Neumáticos de Moto: La goma y La Temperatura.

La histéresis y la adhesión son las dos características físicas que permiten a la goma “pegarse” al asfalto. Que por cierto, es una superficie mucho más rugosa e irregular de lo que imaginamos. Analizando su micro textura, podemos llegar a encontrar hasta tres y cuatro ondulaciones o irregularidades por centésima de milímetro. Contra todas esas irregularidades, la goma, gracias a la presión de contacto (no confundir con presión de inflado), se amolda y adapta al instante. Pero cuando la presión se pierde por el lógico efecto de la rodadura, curiosamente, el contacto con el asfalto sigue. Es por el caucho. Un material que se torna “perezoso” cuando de recuperar su estado original se trata. Ese fenómeno, conocido como histéresis, es el que permite incrementar tanto la superficie como el tiempo que la goma permanece en contacto con el asfalto. Es como si la goma llegara a “machihembrarse”. Y mientras permanece “engranada” al asfalto, entra en escena su segunda característica física: la adhesión. Una propiedad que consiste en ofrecer resistencia a separarse de cualquier elemento con el que está en contacto. Una fuerza que se sustenta en cargas electromagnéticas, y que es la base de los pegamentos. Pero no vamos a profundizar en eso. Con sólo enumerar los principios básicos que permiten a la goma generar las cargas que la mantienen pegada al asfalto, es suficiente. Ahora vamos a por los detalles prácticos.

Estabilidad térmica de la goma

Porque la goma tiene sus límites. Por abajo no ofrece histéresis y por arriba se destruye. Un claro ejemplo lo tenemos al rodar en circuito a ritmo elevado con neumáticos de calle. En pocas vueltas, los neumáticos acaban tornándose azules, se acristalan e incluso aparecen las famosas “burbujas”. Esta es la señal que nos indica que la goma ha superado su temperatura máxima de trabajo. Muy probablemente, se habrá desestabilizado químicamente y eso conllevará, casi con toda seguridad, una merma en su elasticidad (histéresis). Este proceso es irreversible, y una vez fría, difícilmente volverá a disfrutar de la elasticidad inicial. Si vas a entrar en circuito, habla con un especialista en neumáticos de moto y sigue sus consejos. Otra cosa: vigila con las ruedas de segunda mano puestas a la venta por los “tanderos” de circuito; aunque tengan el dibujo intacto....
Una de las últimas soluciones a los problemas térmicos de la goma procede de la competición. Son los neumáticos de compuesto variable. Alargan la duración y mejoran la adherencia, gracias a que consiguen repartir las cargas en función de las exigencias. En la corona de la banda de rodadura, se utilizan compuestos relativamente duros capaces de soportar los importantes esfuerzos de tracción y frenada. Las dos situaciones que más calor generan y por tanto más castigan la vida útil de la goma. En los flancos, se usa una goma más blanda ya que al no estar sujeta a tantos esfuerzos en tracción y frenada, trabajan a menor temperatura y es posible montar una goma más blanda que mejore la histéresis en situaciones críticas de inclinada. Es la cuadratura del círculo. La nueva moda.

Goma blanda, goma dura y temperatura

Cuanto más blanda y elástica es la mezcla química que conforma la goma, mayor histéresis ofrece, y por tanto, mejores valores de adherencia retorna. El problema es que, por regla general, a mayor elasticidad, menor resistencia a la fricción y por tanto mayor desgaste del neumático. Esta relación conocida por todos, que es de correspondencia inversa, sufre serios trastornos con la temperatura.

En la gran mayoría de los casos, lo que realmente determina el comportamiento de la goma es la temperatura de trabajo. Una goma “dura”, si está a la temperatura adecuada, puede ofrecer tanta o más histéresis que otra, que aún y ser más blanda que un chicle, este trabajando demasiado fría. Controlar el rango térmico, es responsabilidad de la carcasa. Un elemento del que ya hablamos en capítulos anteriores y que quizás merezca la pena recordar.
El calor que llega a la carcasa procede, en parte, de la temperatura del asfalto, pero fundamentalmente su origen está en las flexiones internas que padece el neumático cuando se deforma por efecto de la rodadura (creación de la huella de pisada). Cuando a mediados de los noventa, las motos de carretera incrementaron sus prestaciones de manera exponencial, los fabricantes de neumáticos no tuvieron más remedio que arrinconar las carcasas diagonales en favor de las radiales. Estas últimas, al ser mucho más rígidas y ligeras, sufrían menores deformaciones internas y acumulaban mucho menos calor en su interior. Los neumáticos radiales, permitieron montar gomas más blandas y adherentes que los diagonales, sin temor al desgaste prematuro por culpa del exceso de calor. La posterior evolución de los neumáticos ha ido en busca del equilibrio perfecto entre formación de calor (carcasa) y duración con máxima adherencia (goma).

Agua, suciedad y pinturas

En mojado, el trabajo del neumático se complica por dos factores: La reducción de la superficie de contacto y el enfriamiento de la goma. Para aumentar la superficie, se procura desalojar el agua de la calzada mediante hendiduras en la banda de rodadura a modo de dibujos. Una misión que difícilmente se consigue en la parte inicial de la huella, pero que se perfecciona al final de la misma. A medida que aumenta la velocidad o la cantidad de agua en el asfalto, la evacuación disminuye y la huella efectiva se acorta. El punto extremo es la desaparición de la misma, momento en que, sin previo aviso, aparece el aquaplaning.
Mitigar el enfriamiento de la goma sólo se consigue con carcasas f lexibles del tipo diagonal o x-play, capaces de generar más calor interno o usando gomas que se resistan a perder temperatura (presencia de sílice en la mezcla). Esas características se encuentran en los neumáticos “touring”, “trail” y “clásicos” de uso urbano. En los neumáticos de agua de competición, la carcasa es extremadamente f lexible para conseguir que la goma gane temperatura y mantenga el mayor indicie de histéresis posible. La imagen gráfica que me impresiona ver en TV, es la humareda de vapor de agua que desprenden estos neumáticos de GP después de una caída. El problema llega cuando la pista se acaba secando. En esas circunstancias, el calor procedente de la carcasa acaba por derretir literalmente la goma. Por eso vemos a los pilotos buscar charcos de agua para “enfriarla”.
La pintura no rugosa en la calzada que tanto les gusta a nuestras autoridades municipales, o los pavimentos “pulidos” por el uso, son superficies que apenas ofrecen a la goma irregularidades a las “engranarse”. Y si además están mojadas, ni te cuento. En el hielo pasa lo mismo, pero aquí, al menos, con clavos, se puede solucionar.

Conozco colegas que usan RR’S diariamente a ritmo de paseo y cuando deben montar neumáticos nuevos se decantan por los más caros y exclusivos “street racing”. Lo hacen pensando en disfrutar de la mejor adherencia posible. Y no siempre es así. A ritmos “tranquilos”, la carcasa difícilmente alcanzará su temperatura de trabajo, la huella no quedará suficientemente dimensionada y la goma acabará desgastándose irregularmente. Resultado: neumático arruinado en poco tiempo sin obtener mejores prestaciones.
Cada uno puede hacer con su dinero lo que crea oportuno, pero en estos momentos, un neumático sport y si me apuras un sport touring radial con cinturón de acero a 0º, ofrecen un nivel de prestaciones que difícilmente defraudaran a cualquier motero experimentado. Siempre y cuando no hablemos de entrar en circuito, claro. En estos momentos la especialización disponible en el catálogo de cualquier fabricante es tan impresionante (classic, touring, sport touring, sport, racing street, racing, custom, etc.) que si escoges el neumático adecuado al uso que le vas a dar a tu moto, difícilmente encontrarás otro tipo de neumático que mejore sus prestaciones. Aunque sea más caro.

Cuadro composición de la goma

Originariamente, los neumáticos eran de color blanquecino debido al caucho con el que se fabricaban. Con la intención de disimular el sucio aspecto que adquirían con el uso, el Sr. Goodrich decidió teñirlos de negro con “carbon black” (carbón a medio quemar). Al poco, se dieron cuenta que los neumáticos “negros” duraban bastante más del doble. Ese descubrimiento, junto al de la vulcanización (aplicar calor y azufre al caucho), descubierto accidentalmente por el Sr. Goodyear, a mediados del siglo diecinueve, marcaron el camino de la evolución. En la actualidad, la lista de productos con los que se formula la mezcla de la goma es muy larga.
Encontramos aditivos químicos (15%) que reducen los efectos de la degradación (oxidación, agua, sol, etc.) como el óxido de zinc, magnesio, paladio, rodio, etc. Reforzadores de la consistencia (35%), fundamentalmente “carbon black”; aunque se está empezando a reemplazar por sílice. Una reciente aportación de Michelin que reduce la resistencia a la rodadura, el ruido y permite alcanzar la temperatura con más celeridad. Y por supuesto, el caucho, que salvo contadas excepciones, es una mezcla entre natural (20%) y sintético del tipo SBR butadieno y/o polibutadieno (30%). El caucho natural es superior. Resiste mejor la tracción, la rotura, ofrece mejores valores de histéresis y un menor calentamiento interno; aunque es menos duro y resiste peor la compresión. El caucho natural es un “commodity” más como puede serlo el cobre, el café o el petróleo. Fluctúa en los mercados internacionales y según la información facilitada por Daniel Solórzano de Continental España, su cotización está rondando los 236 euros por kilo. Está claro porqué se mezcla.

Cuadro temperaturas

El mayor nivel de agarre del neumático de competición tiene la contrapartida de un estrecho margen de uso. El otro inconveniente los escasos ciclos de calor que es capaz de soportar (enfriar/calentar sin perder adherencia). Por eso vemos en la tele como los mecánicos los cubren inmediatamente con los calentadores. Quiere evitar que pierdan ciclos de calor al enfriarse. El rango de trabajo en las motos de calle está entre los 40º y los 50º. En competición rondan los 70º 80ª. Aunque estos datos no los he podido confirmar a ciencia cierta. Por otro lado el estrecho rango térmico de trabajo (unos 10º), no hace fácil escoger la combinación ideal entre dureza de carcasa y goma para que el neumático se mantenga durante toda la carrera en esa estrechísima franja. Cualquier información es poca. Suspensiones, temperatura del asfalto, parte meteorológico, etc. Todo un mundo, al que algunos neumáticos de calle empiezan a acercarse.

Neumáticos de Moto: Tipos de gomas y carcasas

A la pregunta de ¿Cómo debe ser un neumático que se “aguante”?, casi todos responderemos lo mismo: que sea blando, ¿no?. Y es verdad, pero sólo a medias.

Un buen nivel de adherencia es el resultado de la suma de unos cuantos factores. La forma de la banda de rodadura, la flexibilidad de la carcasa, el tipo de goma, la temperatura a la que se encuentra, la presión del aire e incluso las suspensiones, tienen mucho que decir al respecto. En esta ocasión os hablaremos de todas ellas.

En conversaciones entre moteros, viendo las carreras por la tele o leyendo un catálogo de neumáticos, tarde o temprano acaba apareciendo la palabra “carcasa”. La goma con la que se fabrican los neumáticos no podría, ni de lejos, soportar tantos esfuerzos si no fuera por la carcasa que, haciendo de esqueleto, da forma y consistencia al neumático. Un particular “esqueleto” cuyos “huesos” -y pido perdón por el símil- se fabrican con hilos sintéticos como el rayón, el nylon u otras aramidas de gran resistencia tipo Kevlar que, entrelazados y mezclados con el caucho, dan forma a lo que todos conocemos con el nombre de lonas. Entre la carcasa y la goma exterior de la banda de rodadura, podemos encontrar a los cinturones que -siguiendo con el símil- son algo así como los “músculos” del neumático. De hecho, no dejan de ser tejidos similares a los de la carcasa. La diferencia es funcional, ya que los cinturones nunca llegan a abrazar por completo al neumático. Los podemos encontrar en los flancos y/o en la corona (por debajo de la banda de rodadura) y su función es reforzar la carcasa en puntos concretos para mejorar la consistencia. Además, cumplen la no menos importante función de absorber las tensiones que soporta la goma en contacto con el terreno (flexiones por inclinación, aceleración, frenada, temperatura, irregularidades del asfalto, etc.) para descargarla de tanto estrés y facilitar que pueda dedicarse en cuerpo y alma a pegarse al asfalto.
Del diseño y elasticidad de la carcasa y los elementos estructurales que la acompañan (cinturones, talones, capas estabilizadoras, etc) dependerá en gran medida la huella de pisada del neumático. Y hablar de huella es lo mismo que decir cantidad de goma en contacto con el asfalto. Un valor que varía constantemente en función de las fuerzas laterales (“deformación lateral” al girar) y - o las radiales (“deformación al chafarse” mientras frenamos o aceleramos). Por lo tanto, una parte nada despreciable de la adherencia, la manejabilidad y hasta de la duración del neumático dependerá de la huella que mantenga en todo momento. El tema no es baladí y a eso vamos a dedicar este capítulo.

Diagonal y Radial

En estos momentos, la mayoría de motos de carretera de altas prestaciones utilizan carcasas radiales, pero hasta que en 1984, Michelín, con Randy Mamola como conejillo de indias, no empezó a desarrollar la tecnología radial en los grandes premios, las carcasas de los neumáticos de motos eran del tipo diagonal o “cross ply”. En la actualidad se siguen utilizando, pero han quedado reservadas para motocicletas de prestaciones modestas o de off-road. Reciben ese nombre por la disposición cruzada y superpuesta de las múltiples lonas que conforman su estructura. El número y ángulo de cruce (o diagonal) es el que determina su consistencia. A menor ángulo de cruz, más resistencia pero menos elasticidad. Por el contrario, la carcasa de tipo radial sólo dispone de una lona que, además, abandona la posición diagonal para permanecer dispuesta en sentido perpendicular a la marcha. O lo que es lo mismo: a 90º. Los neumáticos con carcasa radial alcanzan mayores velocidades, soportan mejor la carga y duran más que los diagonales. El secreto está en su menor temperatura de trabajo interno. Las fricciones entre las múltiples lonas que conforman la carcasa diagonal producidas por las constantes deformaciones del neumático mientras rueda, son las responsables del incremento de temperatura. Además tampoco debemos olvidar que a mayor número de lonas, más peso. Y cada gramo que consigamos reducir en los elementos sujetos al efecto giroscópico y/o a la masa no suspendida valen su peso en oro.

Rigidez o flexibilidad

Pero las ventajas de los neumáticos radiales no acaban aquí. La disposición radial de los hilos incrementa la rigidez lateral y disminuye la deriva transversal del neumático (flotación de lado a lado al cambiar de dirección). Esto nos permite disfrutar de una conducción mucho más precisa a la vez que incrementa la adherencia, ya que una huella de pisada con menores oscilaciones ofrece unas condiciones de trabajo más uniformes y estables a la goma en contacto con el firme. Pero no todo son ventajas. La mayor rigidez de las carcasas radiales afecta a la elasticidad del neumático y penaliza la capacidad de absorción de impactos e irregularidades en el piso. Los neumáticos radiales son menos “cómodos” al manillar y obliga a que las suspensiones trabajen más. Esa es una de las razones por las que las motocicletas off-road o trails de poco peso sigan montando neumáticos diagonales o “cross-ply”. Otra de las ventajas de los diagonales es su facilidad para alcanzar la temperatura de trabajo. Eso les confiere un buen plus de seguridad en desplazamientos cortos o ciudadanos, tranquilas rutas o en mojado. Para motos más pesadas y de mayores prestaciones como customs, clásicas de todo tipo o incluso trails se siguen utilizando carcasas diagonales pero con cinturones de refuerzo similares a los utilizados en las radiales. Los fabricantes las denominan carcasas “X-Play” o “Bias Belted”.
Gracias a la inestimable ayuda de Daniel Solórzano, responsable de la división española de neumáticos para motocicletas de Continental, podemos ofreceros unas completas infografías vara ver las “tripas” de los distintos tipos de carcasas, así como su correspondencia con los modelos más representativos del mercado dentro de cada categoría. Es posible que en las fotos reconozcas el neumático que llevas montado. En el próximo número seguiremos hablando de este mágico elemento que nos mantiene pegados al asfalto. Lo dedicaremos a la goma.

Tipos de Neumáticos:

Diagonal clásico o Cross-Ply

No hay dudas. Se aprecian claramente las cuatro lonas cruzadas en diagonal que dan forma a la carcasa. En este tipo de carcasa, los hilos acostumbran a ser de rayón o de nylon. La banda de rodadura se adhiere a la carcasa durante el proceso de vulcanización. La parte interior de la carcasa se recubre con una fina capa de goma llamada calandraje interior, que permite sellar la estructura y usar el neumático sin cámara. Ofrecen un buen comportamiento en mojado y alcanzan rápidamente la temperatura de trabajo, lo que las hace muy prácticas para uso ciudadano. Esta carcasa se utiliza mayoritariamente en neumáticos para ciclomotores y motocicletas de prestaciones modestas, poco pesadas u off-road.

Diagonal con cinturón o "Blas Belted"

Podríamos decir que estamos ante un “mix”. El neumático sigue siendo diagonal con una carcasa de dos lonas (3), que recibe la ayuda de dos cinturones (4). Se trata de reunir las ventajas de la carcasa diagonal en cuanto a comodidad de conducción, facilidad para alcanzar la temperatura de trabajo y comportamiento en mojado con la estabilidad y “guiado” de los cinturones. Pueden llegar a disponer de un cinturón de refuerzo con hilos de nylon en el flanco para controlar las deformaciones de los hombros. Eso nos permite hacer un guiño a la conducción tipo “sport” y también montarlo en motocicletas con ciertas prestaciones y peso. Ideal para motos ruteras, customs y clásicas de media y alta cilindrada.

Neumático clásico 100% radial con la obligada carcasa de una sola lona (2). Se aprecia claramente la situación de los hilos a 90º respecto al sentido de la marcha. En este caso, la estructura se encuentra reforzada por cuatro cinturones cruzados situados en la zona de la corona bajo la banda de rodadura (3). El núcleo del talón (1), formado por varios aros de acero entrelazados, se refuerza mediante una goma a modo de ánima (4) alojada en el interior del espacio que deja la “vuelta” de la lona que da forma a la carcasa. La función del talón no es fácil. De él depende que el neumático permanezca insertado en la llanta y además colabora en el control de las deformaciones radiales. Estos neumáticos se utilizan en motos de peso elevado, aptas para ciudad, carretera o incluso trails de gran cilindrada. Presentan un buen compromiso entre manejabilidad y prestaciones, permitiendo un uso sport sin problemas. Acostumbran a durar bastantes kilómetros.

Radial con cinturón a 0º

Es casi lo último en tecnología de neumáticos para motos de calle. Pensados para ofrecer muy buenas prestaciones en conducción deportiva. Mantienen la composición radial de la carcasa, que siempre disminuye la flotación transversal del neumático (ya hemos hablado de ella). Incorpora un solo cinturón que acostumbra a ser de acero, pero con los hilos orientados a 0º (paralelos al borde de la llanta). Esta disposición de los hilos dificulta las deformaciones de la carcasa en sentido radial (“chafarse” al acelerar o frenar), ofreciendo un comportamiento mucho más preciso. Entre la carcasa y el cinturón se incorpora una capa de goma que estabiliza el conjunto y evita que el acero dañe la lona de la carcasa. No tienen problemas para trabajar a altas temperaturas ya que casi no hay fricciones internas, aunque les cuesta un poco más alcanzar la temperatura de trabajo. Para aliviar este problema se incorpora sílice a la mezcla de la goma de la banda de rodadura. Aptos para conducción deportiva, con un comportamiento estable y un perfil de hombro más bien agresivo (bajo), que mejora la huella al inclinar y la agilidad en los cambios de dirección. No es que sean de corta vida pero, por regla general, el equilibrio entre prestaciones y duración es más que aceptable.

Compoud variable

Es la vanguardia en cuanto a tecnología aplicada a los neumáticos de moto. Destinado a las motos “hypersport”, que cada día son más potentes y ligeras, con prestaciones cercanas a las motos de competición. La carcasa es radial. En ella descansa una capa de goma y por encima el cinturón a 0º grados de acero continuo que llega hasta el refuerzo del talón. El perfil o altura de hombro es extremadamente bajo para conseguir una huella de pisada muy amplia, capaz de permitir inclinaciones extremas de más de 50º (cerca de las MotoGP que superan los 55º). La goma es de compuesto múltiple. Blanda en los hombros para mejorar la adherencia en inclinaciones y consistente en la corona para no tener problemas con la adherencia en aceleración y frenadas al límite. Les cuesta alcanzar la temperatura de trabajo, pero una vez han llegado, son increíbles. Es lo más cercano a MotoGP que puedes encontrar en una tienda Precio y prestaciones van cogidas de la mano. Sólo para motos con muchos caballos y poco peso. O sea, en las actuales 1000 “hypersport”.