Neumáticos: guía completa - definición, aplicaciones, componentes, tipos y materiales

La forma más popular de reconocer neumáticos (tyres en inglés británico) es en el sector automotriz. Aunque pueden diseñarse para cualquier aplicación que requiera transporte. Es un componente en forma de anillo que rodea la llanta de una rueda para transferir la carga del vehículo desde el eje a través de la rueda al suelo. Proporciona tracción en la superficie por donde ruedan las ruedas.

Conocerás definición, aplicaciones, materiales, componentes, diagrama, tipos, construcción y características de rendimiento de un neumático.

¿Qué es un neumático?

Un NEUMÁTICO (inglés americano) o NEUMÁTICO (británico) es un componente circular diseñado para transferir la carga de una aplicación a través de la rueda al suelo y proporcionar tracción en la superficie por donde rueda la rueda. Las aplicaciones más comunes son transporte: automóviles y bicicletas. Son estructuras infladas neumáticamente que proporcionan un cojín flexible que absorbe impactos al rodar sobre superficies irregulares. Los neumáticos proporcionan una huella llamada zona de contacto, diseñada para igualar el peso del vehículo con la resistencia del suelo. Lo logran gracias a su presión de apoyo que no deforma excesivamente la superficie.

Caucho sintético, natural, tela, alambre, negro de humo y otros compuestos químicos son materiales de neumáticos neumáticos modernos. Constán de banda de rodadura y carcasa. La banda proporciona tracción; la carcasa contiene aire comprimido.

Aplicaciones de los neumáticos

Diferentes tipos para propósitos específicos. Aplicaciones en sector automotriz: todos los vehículos usan neumáticos, pero difieren según tipo. Se distinguen por carga y aplicación: vehículo motor, aeronave, bicicleta. Neumáticos de servicio ligero-medio en camiones y furgonetas; ligeros en turismos; pesados en camiones grandes y buses.

Neumáticos especiales: nieve (nieve/hielo), alto rendimiento, todas estaciones, todo terreno, barro. Neumáticos metálicos en locomotoras y vagones. Caucho sólido u otros polímeros en aplicaciones no automotrices: carritos, ruedas giratorias, cortacésped, carretillas.

Todos los neumáticos de vehículos (coches, bicis, motos, buses, camiones, maquinaria pesada, aeronaves) son neumáticos. Otras aplicaciones industriales pesadas pueden usarlos. Variedades industriales tienen requisitos de diseño distintos.

Materiales y componentes

La producción comienza con materias primas: caucho, negro de humo, químicos. Cuenta con numerosos componentes especializados ensamblados y vulcanizados. Muchos cauchos pueden usarse, el más común es copolímero estireno-butadieno. Materiales se categorizan en dos grupos: Cuerdas que forman la lona, y Elastómero que las recubre.

Las cuerdas, que forman la lona y el talón, proporcionan resistencia a la tracción para contener la presión de inflado. Pueden ser acero, fibras naturales (algodón, seda) o sintéticas (nylon, Kevlar).

El elastómero forma la banda de rodadura y recubre las cuerdas para protegerlas de la abrasión y mantenerlas en su lugar. Componente clave del diseño neumático. Composición de diversos compuestos de caucho.

Componentes

Un neumático comprende: banda de rodadura, talón, flanco, hombro y lonas.

Banda de rodadura: parte en contacto con la carretera. La porción en contacto en un instante se llama zona de contacto. Goma gruesa o compuesto goma/compuesto diseñado para tracción adecuada sin desgaste rápido.

Talón: parte que contacta la llanta. Reforzado con alambre de acero y compuesto de alta resistencia, baja flexibilidad. Ajusta firmemente contra las dos llantas para que el neumático sin cámara retenga aire sin fugas. Ajuste apretado evita desplazamiento circunferencial al girar la rueda.

Flanco: parte que une banda de rodadura y talón (visible en neumático de bicicleta). Gran parte es goma reforzada con tela o cordón de acero que da resistencia a tracción y flexibilidad. Contiene presión de aire y transmite par del eje motriz a la banda para crear tracción, pero soporta poco peso del vehículo.

Hombro: borde de la banda de rodadura, transición al flanco.

Lonas: capas de cuerdas relativamente inextensibles embebidas en goma para mantener la forma evitando que el caucho se estire por la presión interna.

Diagrama de un neumático:

Tipos de neumáticos

Categorizados en: con cámara y sin cámara (tubeless). Los primeros fueron bandas metálicas alrededor de ruedas de madera para evitar desgaste. Primeros neumáticos de goma eran sólidos, no neumáticos. Hoy, los más comunes en vehículos son neumáticos neumáticos con cámara. Diferentes grados: servicio ligero, medio, pesado. Diseñados para tracción, resistencia al desgaste, absorción de irregularidades, confort, ruido, economía de combustible, frenado.

Neumáticos sin cámara (tubeless) son neumáticos que no requieren cámara separada. Semi-neumáticos tienen centro hueco pero no presurizado. Ligeros, bajo costo, a prueba de pinchazos, amortiguan. A menudo diseñados con la rueda y rodamientos integrados. Usados en cortacésped, sillas de ruedas, carretillas, aplicaciones industriales.

Neumáticos sin aire (airless) no son neumáticos, no soportados por presión de aire. Usados en vehículos pequeños: carritos de golf, vehículos utilitarios donde riesgo de pinchazo es alto (equipos de construcción). Neumáticos en aplicaciones industriales/comerciales son no neumáticos.

Neumáticos sólidos: cortacésped, patinetas, carritos de golf, scooters, vehículos industriales ligeros, carritos, remolques. Comunes en equipos de manipulación de materiales como montacargas.

Características de rendimiento de un neumático

Un neumático debe cumplir:

Dinámica:

• Balance: distribución uniforme de masa alrededor de la circunferencia para mantener equilibrio al girar a velocidad. Fabricantes verifican desequilibrio estático y dinámico excesivo con máquinas automáticas.
• Crecimiento centrífugo: diámetro mayor por fuerzas centrífugas a altas velocidades. Fuerza la banda de rodadura lejos del eje de rotación.
• Arrastre neumático: efecto similar a arrastre generado por neumáticos flexibles rodando en superficie dura con cargas laterales, como en curva.
• Ángulo de deriva: ángulo entre dirección real de una rueda rodando y dirección hacia la que apunta.
• Longitud de relajación: retraso entre introducción de ángulo de deriva y cuando la fuerza de giro alcanza valor estable.
• Tasa de muelle: relación entre fuerza vertical y deflexión vertical del neumático, contribuye al rendimiento de suspensión.
• Distancia de frenado: neumáticos orientados a rendimiento tienen banda y compuestos para agarrar el asfalto, distancia de frenado ligeramente menor.

Fuerzas:

• Empuje de caída (camber thrust)
• Círculo de fuerzas
• Zona de contacto
• Fuerza de giro (cornering force)
• Tracción en seco
• Vibración de fuerza
• Resistencia a la rodadura
• Par de alineación automática
• Tracción en mojado.

Carga:

• Sensibilidad a carga: comportamiento del neumático bajo carga
• Carga de trabajo: monitoreada para no someter a estrés indebido que cause fallo prematuro.

Desgaste:

Desgaste de banda: contacto normal con carreteras o terrenos. Mala alineación causa desgaste excesivo en costillas internas o externas. Caminos de grava, terreno rocoso, terrenos abruptos causan desgaste acelerado.

Conclusión

Las aplicaciones más comunes son transporte: automóviles y bicicletas. Estructuras infladas neumáticamente que absorben impactos. Componente circular que transfiere carga a través de la rueda al suelo y proporciona tracción. Se cubrieron definición, aplicaciones, materiales, componentes, diagrama, tipos, construcción, características de rendimiento. ¡Espero que lo hayas aprovechado! Compártelo con otros estudiantes. ¡Gracias por leer, nos vemos la próxima vez!