1.20.3. Ruedas

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Con lo que se ha explicado de ruedas en anteriores capítulos, continuamos con aspectos relacionados con su comportamiento, estabilidad, mantenimiento y sus relaciones con el consumo y desgaste, terminando con los neumáticos de bajo rozamiento para disminuir el consumo de combustible.

Concepto de deriva

Deriva del neumático es la alteración que se produce al deformarse por su elasticidad, afectando a la geometría de asentamiento de la huella en el piso relacionada con la llanta:

  • Se ve un automóvil de frente en recta
  • A continuación toma curvas a ambos lados
  • El neumático es flexible por su estructura elástica y por la presión de aire en su interior, es decir, es deformable
  • Si la deformación altera la geometría de asentamiento del neumático en el suelo con relación a la llanta, hay deriva
  • Se ve el detalle del automóvil en recta; coincide la línea de simetría frontal de la llanta con el centro de la huella; no hay deriva del neumático
  • Aparecen las imágenes del automóvil en curva; a la izquierda en curva hacia su lado y a la derecha hacia el suyo (desde el punto de vista del conductor)
  • En estas curvas se aprecia como la deformación de sus respectivos neumáticos altera la posición del eje de simetría de la llanta con el centro de la huella, hay deriva de los neumáticos
  • La deriva de los neumáticos induce la del automóvil
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La deformación de los neumáticos es necesaria para colaborar con la suspensión absorbiendo pequeñas irregularidades del piso, así como para mantener el contacto de las huellas con el suelo con las alteraciones de las condiciones dinámicas, curvas, baches, viento lateral…

Deriva del neumático

Se ve una rueda de frente sin deriva:

  • Aparece un empuje lateral desde la derecha, viento, por ejemplo, y se aprecia la deformación del neumático con relación a la llanta
  • A continuación el empuje es desde la izquierda y se representa la deformación del neumático con respecto a la llanta
  • Se representan las tres posiciones, en el centro sin deformación y a ambos lados con deformación según el lado del empuje lateral
  • El eje de simetría vertical de la llanta en la rueda del centro coincide con el centro de la huella, no hay deriva del neumático
  • En los neumáticos de los lados el eje de simetría de la llanta forma un ángulo con el que va de la llanta al centro de la huella, es el ángulo de deriva de estos dos neumáticos
  • Se ve a continuación una rueda en planta resaltando la huella
  • Gira la rueda a la derecha por la dirección y se observa que la deformación del neumático con respecto a la llanta hace que en realidad la huella gire menos que la llanta
  • Ahora gira la dirección a la izquierda y se aprecia la deformación del neumático en sentido contrario al anterior con relación a la llanta, alterándose la posición de esta con la huella
  • Se ven las tres situaciones expuestas y se dibujan los ejes de simetría de las llantas y los de la dirección de la huella
  • En la rueda del centro coinciden los ejes de simetría de la llanta y dirección de la huella, no hay deriva
  • En los otros dos neumáticos la línea de dirección de la huella forma un ángulo con la del eje de simetría de la llanta, es el ángulo de deriva de cada neumático
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La deformación de los neumáticos que induce su deriva implica la deriva del automóvil como vamos a ver a continuación.

Deriva del automóvil por viento lateral

Vemos en planta un automóvil circulando en recta:

  • Se representa la trayectoria longitudinal que sigue el automóvil
  • Aparece viento lateral por el lado izquierdo empujando al automóvil hacia la derecha
  • Los neumáticos se deforman, si la adherencia es suficiente las huellas no deslizan pero se produce alteración de la trayectoria, el automóvil sigue una línea ligeramente paralela a la correcta
  • Se representan los ejes de simetría de las llantas y las líneas de dirección de las huellas de los neumáticos, que son paralelas, pero no coinciden
  • Esta deriva lateral de los neumáticos provoca la deriva del automóvil
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Se ha representado un caso teórico en que el viento afecta de forma uniforme al automóvil, en realidad se busca que afecte más al eje delantero con efectos de deriva oblicuos, se explica más adelante.

Deriva del automóvil en curva

Hay una curva en el trazado de esta carretera:

  • Llega un automóvil y gira la dirección para tomar la curva, viéndose la trayectoria que debería seguir por la posición del volante
  • Las fuerzas laterales generan deformación en los neumáticos, que alteran su posición con relación a las llantas
  • En las ruedas delanteras se representan los ejes de simetría de las llantas y los de dirección de las huellas, observándose que forman un ángulo de deriva
  • En las ruedas traseras se han representado derivas laterales de los neumáticos paralelas a los ejes de simetría de las llantas
  • La deriva de los neumáticos induce la del automóvil, como se ve por la alteración de la trayectoria seguida comparada con la que corresponde al giro del volante
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Se deduce que la presión de los neumáticos es un factor determinante en la deriva, después se comenta.

Presión de los neumáticos

En la imagen se representa un automóvil de lado y dos vistas de frente:

  • Los flancos de los neumáticos se deforman al girar las ruedas, comprimiendo las lonas de su estructura interna de la parte inferior cada vez que han de soportar el peso del automóvil
  • En las vistas de frente el coche de la izquierda tiene presión normal de neumáticos y en el de la derecha la presión es baja
  • La deformación con presión normal se representa en el coche y en el detalle de la rueda de la izquierda, la deriva provocada por la deformación es la prevista
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  • Con presión más baja la deformación es mayor, se ve en el coche y en el detalle de la rueda de la derecha, generándose más deriva y calentamiento del neumático al haber más rozamientos internos entre las lonas

Al soportar la presión de los neumáticos el peso del automóvil, y variar este con la ocupación y el equipaje, se suelen preconizar presiones según estos detalles.

La velocidad genera más fuerzas centrifugas en el neumático, por lo que también puede haber indicaciones de presiones relacionadas con la velocidad de circulación.

Influencia en la deriva y estabilidad

Se ve un automóvil en planta y de frente trazando una curva:

  • Con presiones normales la deriva de los neumáticos induce la del automóvil según lo previsto en su diseño
  • Si las presiones son más bajas aumenta la deformación y deriva de los neumáticos y como consecuencia la del automóvil
  • Con menos presión de neumáticos más deriva y menos estabilidad
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La presión de los neumáticos es el principal control que se ha de hacer periódicamente, a la vez que la valoración del desgaste que se explicó en el anterior capítulo 1.20.2.

Influencia en el consumo y desgaste

Se ven tres ruedas sobre el piso:

  • Giran las ruedas y se representa por su deformación la presión de inflado
  • En la izquierda la presión es la correcta
  • En la central la presión es menor de la indicada
  • En la rueda derecha la presión es mayor
  • Comparación del consumo de combustible:
    • Con presión correcta el consumo es el previsto o medio entre las otras dos opciones que vamos a ver
    • Con presión menor el consumo aumenta al haber más deformación del neumático que genera más rozamientos internos
    • Si la presión supera la preconizada el consumo se reduce, pues se deforma menos el neumático
  • Comparación del desgaste del dibujo:
    • Se ve un neumático nuevo con la máxima profundidad del dibujo
    • Si la presión es correcta el desgaste debe ser uniforme en toda la banda de rodamiento
    • Con menor presión se desgasta más el dibujo a ambos lados de la banda de rodamiento, quedando más profundidad en el centro
    • Cuando la presión es mayor el desgaste se incrementa en el centro de la banda de rodamiento, con más profundidad a ambos lados
  • Comparación del confort de marcha y estabilidad:
    • La presión correcta ofrece el equilibrio buscado para cada automóvil entre confort y estabilidad
    • Si la presión es inferior aumenta el confort, pero se reduce la estabilidad
    • Con mayor presión disminuye el confort mejorando la estabilidad
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La mejor opción es utilizar las presiones preconizadas, en general se seleccionan primando ligeramente el confort en automóviles medios de calle.

Efectos con viento lateral; presiones correctas

Se ve un automóvil circulando en recta:

  • Las presiones en las cuatro ruedas son las correctas
  • Circulando se presenta viento lateral desde la izquierda
  • Las presiones se han seleccionado para que la deriva sea mayor en los neumáticos delanteros que en los traseros, es decir la deriva del automóvil es mayor delante que detrás
  • Así al corregir la trayectoria el conductor gira el volante hacia la izquierda haciendo entrar al coche en el carril
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Efectos con viento lateral; presiones incorrectas

  • En este automóvil las presiones de las ruedas delanteras son superiores a las preconizadas así como en las traseras inferiores
  • Con viento lateral desde la izquierda derivan más los neumáticos traseros que los delanteros, lo que hace que la deriva del automóvil sea mayor en la parte trasera que en la delantera
  • Al corregir el desvío el conductor con el volante, se sale el coche del carril
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Es muy importante respetar las presiones preconizadas, si se incrementan se ha de mantener la diferencia entre las ruedas delanteras y traseras.

También se han de adaptar las presiones a la ocupación y el equipaje si el automóvil así lo indica en su documentación de mantenimiento.

Particularidades del control de presión de ruedas

  • Se ha de controlar la presión de los neumáticos con frecuencia, al menos una vez al mes y antes de los viajes.
  • También comprobar la rueda de repuesto si se disponen de esta
  • Se ha de hacer el control con los neumáticos fríos, o no habiendo recorrido más de 5 km a velocidad reducida
  • Si están los neumáticos calientes aumenta la presión. Si se ha de corregir, aumentar entre 0,3 y 0,4 bares la presión y comprobar con los neumáticos fríos
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Circular con la presión baja aumenta sensiblemente la deformación de los neumáticos y su temperatura, pudiendo llegar a producirse desgarros si se circula a elevada velocidad o con mucho peso.

Neumáticos de bajo rozamiento interno

Es importante que estos neumáticos no reduzcan el rozamiento con el suelo para no afectar a la adherencia:

  • Se ve circulando un automóvil con neumáticos normales
  • Los rozamientos por la deformación, fricción entre las lonas internas, genera calor y consumo de combustible
  • Aparece otro automóvil equipado con neumáticos de bajo rozamiento
  • Están diseñados para reducir las fricciones entre las lonas, y se complementa con estructuras menos deformables, se genera menos calor y los rozamientos internos disminuyen
  • Se basa el concepto del neumático de bajo rozamiento en que se reduzcan las fricciones internas sin mermar la adherencia en la huella con el suelo
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Este tipo de neumático está evolucionando para mejorar su aportación ecológica, manteniendo e incluso mejorando las cualidades dinámicas en todos los demás aspectos con relación a los neumáticos normales.

Resumen de este módulo

Deriva de neumáticos y automóvil, confort y estabilidad

  • Deriva de los neumáticos; a la izquierda se ve un automóvil de frente en curva con la presión correcta, sobre este con presión baja y después alta
  • Se separan los tres casos para ver las diferencias; con presión baja la deriva es media o la prevista. Con menos presión hay más deriva. Si la presión es más alta hay menos deriva
  • A continuación aparece un automóvil en planta y gira la dirección, resaltando la deriva en curva, que es mayor con menos presión
  • La estabilidad en curva es mayor con más presión y menor con baja presión
  • El confort aumenta con menos presión y se reduce con más presión
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Ya se ha comentado en los capítulos de ruedas la relación entre confort y estabilidad, este compromiso es mayor al seleccionar la dureza de la suspensión, como se irá explicando en los capítulos 1.21 y 2.21.

Deriva torsional de los neumáticos

  • Para explicar este aspecto de deformación de los neumáticos tomamos como modelo un automóvil “Hot Rod”, característico de EEUU
  • Estos automóviles están construidos artesanalmente con el objetivo de lograr la mayor aceleración
  • Está circulando este automóvil a velocidad mantenida
  • El conductor acelera con energía, las llantas traseras, es propulsión o tracción trasera, reciben el movimiento desde el diferencial y lo trasmiten a los neumáticos, pero si la aceleración es elevada hay un efecto torsional entre los talones de los neumáticos, acoplados en las llantas, y la banda de rodamiento que se adhiere al suelo en la huella, produciéndose una torsión en los flancos de los neumáticos traseros
  • Si aumenta la aceleración se aprecia que llegan a levantarse las ruedas delanteras del suelo, la deformación por torsión aumenta con riesgos de deteriorar los neumáticos
  • Se representan en tres imágenes las tres situaciones que se han visto; velocidad mantenida, aceleración y más aceleración con estos resultados
  • Velocidad mantenida (imagen inferior izquierda); coincide el ángulo de giro de la llanta y de la banda de rodamiento del neumático
  • Aceleración (imagen inferior central); el ángulo de giro de la llanta es mayor que el de la banda de rodamiento, hay deformación torsional angular, o deriva angular torsional
  • Más aceleración (imagen inferior derecha); aumenta la diferencia entre el ángulo de giro de la llanta y el de la banda de rodamiento del neumático, bastante más deriva angular torsional
  • Al frenar se producen estos efectos en las cuatro ruedas, y es cuando más afectan a los automóviles de calle
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Con el antibloqueo de ruedas en frenada (ABS) y el control de tracción en aceleración (CTA) se reducen en los automóviles las derivas torsionales angulares en los neumáticos.

Se explican estos sistemas de seguridad activa o primaria en los capítulos 1.25.1 y 2.25.1.

Presión de los neumáticos y deriva, confort, estabilidad, desgaste y consumo

  • Se ve un automóvil circulando por piso bacheado con la presión correcta, después con presión baja y a continuación alta
  • Se separan las tres situaciones identificándolas; con presión correcta equilibrio confort y estabilidad
  • Con presión inferior más confort y menos estabilidad
  • Con presión superior más estabilidad y menos confort
  • Con neumáticos de bajo rozamiento interno se reducen las deformaciones y el consumo de combustible
  • Se ve a continuación un cuadro que resume las explicaciones de los efectos de la presión de los neumáticos
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Presión de los neumáticos y viento lateral

  • Se ven dos situaciones, en la imagen superior las presiones de neumáticos son correctas y en la inferior las de los traseros son más bajas de lo debido
  • Al corregir el conductor con las presiones correctas el desvío hace entrar al coche en el carril
  • Con las presiones traseras más bajas, al corregir el conductor el desvío se sale más el automóvil del carril
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