Temas de Mecánica: Neumático para motocicletas

¿Cuál es la misión de un neumático?

Si te lo has preguntado la respuesta suele ser algo sencilla, pues el neumático (llanta)  tiene por así decirlo dos misiones que cumplir:


La primera de ellas, la de Permitir la transferencia de la fuerza conductora o fuerza de frenado al suelo; y la segunda, la de Generar las fuerzas laterales necesarias para mantener la motocicleta en equilibrio en una curva o a lo largo de una trayectoria curvilínea ejemplo de llo podría ser las generadas al evitar un obstáculo o para negociar una curva tipo S. Ahora intentaremos entender como se genera la fuerza lateral y cual tiene que ser su valor cuando la motocicleta esta efectuando un giro a velocidad constante y que de parámetros depende. 

Es fácil de entender que la fuerza lateral depende de la carga vertical aplicada a la rueda. Grandes cargas verticales provocan grandes fuerzas laterales. Entender la dependencia de la fuerza lateral sobre el ángulo de cámara y el deslizamiento lateral del neumático es menos intuitivo. 

La fuerza lateral también depende de dos parámetros mas que los motoristas conocen muy bien: la presión del neumático y la temperatura de este en condiciones de trabajo. 

Cuando la rueda esta inclinada, la partícula de goma que a través de la huella no sigue el camino que seguiría  si no hubiese contacto neumático-suelo. Debido a que hay un contacto con el suelo, la partícula se ve obligada a seguir un camino diferente, por lo tanto el contacto con el suelo provoca una deformación en la carcasa del neumático; esta deformación genera una fuerza lateral que incrementa cuando el ángulo de cámara incrementa. 

Entender mejor este fenómeno ayuda a ver el porque del perfil de los neumáticos de motocicletas, si fuera metálico la huella de contacto seria un punto, sin deformación en la carcasa y por lo tanto sin fuerza lateral debido al ángulo de cámara.


La fuerza de la cámara depende del perfil y dimensiones de la huella de contacto. La huella de contacto depende de las características geométricas del neumático y la rigidez lateral/radial de la carcasa. 

Ahora consideraremos el efecto del deslizamiento lateral llamado side-slip angle. Este es el ángulo entre la dirección delantera y el plano central de la rueda. La huella de contacto es asimetrica cuando hay deslizamiento lateral. En la primera parte de la huella de contacto las partículas de goma tienden a seguir la velocidad de dirección  pero desde que la velocidad de dirección no coincide con el plano de la rueda, las partículas localizadas dentro de la huella de
contacto son deformadas respecto a la carcasa. Esta es la huella de contacto con adherencia. Cuando la deformación es un poco mas grande, las fuerzas elásticas debidas a la deformación de la goma son mas grandes que la fuerza adherente por lo que las partículas de goma empiezan a deslizar. Esto es la huella de contacto de deslizamiento. La presión integral de la huella de contacto nos da la fuerza lateral debido al deslizamiento lateral. 

Y estos algunos datos sobre los neumáticos, llanta, llantas, que podemos encontrar en este documento.