de 200 productos químicos diferentes. Caucho natural o sintético, negro de carbón, acero, algodón o rayón, azufre, plastificantes, acelerantes, antioxidantes, óxidos metálicos, colorantes, pigmentos, etc. se combinan exactamente.

Para ilustrar el contenido de los pnumáticos en su interior, en la figura adjunta se ha tomado como base el neumático radial con tejidos de hilo de acero.

Normalmente el neumático tiene un (1) bastidor formado por un (1) tendido paralelo (radialmente) de hilo de acero. Bajo la banda de rodadur se colocan los tejidos de hilo de acero (2) entrelazados y en el talón (7) los aros de cable de acero (4) dentro de un protector (3). Desde el exterior se puede ver la banda de rodadura (5) con su escultura (6). También se ve el costado (8).

El bastidor de neumáticos de antaño se formaba mediante la diagonalización de los distintos tejidos y cuando la rueda giraba se generaban rozamientos entre los tejidos colocados diagonalmente. Esto también llevaba calor y la duración del neumático era más corta. En la diagonal del bastidor, además, la costilla es más gruesa y en la curva la barrera de que toda la banda de rodadura esté contra el suelo.

Figura . Rueda normal (izquierda) y especial (derecha), llena (arriba) y vacía (abajo).

Los neumáticos radiales, al estar los hilos del bastidor en radio, presentan un flanco más flexible y en curva la banda de rodadura está pegada al suelo. Por otro lado, se produce menos calor en los neumáticos radiales y tienen más duración. Los hilos de acero del bastidor son de 0,1 mm de diámetro y 250 kg/mm de resistencia 2.

Aunque parezca mentira, los coches de fórmula son los que más han utilizado los neumáticos diagonales. Sólo hace tres o cuatro años se empezaron a utilizar radiales.

Los canales que tiene el neumático en la banda de rodadura (escultura) son resistentes al agua. Cuando la carretera está mojada, el agua es lubricante para el caucho. Es por ello que en la banda de rodadura se realizan unos canales y mediante el efecto ventosa el agua se envía al exterior. De este modo, el neumático se adhiere mejor al suelo.

Para fabricar tejidos dentro del neumático se utilizaba antaño el algodón, pero el rayón lo descartó. Hoy en día los tejidos de acero son muy utilizados, pero últimamente se han empezado a probar con fibras especiales.

El problema del pinchazo

En los automóviles a menudo resulta peligroso (sobre todo si la velocidad es alta) que espinas, clavos o algo perforen el neumático y la cámara. El aire interior sale de esta rueda y el automóvil y la moto sufren un desequilibrio peligroso.

Figura . El avance de los neumáticos adecuados en los coches de carreras es de vital importancia para ganar la carrera.

Para solucionar este problema, en 1954 apareció en Estados Unidos un neumático sin cámara. Este neumático sustituye la cámara por una capa interior de goma blanda. Si cuando entra un clavo el aire comienza a salir, la goma interna blanda tiende a cerrar el agujero y el neumático pierde la presión más lentamente. Estos neumáticos necesitan llantas especiales para que no pierdan el aire del tobillo. La válvula también se encuentra en la propia llanta.

Últimamente, sin embargo, hay una propuesta más reciente para solucionar el problema del pinchazo. En la figura adjunta se puede ver una llanta y un neumático especial junto a la normal. Los dos neumáticos se muestran llenos y vacíos. En el neumático especial, cuando se vacía perforado, la llanta especial se apoya en el interior de la banda de rodadura y se puede seguir hasta el garaje sin peligro. Un neumático perforado puede recorrer 100 km tranquilos a 80 km/h.

Esta nueva rueda soluciona otro problema. De hecho, el conductor medio del automóvil tiene una rueda perforada cada cinco años. Por ello, en su vehículo siempre tiene que usar la quinta rueda. Con este nuevo sistema no sería necesario el quinto neumático.

Soportado por el neumático

Cuando un coche grande está lleno de gente, se puede llegar a pesar 1.500 kg y viajar a 160 km/h es hoy bastante normal. A esta velocidad, los neumáticos pasan 44 metros por segundo. Esto significa que cada minuto se flexiona y destolestea el costado 1320 veces. El neumático tiene mucho que hacer. Tiene a su cargo el peso del automóvil y la necesidad de comer algunas muescas de la vía. El motor deberá transmitir la potencia entregada para que el vehículo avance y mantener la dirección, obediendo cuando el conductor afecte al volante. A lo largo del camino debe soportar fuerzas centrífugas y los efectos del viento lateral.

Cuando el conductor pulse el freno, el neumático permanecerá pegado al suelo, incluso si la carretera está mojada. Además, la superficie de contacto con el suelo es menor que la de esta página.

El neumático debe ser silencioso, de baja resistencia a rodadura, que mantenga la presión durante mucho tiempo, fácil de cambiar, etc.

Todo esto lo consigue el buen neumático, aunque muchas veces no nos damos cuenta de ello.

Desde que hace 100 años el señor John Boy Dunlop le puso los neumáticos al triciclo de su hijo por primera vez, el neumático ha dado muchas vueltas, pero con la ayuda de nuevas técnicas se puede decir que los tiene para darle más. De hecho, las investigaciones realizadas a través de la informática, los rayos X, la espectrografía, el microscopio electrónico, la resonancia magnética nuclear, la cinematografía ultrarápida, etc. darán sus frutos.