Cuando pensamos en un coche deportivo lo primero que nos viene a la cabeza es un motor potente, enormes discos de frenado y una dura suspensión que lleva al vehículo a través de una curva tomada con rapidez.
Muy a menudo se asume que la maniobrabilidad y la adherencia dependen sólo del trabajo de muelles y amortiguadores. Esta tendencia es especialmente evidente entre los conductores que mejoran sus coches acercándolos al suelo y endureciéndolos, esperando que el efecto sea una conducción más correcta.
La adherencia del neumático - elemento clave en la adherencia del vehículo
Por desgracia son pocos los que se dan cuenta de que el elemento clave que influye en la conducción del coche no son los amortiguadores sino los neumáticos. La aceleración, el frenado, la fuerza centrífuga sufrida durante los giros, todo esto es sufrido a través de los neumáticos y, más en concreto, por la pequeña superficie en contacto con la calzada.
La adherencia del neumático aumenta la seguridad en carretera.
Al observar a los participantes en carreras callejeras nos da la impresión de que ellos tienen una opinión diferente. Motores de enorme potencia, grandes alerones, suspensiones bajas y duras, grandes y muy eficientes frenos, eso es lo que en ellos constituye la receta de la adherencia y la garantia de la seguridad en carretera. Sin embargo, muy a menudo, se olvida que todos estos parámetros se pueden conseguir sin gastarse una fortuna en componentes pues, en realidad, igual tienen que ser conducidos a través de un trozo de goma negra.
¿Qué es la adherencia del neumático?
La adherencia de los neumáticos es la fricción entre dos superficies, la de la goma del neumático y la del suelo. De todas formas no es un valor estable, depende de la temperatura, le presión y, lo que es más, de lo resbaladizo que sea el suelo. Algo curioso es que el máximo nivel de adherencia se alcanza cuando el neumático se desliza un poco.
¿Por qué ocurre esto? Observemos este fenómeno más de cerca. La goma interacciona con el suelo de una manera muy específica. La adhesión tiene lugar cuando las moléculas de la goma entran en contacto directo con el suelo. La goma es un polímero mientras que el asfalto es una estructura cristalina. Cuando ambas estructuras se encuentran a alta velocidad las moléculas de la goma cambian de forma. Algunas uniones se rompen, otras nuevas se crean y ese proceso se repite cíclicamente mientras una superficie se mueve a lo largo de la otra. La rotura y presionado de las uniones moleculares absorben una energía llamada, precisamente, fuerza de adhesión. Esta fuerza alcanza su valor máximo cuando la diferencia de velocidades es de entre 0.03 y 0.06 metros por segundo.
La mayor adherencia se da al límite del deslizamiento
Cuando la diferencia de velocidades es alta, el fenómeno de la adhesión deja lugar en un grado significativo a la histéresis, derivada de la deformación de la superficie del neumático. Como efecto de este proceso algunas partes de la goma sufren compresión y otras extensión. Para que la extensión sea posible los átomos de la goma deben moverse unos en relación a otros. A este proceso le debe acompañar la fricción que produce el calentamiento del neumático. Este proceso absorbe una energía muy parecida a la adhesión sólo que en este caso se la denomina fricción interna.
Entonces, ¿cuándo será mayor la adherencia del neumático? La adherencia ideal la alcanzamos en el momento en que viajamos al límite en el que el neumático se desliza sobre el suelo (incluso superándolo ligeramente), la mezcla de la goma es blanda mientras que el suelo es liso y está caliente. Entonces, en el contacto con la superficie domina la fuerza de la adhesión responsable del efecto de pegado de la goma al asfalto.
Un punto de vista práctico
Volvamos al coche que está tomando una curva a alta velocidad. Cuanto más rápido vayamos mayor será la fuerza centrífuga que hará efecto en él. Mediante los muelles y amortiguadores suavizamos los movimientos violentos, el coche conduce su masa a las ruedas aumentando, de esa manera su presión sobre el suelo. La adherencia es, en esencia, producto de la fricción del neumático con el suelo. La adherencia del neumático es, en esencia, producto de la fricción del neumático sobre el suelo y de la presión ejercida sobre él. Esta presión aumenta en las curvas, como efecto de la fuerza centrífuga que traslada el peso del vehículo a las ruedas externas. Aunque, para obtener buenos resultados, el coeficiente de fricción entre el neumático y el asfalto debe ser igualmente alto. Especialmente si se tiene en cuenta que toda la fuerza centrífuga debe ser compensada por la adherencia de una superficie del tamaño de una tarjeta postal (esa es el área de un neumático que está en contacto con el suelo).
Adherencia de los neumáticos de carreras
Lo importante que es la adherencia es algo que saben muy bien los pilotos de carreras, que en muchas ocasiones ven en los neumáticos una manera de conseguir mejores tiempos en cada vuelta. Hay quien opina que los neumáticos son en un 75% responsables de la adaptación del vehículo a la pista. En siguiente lugar aparecen los sistemas de amortiguado, el balance de frenos y la posición de la caja de cambios. Porque, ¿qué es la potencia y la velocidad si no se pueden llevar a las curvas?
Sabiendo esto, los fabricantes de neumáticos intentan conseguir una buena mezcla de gomas para que, en unas condiciones concretas, su producto alcance los parámetros más altos posibles. Por supuesto, cada parámetro es resultado de un compromiso dado que alta adherencia del neumático y dinamismo no van en pareja. Como ejemplo, los neumáticos duros se caracterizan por la larga distancia que pueden usarse sin cambiarlos aunque a cambio de una menor adherencia. En cambio, un neumático adherente, de una mezcla muy blanda se gasta muy rápido, exigiendo un mayor trabajo a altas temperaturas (Por eso en F1 se dice, a menudo, que el piloto tiene que calentar neumáticos). Es necesario recordar que los fabricantes de neumáticos deportivos tienen el trabajo fácil dado que las condiciones de trabajo de tales neumáticos son muy concretas, cada mezcla tiene un rango de temperaturas óptimo, más allá del cual o es inmediatamente destruido o no será adherente. Es también evidente la antes mencionada relación entre dinamismo y adherencia del neumático, a nadie le importa que un neumático más adherente se gaste rápido. Si aparece la lluvia el conductor cambia de inmediato los neumáticos a los de lluvia (wet), lo que es más, si la lluvia no es intensa se usan unos neumáticos de transición (intermediate).
Adherencia de los neumáticos civiles
Mucho más difícil lo tienen los fabricantes de neumáticos civiles, ya que tienen que compaginar la alta adherencia del neumático exigida por los usuarios con la máxima durabilidad. Lo que es más, los neumáticos tienen que ser capaces de actuar bien en lluvia y un gran rango de temperaturas de trabajo. Los equipos de ingenieros, para satisfacer las exigencias de sus clientes elaboran, durante años, mezclas y formas de bandas de rodadura que son un compromiso entre todas las características antes mencionadas. En la práctica, no hay neumáticos idealmente universales, que funcionen bien en todas las condiciones. Por eso, también, los neumáticos deportivos trabajan a temperaturas superiores a los universales, estos funcionarían mucho peor a por ejemplo 10ºC, mientras que los universales conservarían sus propiedades de conducción. Las múltiples llamadas de atención de los fabricantes para que se usen neumáticos de invierno no carecen de fundamento. Crear unos neumáticos que puedan funcionar en un rango de temperaturas tan elevado (de +60ºC a -20ºC) es, simplemente, imposible. El límite de temperatura para el correcto funcionamiento de un neumático está alrededor de 7ºC, por debajo de esta un neumático de verano pierde repentinamente sus propiedades de adherencia al suelo.
Adherencia del neumático y seguridad en carretera
Los escépticos comentan el hecho de que antes también había nieve y bajas temperaturas y la gente “se las apañaba”. Hasta cierto punto esto es cierto, hay que recordar, sin embargo, que la tecnología disponible para crear mezclas de gomas era limitada y los malos parámetros a bajas temperaturas los sufrían todos. Es decir, cada conductor tenía, en carretera, poca adherencia, ¿y hoy?
Basta imaginarnos que el coche que va delante de nosotros, equipado con neumáticos de invierno frena repentinamente. Tiene neumáticos mucho más adherentes que los nuestros (de varias estaciones o, peor aún, de verano): No es difícil que se produzca un accidente. De nada servirá conducir con cuidado ni dejar una distancia de seguridad con el vehículo de delante pues, en el amplio espacio que queda, en cualquier momento, podría meterse el poseedor de unos neumáticos de invierno.