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¿Cómo se fabrica un neumático?

¿Cómo se fabrica un neumático?

El neumático es el único punto de contacto entre el auto y el pavimento. Los neumáticos deben poder equilibrar la tracción, confort, durabilidad, eficiencia energética, y costo total. Como resultado de estas necesidades, diseñar y fabricar un neumático es más complejo de lo que piensas.

Tomemos como ejemplo un smartphone. Parece ser mucho más complejo que un neumático. Pero en realidad, en el proceso de desarrollo se necesita la misma cantidad de investigación y de tecnología para crear un neumático.

Pasos del proceso de fabricación del neumático

1- Conocimiento por medio de la investigación

Estudiamos los hábitos de manejo y de uso de neumáticos de las personas para asegurarnos de que nuestros neumáticos cubran las necesidades de todos.

2- Desarrollo y combinación de materiales

Se utilizan más de 200 componentes en un neumático. Todos juegan un papel fundamental en la seguridad, el rendimiento del combustible, el funcionamiento y el cuidado del medio ambiente.

Estos componentes se dividen en cinco grupos:

  • Caucho natural: es el componente principal de las capas de la banda de rodamiento.
  • Caucho sintético: parte de las bandas de rodamiento de los neumáticos de autos, camionetas y 4x4.
  • Negro de carbón y sílice: usado como agente de refuerzo para mejorar la durabilidad.
  • Cables de refuerzo metálicos y textiles: el “esqueleto” del neumático, generando formas geométricas y ofreciendo rigidez.
  • Varios productos químicos: para obtener cualidades únicas, como resistencia al rodamiento o alta adherencia.

3- Diseño

Creamos varios diseños y usamos simulaciones para evaluar y seleccionar los mejores conceptos de neumático.

4- Fabricación

Con nuestros expertos creamos cada neumático por medio de procesos tanto manuales como mecánicos. Cuando es necesario, inventamos nuestra propia maquinaria para lograr nuestras exigencias.

5- Control de calidad

El control de calidad no es solo el último paso. Medimos la calidad a lo largo de todo el proceso.

Hacemos más de mil millones de kilómetros de pruebas de neumáticos al año, el equivalente a manejar alrededor del planeta 40 veces.

¿Cómo afecta el diseño del neumático en el desempeño?

El diseño de la banda de rodamiento del neumático, las hendiduras y patrones en el caucho de la superficie del neumático, son cruciales para el funcionamiento. El diseño de la banda de rodamiento cumple un papel fundamental en la adherencia del neumático en diferentes condiciones de manejo, y puede afectar tanto la seguridad como el confort al manejar.

Seguridad, ejemplo de adherencia en superficie mojada

"Para comprender el papel de la banda de rodamiento del neumático sobre superficies mojadas, conviene pensar en una bomba de agua. Cuanto más canales tiene la banda de rodamiento del neumático, mejor bombea el agua hacia afuera entre el neumático y la carretera. Es extraordinario que puede desplazar el agua en algunos milisegundos. Un neumático 195/65 R 15, por ejemplo, puede desplazar cerca de 15 litros de agua por segundo.

Elementos del diseño que afectan la adherencia:

  • Radio de hendidura: Cuanto más largas y mayor cantidad de hendiduras tenga el neumático, mejor se bombea el agua hacia afuera.
  • Forma y diseño: La forma del diseño de la banda de rodamiento (simétrica, direccional, asimétrica) contribuye a la velocidad con que se drena el agua.
  • Ranuras: Son pequeñas rajaduras en la superficie de caucho de la banda de rodamiento. Mejoran la tracción en superficies mojadas o congeladas. Las ranuras actúan como limpiaparabrisas, ayudando a los bordes y hendiduras del neumático a drenar el agua hacia afuera.

Placer de manejo, ejemplo de adherencia en carretera seca

Uno de los principales factores que contribuyen a una maniobra precisa y capacidad de reacción, es la dureza del diseño de la banda de rodamiento.

Elementos del diseño que afectan la adherencia en superficies secas:

  • El perfil (forma) del neumático: Un perfil con hombros cuadrados ofrece un buen apoyo en las curvas.
  • La cantidad de hendiduras: Cuanto menor es el porcentaje de hendiduras en el diseño de la banda de rodamiento, más caucho hará contacto con el piso y mayor será el nivel de adherencia.
  • Bloques de la banda de rodamiento: Cuanto mayores sean los bloques individuales de caucho de la banda de rodamiento en el diseño, mayor será la tracción. Pero esto puede generar más ruido en la carretera.
  • Ranuras autobloqueantes: Los bloques de la banda de rodamiento con muchas ranuras reducen la rigidez en el diseño de la banda de rodamiento. Para contrarrestar este efecto, hemos introducido ranuras complejas de 3 dimensiones, que se traban entre sí al sentir carga.

¿Cuál es la estructura de un neumático?

El típico neumático radial está compuesto por nueve partes principales.

Forro interno: una capa de caucho sintético hermético (es el equivalente moderno al tubo interno).

Capa de la carcasa: la capa que hay sobre el forro interno, hecha de cuerdas (cables) de fibra textil, amalgamada en el caucho. Estos cables determinan, en gran medida, la resistencia del neumático y le ayudan a resistir la presión. Los neumáticos estándar contienen cerca de 1.400 cuerdas, y cada uno puede resistir una fuerza de 15 kg.

Área del talón inferior: es allí donde el neumático de caucho se adhiere al aro del rin de metal. La potencia del motor y del frenado se transmiten desde el aro del rin al neumático, por medio del área de contacto con la superficie de la carretera.

Talones: se ajustan con firmeza contra el aro del rin del neumático para garantizar un calce hermético y mantener el neumático ubicado correctamente en el aro del rin. Cada cable puede resistir una carga de hasta 1,800 kg sin comprometer el frenado. Existen ocho en el auto, dos por neumático. Equivalen a un total de 14,.00 kg de fuerza de resistencia. Un auto promedio pesa cerca de 1.500 kg.

Flanco: protege el costado del neumático contra impactos con las curvas y con la carretera. Hay detalles importantes acerca del neumático escritos en el flanco, como el ancho del neumático y el índice de velocidad.

Capa de la cubierta: determina en gran medida la resistencia del neumático. Está hecha de cables de acero muy finos y resistentes, amalgamados con el caucho. Esto significa que el neumático puede resistir la tensión de los giros, y no se expande debido a la rotación del neumático. Es además lo suficientemente flexible para absorber las deformaciones causadas por policías muertos, huecos y otros obstáculos en la carretera.

Cinturón opcional (o cinturón de “cero grados”): esta importante capa de seguridad reduce la fricción causada por el calor y ayuda a mantener la forma del neumático cuando se maneja a alta velocidad. Para evitar el estiramiento centrífugo del neumático, se utilizan cuerdas reforzadas a base de nylon incrustadas, embutidas en una capa de caucho y dispuestas alrededor de la circunferencia del neumático.

Capas de corona (o cinturones): ofrecen una base rígida para la banda de rodamiento.

Banda de rodamiento: ofrece tracción y adherencia al doblar para el neumático, y está diseñada para resistir el desgaste, la abrasión y el calor.