Datos de neumáticos y su estructura

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La idea de este artículo me surgió al hacer el anterior de esta sección “Distintas implantaciones en un mismo modelo” pues al incluir el Ford Explorer, es el tercer modelo presentado, me vino a la memoria un incidente que tuvo su punto álgido en 1998 que relacionaba este coche con los neumáticos Firestone.

Al ser un hecho muy conocido y divulgado se puede aprovechar con enfoques didácticos, ampliando el tema a otros aspectos de los neumáticos que están relacionados con su estructura y utilización.

Y eso es lo que nos proponemos explicar, tomando de los datos de características de los neumáticos tres para su desarrollo; índice de carga, código de velocidad y caducidad, bueno en realidad el neumático no caduca en principio tras cierto tiempo, lo que veremos es la fecha de fabricación y como saber si está fuera de uso, caducado.

Con el contenido de este artículo ya decidido he visto que los neumáticos son la segunda causa de las asistencias en ruta de los automóviles, lo que supone que el interés de su contenido será mayor.

En este enlace tienes información de los neumáticos, útil para seguir mejor el contenido de este artículo, es el  Módulo 9. Ruedas de nuestro curso “Introducción a la tecnología del automóvil”

Estructura del neumático

Los neumáticos se componen de goma con diferentes aditivos para lograr la mayor elasticidad, resistencia y adherencia con el suelo que sea posible.

Para lograrlo se incorporan complementos que permiten mantener su estructura soportando las continuas y necesarias deformaciones que se producen al rodar, manteniéndose en permanente contacto con el piso.

Todo el conjunto del neumático conforma una unidad cohesionada mediante diferentes sistemas adhesivos, que también han de soportar las deformaciones.

A las deformaciones de los neumáticos al trabajar, que van desgastando y fatigando a los componentes, se añaden otros efectos que reducen las cualidades de los neumáticos; el tiempo transcurrido y sus efectos variables sobre sus componentes es importante, y no se tiene habitualmente en cuenta.

Este detalle adquiere más importancia si no se hacen muchos kilómetros al coche, pues el tiempo sigue pasando.

Las deformaciones de los neumáticos implican los efectos de la deriva, de la que en este artículo no vamos a hablar.

Vemos en la diapositiva tres grupos de imágenes; izquierda con un neumático de frente, arriba a la derecha un neumático y sus lonas de carcasa y abajo a la derecha otro neumático con las lonas de la banda de rodamiento y de los flancos, estos dos últimos los vemos en perspectiva.

Dibujo de la izquierda con el neumático de frente:

  • Se ve el exterior que es la goma con la banda de rodamiento donde está tallado el dibujo con determinada profundidad, y los flancos
  • En su interior hay varios conjuntos de lonas compuestas de materiales específicos según los objetivos de utilización previstos
  • Todos estos componentes y la goma están cohesionados mediante adhesivos que permiten que se mantengan unidos incluso durante las deformaciones más exigentes, si no se superan los valores indicados en las características del neumático

Dibujo de arriba a la derecha viendo el neumático en perspectiva con las lonas de la carcasa:

  • Se ve el neumático desde el exterior, a continuación hacia la derecha con las lonas internas de la carcasa integradas, y estas separadas
  • Se han representado las lonas de la carcasa, que tienen la forma del neumático pero de menos tamaño al ir dentro, en tres colores, del interior al exterior; rojo, azul y amarillo
  • Las lonas están cohesionadas con la goma del neumático mediante adhesivos específicos

Dibujo de abajo a la derecha con el neumático en perspectiva y resaltando las lonas de la banda de rodamiento y flancos:

  • Desde el exterior del neumático y hacia la derecha se ven tres lonas de la banda de rodamiento, desde el exterior al interior de estos colores; verde, naranja y rosa
  • A continuación se representan dos lonas de los flancos, la interior en color naranja oscuro y la exterior es azul claro
  • Todas las lonas se mantienen unidas a la goma del neumático por los adhesivos, además de que estén cohesionadas permite que lo sigan estando durante las deformaciones inherentes a las funciones de los neumáticos

Resumen de la estructura del neumático:

  • El conjunto de materiales, goma, las diferentes lonas internas, refuerzos y otros complementos se mantienen unidos con adhesivos que han de soportar las deformaciones al trabajar los neumáticos
  • El conjunto ha de ser elástico y mantenerse cohesionado

Puede haber más lonas de las que se han expuesto, y otras más complementarias; en los hombros, colaborando con las de los flancos y de la banda de rodamiento, más en los flancos, incluso con refuerzos adicionales en caso de tener que soportar mucho peso o deformaciones adicionales …

Estructura del neumático

Desgastes del dibujo en neumáticos delanteros

La identificación de cada rueda delantera se hace desde el punto de vista del conductor, opuesto a la imagen tal como se ve.

Se van a explicar diferentes desgastes de los neumáticos que son causados por defectos ajenos a estos, ya que el desgaste natural ha de ser uniforme en toda la banda de rodamiento.

Lo hacemos sobre ocho automóviles indicando si equipan o no antibloqueo de frenos ABS, pues afecta a algunos desgastes.

En estos enlaces tienes información adicional relacionada con el desgaste de los neumáticos, geometría de suspensión y dirección y detalles complementarios, la última imagen de este artículo es similar a la que vemos.

Los textos que acompañan a las imágenes explican lo que se quiere comentar, a lo que añadimos algunos detalles:

Coche 1:

  • Con o sin ABS; para que el desgaste que se ve sea a causa de exceso de caída positiva en las dos ruedas, haría falta que estuviesen deformados elementos de suspensión o de la estructura de la carrocería en ambos lados, lo que es bastante extraño, por lo que lo más probable es que se deba a exceso de convergencia

Coche 2:

  • Sin ABS; el desgaste de la rueda derecha sería por su bloqueo en fuerte frenada, ya que no hay ABS
  • En la derecha probablemente es por exceso de caída positiva

Coche 3:

  • Con ABS; en la rueda izquierda el desgaste en una zona no será por bloqueo en frenada al contar con ABS
  • La causa será que en el giro de la rueda haya un punto duro que provoque este desgate, que puede ser por disco o tambor deformados (alabeado u ovalizado), o defecto en el rodamiento de giro de la rueda en la mangueta
  • En la rueda izquierda será por exceso de caída negativa

Coche 4:

  • Con o sin ABS; excesiva deformación de los flancos indica que la presión es muy baja (el desgaste que aparcera será como el del coche 8), o soportan exceso de carga
  • Si han perdido mucha humedad por el paso del tiempo estas deformaciones harán que surjan grietas en los flancos y goma muy dura, con graves consecuencias

Coche 5:

  • Con o sin ABS; para que el desgaste que se ve sea a causa de exceso de caída negativa en las dos ruedas, haría falta que estuviesen deformados elementos de suspensión o de la estructura de la carrocería en ambos lados, lo que no es habitual
  • Es mucho más probable que sea a causa de exceso de divergencia

Coche 6:

  • Con o sin ABS; los desgastes de la rueda izquierda lo más probable es que se deban a rebotes de las ruedas al seguir la orografía del piso, y la causa más plausible es que su amortiguador es ineficiente
  • En la rueda derecha el desgaste es uniforme

Coche 7:

  • Con o sin ABS; con exceso de presión hay más rozamiento en el centro de la banda de rodamiento con el suelo

Coche 8:

  • Con o sin ABS; con defecto de presión hay más rozamiento en los lados de la banda de rodamiento con el suelo

Desgastes del dibujo en neumáticos delanteros

Características principales de los neumáticos

En las imágenes se indican las principales características que identifican a los neumáticos, y a continuación complementamos el contenido de la diapositiva con algunos detalles:

  • La anchura se mide en milímetros entre los flancos en determinadas condiciones de homologación, en este caso son 205 mm
  • El perfil, que es el % de la anchura, permite montar neumáticos con diferente ancho respetando la circunferencia de rodadura para no alterar la información de distancia recorrida, velocidad y desarrollos de transmisión
  • En este neumático el perfil es 55, que corresponde a 112,75 mm de altura del flanco
  • La R en este neumático indica que la estructura de las lonas es radial en lugar de diagonal, como era hace años y también para determinadas utilizaciones
  • El diámetro interno del neumático, que coincide con el de la llanta se mide en pulgadas, en este caso es 16′
  • Se indica el máximo peso que puede soportar el neumático mediante el índice de carga, 91 en este neumático que corresponde a 615 kg
  • La velocidad máxima que puede alcanzar el neumático se indica por el código de velocidad, en este caso es H que corresponde a 210 km/h
  • Este neumático es sin cámara y se indica por la identificación Tubeless o TL
  • Con el paso del tiempo la humedad de los componentes del neumático se va perdiendo lo que les hace más rígidos y duros, perdiendo sus cualidades de adherencia y capacidad de deformación
  • No hay duración estimada, pues depende de diversos factores de utilización y ambientales
  • Como referencia se indica en el neumático la semana y año de fabricación
  • El desgaste del dibujo es el dato más determinante de su adherencia en mojado o piso sucio
  • Para valorar su profundidad se incluyen grupos de testigos de desgaste con una profundidad de 1,6 mm en ocho zonas de la banda de rodamiento, indicados por las siglas TWI en los hombros, también pueden ser flechas, logotipo de la marca del neumático …

Las características de los neumáticos se han de respetar al ser repuestos, o admitidas en las fichas de homologación si hay diferencias.

Características principales de los neumáticos

Índice de carga y efectos sobre la estructura si se supera

El número de lonas en las diferentes disposiciones, los refuerzos añadidos y otros detalles adicionales están muy relacionados con el uso del vehículo, y entre estos la carga que han de soportar es un factor importante.

En la diapositiva, las imágenes y los textos aportan la información que queremos transmitir, que complementamos con algunos comentarios:

  • El mayor peso sobre las rueda traseras, que el autorizado por el índice de carga, representado en las imágenes inferiores implica más deformaciones, sobre todo en los flancos, que se han de adaptar con las presiones acordes a la carga, según las indicaciones del vehículo
  • Si se supera la carga que soportan los neumáticos, como en el ejemplo representado en las ruedas traseras, los esfuerzos en las lonas serán muy superiores lo que hará que se fatiguen en exceso llegando a romper, lo que hará que se pierda aire a gran velocidad y se destruya el neumático con los graves riesgos que supone

A esto se añade que en los vehículos pesados es frecuente que se puedan volver a esculpir dibujo tras el primer desgaste (regrabables), e incluso que sea posible recauchutarlos.

En ambos casos los flancos han de ser capaces de poder seguir trabajando otro tanto en kilómetros y tiempo como hasta el momento.

Índice de carga y efectos sobre la estructura si se supera

Código de  velocidad y efectos sobre la estructura si se circula más rápido

La diapositiva tiene las imágenes y texto adecuados para las informaciones que nos proponemos aportar, a lo que añadimos algunos detalles sobre los efectos de las fuerzas centrifugas generadas por la velocidad en los neumáticos:

  • Al girar a alta velocidad se generan fuerzas centrifugas que tienden a expandir hacia el exterior a la banda de rodamiento, sus lonas, la goma, los elementos anexos y el adhesivo que las une, pero este ha de poder soportar los esfuerzos y mantener cohesionados a los componentes
  • Si la velocidad es excesiva, el adhesivo inadecuado o pasa alguna otra cosa que impide soportar las fuerzas centrífugas, será expedida hacia el exterior la banda de rodamiento en conjunto o por partes
  • Cualquiera de estas situaciones implica la destrucción del neumático y las consecuencias son imaginables

Esto sucedió realmente entre 1991 y 1998, aunque fue en este último año cuando el asunto tomó relevancia afectando a varios Ford Explorer con neumáticos Firestone.

Ambas marcas habían colaborado desde hacia muchos años y tenían intereses entrelazados, económicos y familiares.

Al repetirse accidentes de estos automóviles todoterreno en los que quedaban los neumáticos destruidos, con la banda de rodamiento separada del resto, se iniciaron investigaciones que llevaron cierto tiempo.

Las relaciones entre las marcas, Ford y Firestone, se rompieron y la cosa acabó bastante mal con graves efectos comerciales, más para Firestone que fue considerada culpable.

Pero tras la ruptura entre las dos marcas y ser sustituidos los neumáticos Firestone por los de otras macas se siguieron produciendo accidentes con los Ford Explorer, en algunos casos relacionados con los neumáticos, por lo que Firestone resaltó que, si bien sus neumáticos tuvieron responsabilidad en los accidentes, el diseño del Ford Explorer también era parte del problema.

Si quieres más información busca que hay bastante

Lo que nos interesa es saber que pasó técnicamente, y fue lo siguiente; los adhesivos y calidad de cohesión con los materiales y métodos utilizados no eran los adecuados, resultando que no soportan las fuerzas centrífugas que deberían según su código de velocidad.

Al superar cierta velocidad, inferior a la que tendrían que aguantar, se producían desprendimientos de la banda de rodamiento que destruían el neumático, como se circulaba rápido los accidentes eran difícilmente evitables y graves las consecuencias.

Código de  velocidad y efectos sobre la estructura si se circula más rápido

Fecha de fabricación y efectos sobre los materiales con el paso del tiempo

En la diapositiva se ven imágenes que reproducen lo que puede pasar si el neumático está caducado, entendiendo por esto que ha perdido sus cualidades, no que haya pasado un tiempo predeterminado.

El contenido de la diapositiva aporta las informaciones que consideramos más útiles sobre este tema, que complementamos con algunos comentarios:

  • La fecha de fabricación de los neumáticos de este coche es 1509, lo que quiere decir semana 15 de 2009.
  • Por el tiempo transcurrido lo más probable es que la humedad de los neumáticos se haya perdido en gran cantidad, quedando muy secos lo que implica cristalización, rigidez, dureza y reducida o nula capacidad de deformación
  • Al circular con estos neumáticos pasaría lo que se ve y explica en las imágenes al tratar de deformarse los flancos y algo también la banda de rodamiento por las irregularidades en el piso, se producen grietas y roturas, con graves consecuencias
  • Para poder detectar el estado de los neumáticos relacionados con su pérdida de humedad hay que fijarse en si hay grietas en los flancos, se vera mejor si se desinflan parcialmente para forzar la deformación de los flancos
  • Si no aparecen grietas en principio parece que no hay excesiva pérdida de elasticidad
  • También se comprueba en la banda de rodamiento, en el dibujo, que la goma es flexible lo que redunda en que parece estar en buen estado el neumático
  • Si hay grietas en los flancos abombados con baja presión para verlo, y está dura la goma son indicios claros de que el neumático ha caducado
  • Como se lee en el texto de la diapositiva estas comprobaciones se deben hacer a partir de los cinco años de la fecha de fabricación del neumático

Al no estar determinada la caducidad por tiempo de los neumáticos, en la ITV se mira la fecha de fabricación, y si es de hace más de cinco años se comprueba en lo posible el estado de los flancos y dureza de la goma.

Fecha de fabricación y efectos sobre los materiales con el paso del tiempo

Resumen de índice de velocidad, código de carga y caducidad de los neumáticos

Con estas imágenes ampliadas queremos que se vean mejor los tres detalles de fatiga de los neumáticos que se han explicado, añadiendo frases resumen de lo que pasa en cada situación:

  • Si se supera la velocidad admitida se desprenderá la banda de rodamiento por las fuerzas centrífugas que no soporta la estructura
  • Si está el neumático caducado la adherencia se reduce sensiblemente por la excesiva dureza de la goma en la banda de rodamiento
  • Se producen grietas en los flancos por rotura de las lonas, al no poder deformarse la estructura, que implican pérdida de aire instantánea
  • En caso de superar la carga admitida las lonas de los flancos y de carcasa llegarán a romper, al no soportar los esfuerzos la estructura, desprendiéndose partes al exterior, con instantánea pérdida de aire

Los neumáticos son los únicos contactos del automóvil con el suelo en la “huella”, y de la calidad de este contacto dependen en principio todos los comportamientos dinámicos del automóvil.

Resumen de índice de velocidad, código de carga y caducidad de los neumáticos

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