Neumáticos de Moto: Carcasa, Presión y Huella

Conocer en profundidad los mecanismos que permiten a un par de neumáticos -montados en una moto de más de 100 CV y 200 Kilos- “engancharse” al asfalto mientras apuramos una frenada al límite, entramos y trazamos el viraje rascando con las rodillas el suelo y, sin solución de continuidad, aceleramos con contundencia para alejarnos de la curva... Sólo está al alcance de aquellos que dispongan de serios conocimientos en física y química.No es mi caso, ni tampoco es objeto de Motoviva llegar tan lejos, por mucho que seamos una revista especializada. Ahora bien, tener nociones básicas sobre lo que acontece entre goma y asfalto, además de necesario por razones de seguridad, puede serte útil para evolucionar como motero.
El neumático es capaz de “pegarse” al asfalto gracias, en gran parte, al aprovechamiento de las cargas verticales y laterales. Estas últimas, obligatorias en un vehículo que gira inclinando sin perder el equilibrio. La carga vertical, que se acostumbra a medir en kgf (kilogramos fuerza), tiene su origen en el peso del conjunto piloto/moto, y en las variaciones que ocasionan los desplazamientos de la masa al frenar o acelerar. Intuir el origen de la carga lateral no es tan fácil. Aparece sólo al inclinar, y aumenta a medida que lo hace el ángulo de la “plegada” siguiendo la variable de su tangente. No te asustes, que no vamos a seguir por la trigonometría. Pero es interesante saber que, si estas en medio de una curva inclinando unos 15º, (valor de tangente igual a 0,26) la intensidad de la fuerza lateral alcanzará una magnitud cercana al 26% de la carga vertical disponible en ese momento.
En una plegada seria, pongamos por caso de 45º (valor de tangente igual a 1), el neumático estará recibiendo los mismos kgf por la carga lateral que por la vertical. Y si continuáramos inclinando hasta llegar a niveles de MotoGP con 58º (tangente igual a 1,60), la fuerza lateral sería ya un 60% mayor que la vertical. Curioso ¿no?. En cualquier caso, debo advertir que esos datos son sólo una aproximación un tanto simplista a la compleja realidad, pero que permiten ayudarnos a entender porqué no “perdemos” la rueda al inclinar. Pido disculpas a los iniciados por la simplificación.

El uso de la fuerza

El neumático, gracias a su elasticidad, aprovecha las cargas verticales y laterales para crear la huella de pisada (superficie de goma en contacto con el pavimento) y mantener adherida la goma al asfalto por la histéresis (ya hablaremos de este asunto más adelante). Los mayores niveles de adherencia se consiguen cuando los valores de carga apenas sufren variaciones. En esas circunstancias, tanto la superficie como la presión de contacto se mantienen estables creando unas condiciones optimas de trabajo a la goma que, además, benefician la precisión en la conducción. Pero las frenadas, las aceleraciones, los cambios de dirección, las irregularidades del terreno o incluso nuestros movimientos encima de la moto, se encargan de “enredar” constantemente en la carga que recibe cada eje. Para reducir los efectos de tanto “trajín” en las cargas, está la suspensión, que además de los amortiguadores y los muelles, también se sirve del propio neumático como primer y fundamental elemento de choque.

Imposible sin las suspensiones

Ante cualquiera de los efectos nocivos antes descritos, el muelle -gracias a su elasticidadevita en un primer momento que la rueda pierda parte de la carga acumulada o incluso el contacto con el pavimento. Pero al igual que un trampolín después de recibir un salto, el muelle sigue oscilando de forma incontrolada. Si esos rebotes llegaran a la rueda, el remedio sería casi peor que la enfermedad. Para evitar este problema están los amortiguadores. Su tarea es sencilla. Sólo deben controlar la velocidad a la que se desplaza el muelle, tanto en expansión como en compresión, para atenuar el efecto rebote y evitar las sucesivas pérdidas de carga en el neumático o intentar, si las hay, que los valores de carga oscilen lo mínimo posible. Por eso es tan importante disfrutar de unos amortiguadores de calidad. Y si es posible, reglados según nuestra conveniencia. Los “tanderos” saben perfectamente que unos reglajes inapropiados para circuito pueden acabar con la vida útil de un buen neumático trasero en un “periquete”. Existe la creencia de que las suspensiones cuanto más “tiesas” mejor y muchas veces es al contrario.
Pero no debemos olvidarnos del neumático. Gracias a su flexibilidad, es el primero en hacer frente a las irregularidades resultando de gran ayuda al conjunto de las suspensiones. En este caso las funciones del muelle recaen sobre el aire a presión, mientras que el efecto amortiguador corre a cargo de la carcasa y la goma de la banda de rodadura. Es importante que el trabajo del neumático y el de las suspensiones estén en sintonía. Para conseguirlo, lo primero que debes hacer es verificar con asiduidad la presión de inflado adaptándola, si es necesario, a las condiciones de trabajo (peso, circuito, temperatura, etc). Recuerda que cada moto es un mundo. Los actuales neumáticos para “hyper sport” de carcasa “dura” ya están trabajando con presiones por debajo de los 2 kg/cm2. Algo impensable hasta hace poco. Controla la presión con frecuencia, hazlo siempre con el neumático frío y con un manómetro fiable. Resumiendo: La presión de inflado del neumático, la elasticidad de la carcasa y su sintonía con las suspensiones y el diseño geométrico del neumático son los factores que determinan la cantidad de goma que el neumático pondrá en “juego” contra el asfalto. Y a menos goma, menos posibilidades de conseguir adherencia. Nos hemos quedado sin espacio. En el próximo número por fin hablaremos de la goma.

Manejabilidad y control

Hoy en día, la estructura radial y los materiales de la carcasa permiten amplias huellas de contacto al inclinar, sin sufrir abruptas transiciones al dejar de ir recto. Ese era el trato que recibía un piloto a los mandos de una deportiva con neumáticos de carcasa diagonal y perfil “triangular” de no hace tantos años. Con ese particular diseño de la banda de rodadura se buscaba obtener mayores superficies de contacto lateral mientras el neumático estaba inclinado.

La presión y la adherencia

Este gráfico publicado en el libro “Motocicletas Comportamiento Dinámico y Diseño de Chasis” escrito por Tony Foale, traducido por David Sánchez y prologado por el malogrado y siempre admirado César Agüí, es esclarecedor para constatar la relación existente entre la presión del neumático, la deformación y la adherencia.
La información procede AVON Tyres y muestra el comportamiento de un AVON AZZARO Sport II 170/60 ZR1 sometido a una prueba de laboratorio. Con la carga vertical constante de 355 kgf se procede a incrementar paulatinamente la carga lateral para estudiar sus reacciones. Inflado a 2, kg/cm2, (seguramente cerca del límite máximo admitido) el Azzaro soporta mayor carga con una menor deformación. Lógico. Pero al llegar a los 450 kgf de carga lateral y con una deformación de 60 mm en la carcasa, el neumático dice basta y deja de soportar más carga (la línea del gráfico se estabiliza e incluso cae). A partir de ahí, empezaríamos a “perder” la rueda. Con 2,5 kg/cm2, aunque la deformación es mayor, el mismo AVON AZZARO es capaz de llegar hasta 480 kgf de carga lateral antes de acercarse al desastre.
Aunque los resultados se han obtenido en un laboratorio, sin tener en cuenta otros factores que tendrían su incidencia si el neumático estuviera circulando por carretera, sirven para ilustrar la relación entre adherencia y presión. Moraleja: Busca información fiable sobre la horquilla de valores máximos y mínimos de presión de inflado recomendados para tu moto. Ahora ya sabrás hacia qué valores del rango deberás inclinarte si decides hacer turismo o practicas una conducción más deportiva.

Máximo rendimiento


Los especialísimos neumáticos de MotoGP son capaces de soportar niveles de deformación increíbles. Fíjate en el neumático trasero de Capirossi mientras acelera entrando a la recta de meta de Shangai. En ese momento, es posible que esté “aplicando” bastante más de 200 caballos, además de soportar todo el peso (rueda delantera en el aire). Tanta potencia, por muy buena que sea la goma, sólo es posible transmitirla mediante una huella bien dimensionada. En este caso poco le falta para adoptar la forma de la huella de un coche. Ese nivel de adaptación sólo es posible con carcasas especialmente resistentes, capaces de trabajar con presiones muy bajas (alrededor de 1kg - cm2) que además impidan la aparición de f lotaciones o derivas laterales tipo “weave”. En cualquier caso, la tecnología que permite estos niveles de prestaciones sólo está pensada para durar unos 50 escasos minutos. Consuélate pensando que el neumático de tu moto dura muchas hora más. Aunque la calle cada vez se acerca más al circuito....


Porsche 911 Contra CBR 600

En la imagen se aprecian claramente las diferencias entre la huella de pisada de una CBR600 y la de un Porsche 911. Destaca la ratio de caballos a transmitir por cm2. El neumático del 911 se “conforma” con transmitir 0,6 CV por cm2, mientras que la goma de la CBR debe soportar 1 CV. Casi el doble. Pero la diferencia más importante está en la distinta forma de trabajar. El neumático de moto, como ya hemos visto, obtiene la fuerza lateral incrementando el ángulo de inclinación. El de coche, debido al escasísimo ángulo de inclinación sólo es capaz de obtenerla mediante el deslizamiento lateral, pero eso ya es harina de otro costal. En cualquier caso, el menor estrés soportado por el neumático de un coche, explica el porqué de su mayor duración.