MeM 002: Ingeniería Mecánica Diseño de neumáticos

El diseño neumáticos y su realización resultan de la combinación de dos elementos: técnica y experiencia.

Pasada la etapa inicial de diseño frente a la computadora, son los ensayos en la práctica los que definen el éxito del dibujo.

Es allí donde se deja el terreno de la teoría y se traslada a la realidad.

Ingeniería Mecánica

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Cuáles son los problemas más recurrentes en el diseño de un neumático

Antes de que un neumático sea tallado manualmente, debe pasar una estricta fase de diseño. En primer lugar se establecen los objetivos para el cual será utilizado, ya sea un neumático de verano, de invierno, deportivo, o uno que deba ser montado en una llanta de aleación liviana. En base a esto se definirá su construcción interna, la carcasa y las paredes laterales.

Paralelo a esto, debe trabajarse el diseño del dibujo de la banda de rodadura. Es aquí donde comienzan los primeros conflictos de diseño.

Para un buen comportamiento en curvas y altas performances de frenado sobre una superficie seca es necesario que la superficie de contacto entre el neumático y el suelo sea lo mayor posible.

Por el contrario, para aumentar la performance de frenado y evitar los efectos de aquaplaning en una superficie mojada, es necesario tener una superficie de contacto pequeña.

Estos dos conceptos se contraponen en un neumático que deberá afrontar ambas circunstancias durante su vida útil. En el caso de los neumáticos de invierno, pequeñas ranuras suplementarias (también llamadas “estrías”) deben realizarse sobre cada bloque de caucho situado en la superficie de la banda de rodadura.

Cuál es el dibujo más adecuado para tu neumático

El gran desafío es mantener un balance adecuado entre la adherencia y rigidez

A la hora de diseñar el dibujo de un neumático es importante considerar la longitud total de las ranuras transversales (comprendidas en la superficie de contacto con el suelo) en la dirección perpendicular en que avanza el vehículo. Esto va a dar un índice de tracción característico. ¡Esta longitud total de ranuras puede llegar hasta 2.5m!

neumatico_3No sólo el largo de las ranuras juega un rol importante en el diseño sino también su forma y orientación. Las ranuras perpendiculares a la dirección de movimiento del vehículo aumentan las performances de frenado y tracción, mientras que las ranuras longitudinales optimizan el comportamiento del mismo durante las curvas.

Comúnmente se utilizan ranuras en forma de zig-zag, siendo estas un compromiso práctico desde el punto de vista de la fabricación y la performance del neumático.

A pesar de las buenas prestaciones que ofrecen las ranuras, es fundamental mantener cada pequeño bloque de caucho de la banda de rodadura con cierta rigidez. El gran desafío es mantener un balance adecuado entre la adherencia y rigidez.

¡Manos a la obra!

Ranuras longitudinales para mejorar el comportamiento en curvas, transversales para optimizar la performance de tracción y frenado; todo se define en la oficina de diseño. Es allí donde por medio de modelos de cálculo y computadoras se define, se diseña, se calcula y se optimiza el dibujo que llevará el neumático. Una vez definido se hará una plantilla que será utilizada para marcar el neumático liso y le dará la forma deseada.

Sobre el neumático se talla el surco de las ranuras, los canales y hasta el estriado final en el caso de los neumáticos de invierno, para aumentar su adherencia en la nieve y hielo.

Las herramientas utilizadas son muy variadas. Desde diferentes tipos de cuchillas, con distintos espesores y formas, a los más sofisticados sacabocados de caucho eléctricos.

El tallado del prototipo de un neumático es un proceso que insume mucho tiempo, llegando hasta 40 horas en el caso de los neumáticos de invierno, y por ende el costo en materia prima y mando de obra es muy elevado. Aún así, este proceso es más económico que la elaboración de un molde hecho únicamente para un sólo prototipo.

Más de 2000 de estos neumáticos de ensayo artesanales son fabricados anualmente por la empresa Continental con el fin de estudiar nuevos productos.

Los ambientes para las pruebas pueden ser muy variados: nieve, hielo o distintos tipos de asfalto, desde mojado a extremadamente seco y caliente.

Los ensayos son a veces de tal exigencia que los neumáticos deben descartarse después de rodar algunos pocos kilómetros.

Los criterios de aceptación de los diseños son difíciles de establecer, ya que cada lugar del mundo es diferente y su utilización, por tanto, también lo será.

3 factores a tener en cuanta a la hora de elegir un neumático

El mercado ofrece hoy una variedad muy amplia de neumáticos. Las opciones aumentan con el pasar del tiempo y la selección del mismo ya no depende únicamente de sus dimensiones, índice de carga y velocidad, sino de su material y dibujo.

Antes de elegir el neumático es importante saber las condiciones del medio en que será sometido el vehículo y la forma de conducir.

No te olvides que los neumáticos son el nexo fundamental entre el vehículo y el suelo, de ellos dependen las performances, la dinámica de tu vehículo y tu seguridad. No cometas el error de dejar que el precio defina tu selección.

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