I.3.4.1.- Propiedades de los neumáticos
Correspondiendo con sus características constructivas y los materiales empleados, los neumáticos presentan las siguientes propiedades:
• Flexibilidad: Se llama así a la capacidad de deformación de un neumático frente a los esfuerzos a que está sometido. La flexibilidad vertical o aplastamiento depende fundamentalmente de la presión de inflado, y en parte, también, de la rigidez de la carcasa. Debido a esta flexibilidad la cubierta sufre un aplastamiento con el peso que sobre ella descansa, que determina una disminución del radio de la misma (radio bajo carga). La flexibilidad transversal caracteriza la rigidez del neumático frente a los esfuerzos laterales, como puede ser el de la fuerza centrífuga en curvas, y depende fundamentalmente de la estructura de la carcasa, resultando más rígido un neumático radial que el diagonal.
• Amortiguación: Fundamentalmente se consigue gracias a la flexibilidad de los flancos de la cubierta, lo cual permite que el neumático se adapte a las irregularidades del terreno y absorba parte de la energía desarrollada en el choque contra ellas, como pueden ser baches, piedras, etc. La capacidad de amortiguación crece con la disminución de la presión de inflado; sin embargo, debe tenerse en cuenta que la mínima presión de inflado admisible está ligada a la resistencia de la carcasa.
• Capacidad de carga: Se denomina así al peso que puede soportar un neumático durante su trabajo. Depende de la presión de inflado, del volumen de aire contenido en el neumático y del tipo y calidad del material de la carcasa. El aumento de la presión de inflado hace que la capacidad de carga sea mayor, la cual también crece con el volumen de aire, que depende de la altura y la anchura de la cubierta.
• Capacidad de tracción: Es la resistencia al deslizamiento de la cubierta al aplicar sobre la misma un par de giro, necesario para que el vehículo se ponga en movimiento. El dibujo de la banda de rodadura ejerce una influencia decisiva en la capacidad de tracción de un neumático.
• Direccionalidad: Es la capacidad de los neumáticos de mantener el vehículo en la trayectoria que les impone el sistema de la dirección. Para cumplir este requisito, es necesario que presenten suficiente resistencia a los desplazamientos laterales. Esta propiedad depende de varios factores, de entre los cuales destacaremos el dibujo de la banda de rodamiento.
• Adherencia: Es la resistencia opuesta por la cubierta al patinado en las aceleraciones o frenadas. Igualmente puede considerarse la resistencia a que la cubierta deslice de costado. El valor de la fuerza resistente depende del piso sobre el que apoya el neumático en cada momento, del material y dibujo de este último. Esta fuerza es directamente proporcional a la carga que gravita sobre la rueda.
• Flotabilidad: Es la propiedad que poseen ciertos neumáticos por la que pueden circular sobre terrenos blandos, formados por materiales poco compactos, sin hundirse. La capacidad de flotación se consigue haciendo que la presión transmitida al suelo sea lo menor posible.
• Superficie de contacto: Es la superficie sobre la que el neumático queda apoyado al aplastarse, que también recibe el nombre de huella. Varía según la rigidez de la cubierta, la presión de inflado y la carga.
En general, lo que se buscó a la hora de elegir el neumático adecuado para el robot fue la mejor adherencia posible con la pista de competición, así como conseguir que la tracción sea máxima en todo momento. Para esto estudiamos el comportamiento de varios neumáticos sobre una superficie de sintasol (que es el mismo material que el utilizado en las pistas de los concursos de robótica), y observamos cual era el que mejor se comportaba. El material elegido fue un neumático de una espuma o esponja de alta densidad que además de conseguir una óptima adherencia dotaba al neumático de una gran capacidad de absorber vibraciones o
irregularidades del terreno. Puesto que la tracción del vehiculo sería delantera decidimos colocar delante unas ruedas mas anchas. Para contrarrestar el par necesario que habría que proporcionarle al tren lo que hicimos fue colocar un servo con mucha mayor potencia de los que suelen llevar este tipo de robots. Al ser la potencia del motor más que suficiente para alcanzar las velocidades requeridas, la superficie de contacto o la flotabilidad no fueron características decisivas a la hora de tomar la decisión.
El dibujo de la cubierta se realiza sobre la banda de rodadura. Dicha banda es el único enlace entre el vehículo y la superficie de la carretera. Debe soportar todas las fuerzas longitudinales y transversales debidas a la dinámica del vehículo, permitiendo la tracción, el frenado y el control direccional del mismo. Por consiguiente, las principales funciones de la banda de rodadura son:
• Proporcionar la máxima adherencia en cualquier condición operativa
• Asegurar la estabilidad direccional
• Prevenir o reducir el acuaplaning o hidroplaneo
• Producir un desgaste reducido y uniforme
• Presentar baja resistencia al giro del volante en maniobras a baja velocidad
El dibujo de la banda de rodadura influye de forma importante en el comportamiento del neumático cuando se circula por superficies de baja adherencia. Cuando la baja adherencia es debida a la presencia de una capa de agua sobre la calzada, el dibujo de la banda es fundamental para permitir la evacuación de la misma, permitiendo el contacto entre el caucho
y la carretera. Sin embargo, cuando se circula por superficies secas y duras (asfalto u hormigón seco), el dibujo tiene poca influencia sobre la adherencia, dándose la circunstancia de que neumáticos sin dibujo suelen tener mejores prestaciones en ese tipo de firmes.
Por otro lado, el dibujo influye en la asimetría que presenta el neumático entre la adherencia longitudinal y transversal, siendo más notable cuando la circulación se produce sobre firmes de baja adherencia. Otro de los aspectos en los que influye el dibujo es el ruido que se genera en circulación. Para tratar de minimizarlo, la banda de rodadura se diseña dividiéndola en varios segmentos de diferente longitud, cada uno con su propio patrón de dibujo, asegurándose, de esta manera, que no presente formas repetidas en intervalos iguales.