Proyecto para el titulo de Grado superior de Automoción

Historia del neumático.

Fabricación de los neumáticos.

Condiciones a cumplir de los neumáticos.

Nomenclatura de los neumáticos.

Conclusión.

Bibliografía.

• Pág. 4.

• Pág. 6.

• Pág. 15.

• Pág. 17.

• Pág. 21.

• Pág. 22.

Los neumáticos son altamente importantes en un automóvil, hay que tener en cuenta que es la parte que se encuentra en contacto con la carretera, son su calzado y una de las partes esenciales en el comportamiento del automóvil ya que son los que transmiten y retienen el movimiento del coche.

Demos un repaso histórico de los acontecimientos mas importantes del neumático.

Fue la empresa Goodyear la que descubrió en 1839 la vulcanización del caucho.

John Boyd Dunlop, veterinario escocés que vivía en Irlanda, fue quien inventó el neumático en 1887. Diseñó una “cámara de aire” envuelta en una tela de algodón tejido, que pegó y clavó en una llanta de madera. El resultado fue tan rústico como eficaz.

El 23 de julio de 1888, J.B Dunlop registró la patente que iba a revolucionar la rueda

En los 1891 hermanos André y Edouard Michelin inventan el neumático desmontable, lo que revolucionó el neumático y permitió su adopción por el mundo del automóvil.

Hacia 1910, los neumáticos se equiparon con un aro metálico en el talón, destinado a mejorar la rigidez. También se adoptaron estructuras y se añadió negro de carbón para aumentar su resistencia a la abrasión.

En 1915, los alemanes pusieron a punto un caucho sintético.

En los años 1920, la tela tejida desapareció y fue sustituida por tejidos cableados sin trama.

En 1937 Michelin creó la carcasa de Acero.

El 4 de junio 1946 de Michelin inventa y patenta el neumático radial que desde entonces, ha sido utilizado por todos los fabricantes. El primer coche equipado con dichos neumáticos es el Citroën con Tracción Delantera.

En 1955, Michelin inventó el neumático sin cámara de aire (denominado Tubeless).

En 1962, Bridgestone desarrolla sus primeros neumáticos de estructura radial en acero japonés para camiones y autobuses y los primeros neumáticos de estructura radial para vehículos particulares en 1964.

En 1965 BFGoodrich desarrolla el neumático radial americano: el «Lifesaver».

En 1971 los neumáticos GoodYear pisan la luna.

En 1972 Continental lanza el neumático de invierno sin clavos: ContiContact.

En 1977 Los neumáticos BFGoodrich equipan el trasbordador espacial Columbia

En los años 80, Pirelli inventa los neumáticos de perfil bajos, una innovación tecnológica fundamental que permite reducir la altura de los flancos.

En 1981, el Michelin Aire X se convierte en el primer neumático radial para aviones.

1992, GoodYear pone a punto el primer neumático sin aire que permite, después de un pinchazo, seguir rodando a velocidad reducida durante un número de kilómetros limitado.

En 1992, Michelin asocia un sílice original y un elastómero sintético. Esta mezcla permite en adelante la fabricación de neumáticos que presentan una baja resistencia a la rodadura y una buena adherencia sobre suelos fríos, sin perder sus calidades de resistencia al desgaste. Esta innovación ha dado lugar a las gamas “baja resistencia a la rodadura” que permiten disminuir el consumo de combustible de los vehículos.

En 1997, Bridgestone entra en la competición de Fórmula 1. Los coches equipados conneumáticos Bridgestone Potenza consiguieron cuatro podios durante la temporada.

En 1999, Dunlop presenta un sistema de control para neumáticos: WARNAIR. Detectarápidamente las pérdidas de presión e informa al conductor a través de avisos sonoroso visuales.

En 2001, Michelin pone a punto una nueva tecnología para neumáticos de avión quepermite al Concorde volver a despegar: la tecnología radial NZG.

En 2002, Bridgestone y Continental anuncian en el Salón del automóvil de Ginebra unacooperación técnica para el desarrollo conjunto de un neumático Runflat.

En 2005 Michelin desarrolla el neumático non-pneumatic o Tweel, conocidos por ser neumáticos que no necesitan aire para su uso.

A continuación se mostraran los pasos para la fabricación del neumático

Operación de Mezclado del Compuesto de Caucho:

• Formulación del compuesto de caucho

Los dos ingredientes más importantes en un compuesto de caucho son el caucho y el material de relleno, combinados de tal forma como para alcanzar diferentes objetivos. Conforme al uso que se le dará al neumático, el objetivo puede ser optimizar el desempeño, aumentar la tracción en condiciones tanto de suelo seco como de suelo mojado u obtener una resistencia a la rodadura superior. El objetivo deseado puede alcanzarse a través de la elección cuidadosa de uno o más tipos de caucho, junto con el tipo y cantidad del material de relleno a derretir con el caucho.

En general, existen cuatro tipos principales de caucho que se utilizan: caucho natural, caucho de butadieno estireno (SBR, susigla en inglés), caucho polibutadieno (BR, su sigla en ingles) y caucho isobuteno-isopropeno (y caucho de isobuteno-isopropeno halogenado). Los primeros tres se utilizan principalmente como compuestos de la banda de rodamiento y de la cara, mientras que el caucho isobuteno-isopropeno y el caucho isobuteno-isopropeno halogenado se utilizan mayormente para el revestimiento interno o la parte interna que mantiene el aire comprimido dentro del neumático.

Los materiales de relleno más populares son el negro de carbón y el sílice y existen varios tipos de cada uno. La elección depende de los requisitos de desempeño, ya que son diferentes para la banda de rodamiento, la cara y la cúspide. Otros ingredientes también se utilizan para colaborar en el procesamiento del neumático o funcionan como agentes antioxidantes, antiozonantes y antienvejecimiento. Asimismo, el ‘’paquete de curad’’ (una combinación de curativos y aceleradores) se utiliza para formar el neumático y otorgarle su elasticidad.

• Mezclado del compuesto de caucho

Una vez que se ha determinado el compuesto, el siguiente desafío es mezclarlos todos juntos. La operación de mezclado es típicamente una operación por lotes, con cada lote que produce más de 200 kilogramos de compuesto de caucho en menos de tres a cinco minutos. El mezclador es una pieza sofisticada de equipo pesado con una cámara de mezclado que posee rotores en su interior. Su función principal es romper los fardos de caucho, los materiales de relleno y los químicos y mezclarlos con otros ingredientes.La secuencia en la cual se agregan los ingredientes es crítica, así como también la temperatura de mezclado, que puede elevarse hasta alcanzar los 160 – 170 grados Celsius. Si la temperatura es demasiado alta, el compuesto puede resultar dañado, de modo que la operación de mezclado por lo general se divide en dos etapas. El paquete de materiales para el curado se agrega normalmente en la etapa final del mezclado y la temperatura final de mezclado no puede exceder los 100 – 110 grados Celsius o se puede quemar el material.Una vez que el mezclado ha finalizado, el lote se retira del mezclador y se envía a través de una serie de máquinas a fin de transformarlo en una lámina continua llamada "película". La película luego se transfiere a otras áreas para la preparación del conjunto de alambres para la ceja, el calandrado del revestimiento interior, calandrado de los cordones de acero y/o cinturones de tela/capas, extrusión de las caras del neumático y extrusión de la banda de rodamiento del mismo.

Preparación de los Cordones de Tela/Acero:

Ya que los neumáticos deben transportar cargas pesadas, se utilizan cordones de acero y tela en la construcción para reforzar elcompuesto de caucho y proporcionar resistencia. Entre los materiales apropiados para su uso en un neumático se cuentan: el algodón, el rayón, el poliéster, el acero, las fibras de vidrio y la armadía.

• Cordón de tela

La calidad del cordón de tela se basa en su resistencia, elongación, contracción y elasticidad. El hilo usado se retuerce primero y luego se retuercen dos o más carretes de hilo para formar un cordón. Con anterioridad a enviar el cordón a la fábrica de neumáticos, el fabricante somete al cordón a un tratamiento previo y aplica un adhesivo para promover la buena unión con el caucho. El control de la temperatura, la humedad y la tensión es crítico con anterioridad a calandrar los cordones de tela junto con el compuesto de caucho. Por esta razón, el cordón de tela se mantiene en un ambiente con control de temperatura y humedad una vez que es recibido por lafábrica.

• Cordón de acero

La calidad del cordón de alambres de acero basa en su resistencia a la tracción, elongación y rigidez. Se fabrica a partir de una varilla de acero con alto contenido de carbono; y mientras que los alambres de acero utilizados poseen diferentes configuraciones, todos son tramos revestidos en latón que se retuercen juntos hasta formar los cordones. Si el alambre se utiliza en un neumático de múltiples capas en vez de en un neumático con cinturones, el desempeño ante la fatiga será importante. Si se utiliza en neumáticos con cinturones, la rigidez es el aspecto principal a tener en cuenta. Ya que el alambre se encuentra revestido en latón, las condiciones de almacenamiento son importantes para mantener las propiedades de unión del alambre de acero al caucho. Por esta razón, los cordones de acero también se mantienen en un ambiente con control de temperatura y humedad una vez que se reciben en la fábrica.

Calandrado de Cinturón y Capa:

Para producir cinturones de tela o acero, el cordón de tela o acero debe estar sujeto a un proceso de calandrado – una operaciónen la cual el compuesto de caucho se presiona sobre y dentro de los cordones. Ya que la unión de la tela al caucho o del acero al caucho es un componente crítico para el desempeño, el proceso de calandrado es un paso importante.La calandria es una máquina de condiciones extremas de operación equipada con tres o más rodillos de acero revestidos en cromo que giran en direcciones opuestas. La temperatura de rodillo se controla a través de vapor y agua. En este proceso, el compuesto de caucho se aplica a los cordones.Primero, un número pre-establecido de cordones de tela o de acero bajo la tensión apropiada se presiona por medio de dos rodillos de acero y el compuesto de caucho se agrega al área de abertura entre los rodillos. Luego, el compuesto de caucho sepresiona hacia adentro, sobre y en la parte inferior de los cordones de tela o acero. Una lámina continua de material compuesto de cordones y caucho pasa a través de diferentes rodillos para asegurar la buena penetración y unión entre el caucho y los cordones. La calidad se mide mediante el espesor de la lámina, la separación entre los cordones, la cantidad de cordones y lapenetración del caucho en la lámina compuesta. Luego, la lámina compuesta se corta en tamaños, formas y ángulos apropiados conforme al contorno deseado del neumático.

Calandrado de Revestimiento Interior:

El revestimiento interior es lo que su nombre dice, la capa más interna del neumático. Sus funciones primordiales son retener el aire comprimido dentro del neumático y mantener la presión del mismo. Debido a su baja permeabilidad al aire, el caucho isobuteno-isopropeno (o compuesto de caucho isobuteno-isopropeno halogenado) es el principal compuesto utilizado para el caucho. Ya que es una capa delgada, también se fabrica utilizando la calandria. El control mediante manómetro y el acabado superficial sin defectos son críticos para retener la presión del aire. El calandrado del revestimiento interior también es una operación continua. Se corta previamente la longitud apropiada de lámina de revestimiento interno para que esté lista para suuso en el proceso de fabricación del neumático.

Preparación de los Componentes de Ceja:

El componente de la ceja del neumático es un anillo no extensible compuesto que ancla las capas del cuerpo y asegura el neumático a la llanta de modo de que no se deslice o dañe el aro. El componente de la ceja del neumático incluye el anillo de alambre de acero, el material de relleno del vértice o ceja, el revestimiento o “chafer” que protege los componentes de la ceja formada por alambres, el revestimiento o “chipper” que protege la cara inferior y el revestimiento o “flipper” que ayuda a mantener la ceja en su lugar. El anillo de alambre para la ceja se conforma de un alambre de acero continuo cubierto por caucho y arrollado en diversos anillos continuos. El material del relleno de la ceja se conforma de un compuesto muy duro de caucho que se extruda a fin de formar una cuña. El anillo de alambre de la ceja y el material de relleno se ensamblan en una máquina sofisticada.La precisión de la circunferencia de la ceja es crítica. Si es demasiado chica, el montaje del neumático puede ser un problema, si es demasiado grande, el neumático podría salirse del aro con demasiada facilidad en situaciones de grandes cargas o fuertes virajes. Luego de verificar la circunferencia, el componente de la ceja está listo para la operación de ensamblado del neumático.

Operaciones de Extrusión de la Banda de Rodamiento y Cara del Neumático:

Los componentes de los neumáticos, tales como la banda de rodamiento, cara y vértice se preparan mediante el forzado del compuesto de caucho sin curar a través de un extrusor para darle forma a los perfiles de la banda de rodamiento o las caras del neumático. La extrusión es una de las operaciones más importantes en todo el proceso de fabricación de neumáticos ya que procesa la mayoría de los compuestos de caucho producidos desde la operación de mezclado y luego prepara diversos componentes para la operación final de ensamblado del neumático.El extrusor en un proceso de fabricación de neumáticos es un sistema del tipo tornillo que consiste principalmente en un cilindro extrusor y un cabezal extrusor. Primero, el compuesto de caucho se alimenta dentro del cilindro extrusor donde se somete a un proceso de calentamiento, mezclado y presurización. Luego, el compuesto de caucho fluye al cabezal del extrusor donde se conforma bajo presión. El extrusor moderno de alimentación en frío se encuentra controlado por computadora para una mayor precisión.

Extrusión de la Banda de Rodamiento del Neumático:

La banda de rodamiento del neumático, o la porción del mismo que se pone en contacto con la carretera, consiste en la banda de rodamiento propiamente dicha, el hombro de la banda de rodamiento y la base de la misma. Ya que existen por lo menos tres compuestos diferentes de caucho usados para formar este perfil completo de la banda de rodamiento, el sistema extrusor consiste en tres diferentes extrusores que comparte un cabezal extrusor. Los tres compuestos de caucho se extrudan simultáneamente desde diferentes extrusores y luego se fusionan en un cabezal extrusor compartido. El siguiente paso es a una terraja donde se determinan la forma y las dimensiones y luego a través de una línea larga de enfriamiento (de entre 30 a 60 metros de largo) para controlar aún más y estabilizar las dimensiones. Al final de la línea, la banda de rodamiento se corta de acuerdo con una longitud y peso específicos para que se ensamble el neumático.

Extrusión de la Cara del Neumático:

La cara del neumático se extruda en una forma similar al componente de la banda de rodamiento del neumático, sin embargo, su estructura y el compuesto utilizados son diferentes al de la banda de rodamiento. En algunas ocasiones, el proceso de extrusión de la cara puede ser más complicado, y pueden ser necesarios cuatro extrusores; por ejemplo, cuando se ensambla un neumático con caras blancas o con letras blancas sobre las caras.

Montaje del Neumático:

Finalmente, el neumático se encuentra listo para se ensamblado por una máquina altamente robotizada lo cual asegura la calidad y la eficacia. Se montan todos los componentes, conjuntos de cejas, cinturones para capas y revestimiento interno calandrados, secciones de banda de rodamiento y cara – y el proceso de ensamblado comienza.Un neumático radial típico se construye sobre un tambor plano en un proceso que consta de dos etapas. En la primera etapa, el revestimiento interno se envuelve alrededor de un tambor y la primera capa del cuerpo se coloca encima, seguida por la segunda capa del cuerpo. Los conjuntos de cejas se posicionan luego y se infla un saco inflable sobre el tambor y se empuja hacia adentro desde ambos extremos del tambor, forzando que las capas del cuerpo se tuerzan hacia arriba a fin de cubrir los conjuntos de cejas. Las secciones de la cara luego se presionan sobre ambos laterales.En la segunda etapa del proceso de construcción de un neumático, se utiliza otra máquina para aplicar los cinturones, las capas de nylon y la banda de rodamiento sobre la primera etapa. En este punto, el neumático todavía necesita el curado ya que no existe ningún dibujo de la banda de rodamiento sobre el mismo.

Curado del Neumático:

En este paso final, el curado tiene lugar a través de una serie de reacciones químicas. Asimismo, se moldean las caras y la banda de rodamiento. El curado del neumático es una operación en lotes a alta temperatura y a alta presión en la cual el neumático sin curar se ubica dentro de un molde a la temperatura especificada. Luego de que el molde se cierra, el compuesto de caucho fluye hacia adentro para moldear la forma y formar los detalles de la banda de rodamiento y la cara.El molde no puede ser abierto hasta que haya finalizado la reacción del curado.

Inspección del Neumático:

La inspección del neumático es la última etapa del proceso de fabricación del mismo, un importante paso en el cual se asegura la calidad tanto en desempeño como en seguridad. La inspección del neumático incluye:

Si el neumático pasa todas estas inspecciones rigurosas, es tiempo de que elcaucho toque el asfalto. Nuestro neumático está listo para ponerse en marcha.

• Recorte de la rebaba del molde y los micro venteos.• Inspección visual del aspecto y para la detección de defectos obvios.• Radiografiado para verificar la estructura interna y determinar la presencia de defectos.• Inspección de la durabilidad, uniformidad y equilibrio de peso del neumático.

Un buen neumático debe cumplir una serie de condiciones para su uso, estas condiciones son:

• Guiar: El

neumático guía al vehículo con precisión, sea cual sea el estado del suelo y las condiciones climáticas. La estabilidad de la trayectoria del vehículo depende del mantenimiento del rumbo del neumático.

• Sustentar: El

neumático sustenta al vehículo tanto cuando está parado como durante el rodaje y debe resistir a considerables transferencias de cargas en la aceleración y el frenado. Un neumático de coche sustenta más de 50 veces su peso.

• Durar: El neumático dura, es decir, conserva al mejor nivel

sus prestaciones durante millones de vueltas de ruedas. El desgaste del neumático depende de sus condiciones de utilización (carga, velocidad, estado del revestimiento del suelo, estado del vehículo, estilo de conducción, etc.) pero sobre todo de la calidad del contacto con el suelo. Así pues, la presión desempeña un papel de primera importancia. Cuanto mayor es la calidad del contacto con el suelo, más eficaz es el neumático con el paso del tiempo.

• Amortiguar: El

neumático absorbe el obstáculo y amortigua las irregularidades de la carretera asegurando el confort del conductor y de los pasajeros, así como la vida útil del vehículo. La principal característica del neumático es su gran flexibilidad, especialmente en la dirección vertical.

• Transmitir: El

neumático transmite los esfuerzos, la potencia útil del motor y los esfuerzos de frenado. La calidad de unos centímetros cuadrados en contacto con el suelo condiciona el nivel de transmisión de los esfuerzos.

• Rodar:Obviamente, el neumático permite al coche circular. Los neumáticos modernos son más regulares, más seguros, y ofrecen menos resistencia a la rodadura para incrementar el placer de la conducción.

Para identificar que neumático es el ideal para nuestro vehículo, el neumático tiene unos números y letras grabados en el, a ciontinuaciónse explicara el significado de estos números.

EJEMPLO DE NEUMATICO:

Compramos unos neumáticos MICHELIN PILOT EXALTO con la siguiente nomenclatura: 185/55 R15 82 V.

• MICHELIN: Es la marca registrada del fabricante.

• PILOT EXALTO: Es el modelo que distingue el tipo de neumático dentro de la gama del fabricante y su diseño de banda de rodadura.

• 185: Es el ancho del neumático en milímetros (mm).

• 55: El La relación de aspecto o perfil del neumático en tanto por cien, es decir el perfil tiene una medida del 55% del ancho del neumático en este caso 185mm, por lo tanto el tamaño del perfil es 101.75mm.

• R: Indica que el neumático es Radial.

• 15: Es el diámetro de la llanta en pulgadas (1pulgada = 2,54cm).

• 82: Es el índice de carga máxima por neumático.

• V: Es el código de velocidad máxima que soporta el neumático.

ÍNDICE DE CAPACIDAD DE CARGA MÁXIMA POR RUEDA (Kg.)

Índice Kg. Índice Kg. Índice Kg. Índice Kg. Índice Kg.

60 250 71 345 82 475 93 650 104 900

61 257 72 355 83 487 94 670 105 925

62 265 73 365 84 500 95 690 106 950

63 272 74 375 85 515 96 710 107 975

64 280 75 387 86 530 97 730 108 1000

65 290 76 400 87 545 98 750 109 1030

66 300 77 412 88 560 99 775 110 1060

67 307 78 425 89 580 100 800 111 1090

68 315 79 437 90 600 101 825 112 1120

69 325 80 450 91 615 102 850 113 1150

70 335 81 462 92 630 103 875 114 1180

CATEGORIA DE VELOCIDAD

Símbolo km/h

M 130

N 140

P 150

Q 160

R 170

S 180

T 190

H 210

V 240

Z >240

Aparte de la nomenclatura descrita anteriormente también se pueden encontrar estas:

RADIAL: Distingue la estructura radial de la cubierta.

TUBELESS: Término que define que el neumático es capaz de funcionar sin cámara de aire.

M+S: Indica que la banda de rodadura tiene un diseño invernal especialmente diseñado para funcionar sobre nieve.

REINFORCED: Indica que la cubierta esta robustecida para ser utilizada en vehículos industriales.

D.O.T.: (DEPARTAMET OF TRANSPORTATION) Es una sigla de certificación que reúnen las condiciones de seguridad requeridas en EEUU, Canadá y Australia. Si los neumáticos carecen de este indicativo no pueden ser vendidos en dichos países.

D.O.T. 022: Es el número de serie que identifica la fecha de fabricación. Las primeras cifras determinan la semana y la ultima el año de la década, en este caso se fabrico la 2da. semana del año 2002.

MAX LOAD: Indica la carga máxima en lbs, y la presión máxima en frío en PSI (1 lb = 0,453kg. ; 1 PSI = 0,0703 bar.)Ejemplo: 36 PSI = 2,5 bar. (kg./cm2) 44 PSI = 3 bar.

PLIES: Indica la composición de la carcasa, tanto en lo referente al material, como al número de telas real.

E3: Indica que la homologación a sido concedida por el organismo competente del país con la cifra 3, que en este caso es ITALIA.

02: Es el apéndice del reglamento n° 30 ó 54.

39504: Es el número de orden de la homologación.

MADE IN FRANCE: Indica el país en el que se a fabricado la cubierta.

TWI: Esta sigla esta situada en los contrafuertes de la cubierta a la altura de los indicadores de desgaste, (tread WearIndicator) que consiste en unos resaltes de goma de 1,6mm. que están situados en el fondo de los surcos principales de la banda de rodadura. Normalmente suelen haber 6 por flanco.

Con este proyecto e podido ver la importancia tan grande y a la vez la poca que le da la gente a los neumáticos en los

vehículos (sean cuales sean).Aun que parezcan simples son muy

complejos y han ido sufriendo mejoras a lo largo de los años. Espero que la gente

con este proyecto comprenda la importancia de los neumáticos.

Bibliografía:

• http://pruebas-de-neumaticos.popgom.es• http://www.urbanaemprendimientos.com/fabricacion%20neumatico.htm• http://www.michelin.es/• http://www.naikontuning.com/haslo_tu_mismo_en_tus_manos/nomenclatura

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