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Un neumático de bicicleta (o neumático en inglés británico) es un neumático que se coloca en la rueda de una bicicleta o vehículo similar. Estos neumáticos también se pueden usar en triciclos, sillas de ruedas y handbikes , frecuentemente para carreras . Los neumáticos de bicicleta proporcionan una importante fuente de suspensión , generan las fuerzas laterales necesarias para el equilibrio y el giro , y generan las fuerzas longitudinales necesarias para la propulsión y el frenado . Aunque el uso de un neumático neumático reduce considerablemente la resistencia a la rodadura en comparación con el uso de una rueda rígida o un neumático macizo, los neumáticos siguen siendo típicamente la segunda fuente más importante, después de la resistencia del viento (arrastre del aire) , de consumo de energía en una carretera llana. [ 1 ] El moderno neumático neumático desmontable para bicicleta contribuyó a la popularidad y eventual predominio de la bicicleta de seguridad . [ 2 ]
Los neumáticos de bicicleta también se utilizan en monociclos , triciclos , cuadriciclos , bicicletas tándem , triciclos de mano, remolques para bicicletas , bicicletas con remolque y sillas de ruedas . Las medidas de los neumáticos de bicicleta suelen regirse por la norma ISO 5775 .
Historia
Los primeros "neumáticos" de bicicleta eran bandas de hierro en las ruedas de madera de los velocípedos . [ 3 ] Posteriormente, se utilizaron neumáticos de caucho macizo en las bicicletas de rueda alta . [ 4 ] La primera patente para "ruedas de caucho" se concedió a Clément Ader en 1868. [ 5 ] En un intento por suavizar la marcha, también se probaron neumáticos de caucho con un núcleo hueco. [ 6 ]
El primer neumático práctico fue fabricado por John Boyd Dunlop en 1887 para la bicicleta de su hijo, con el fin de prevenir los dolores de cabeza que sufría al circular por caminos irregulares. (La patente de Dunlop fue posteriormente declarada inválida por su compatriota escocés Robert William Thomson debido a la existencia de tecnología previa ). A Dunlop se le atribuye haber comprendido que el caucho podía soportar el desgaste propio de un neumático sin perder su elasticidad. [ 7 ] Esto llevó a la fundación de Dunlop Pneumatic Tyre Co. Ltd. en 1889. En 1890, comenzó a añadir una resistente capa de lona al caucho para reducir los pinchazos. Los corredores adoptaron rápidamente el neumático por el aumento de velocidad y la mejor calidad de conducción que ofrecía.
Finalmente, en 1891, Édouard Michelin introdujo el neumático desmontable . Este se sujetaba a la llanta con abrazaderas, en lugar de pegamento, y podía retirarse para reemplazar o reparar la cámara de aire por separado. [ 2 ]
Fijación al borde
Se han desarrollado tres técnicas principales para fijar un neumático de bicicleta a una llanta : clincher , con alambre y tubular . [ 8 ] Originalmente, los neumáticos clincher no tenían alambre en los talones y la forma del talón se entrelazaba con una pestaña en la llanta, dependiendo de la presión del aire para mantener el talón del neumático en su lugar. Sin embargo, este tipo de neumático ya no se usa comúnmente y el término clincher se ha transferido al neumático moderno con alambre. En el resto de este artículo, se asumirá el uso moderno de la palabra clincher .
En un intento por ofrecer las mejores características de los métodos con alambre y tubulares, también se han ofrecido fijadores tubulares. [ 9 ]
Punto clave
La mayoría de los neumáticos de bicicleta son de tipo clincher , diseñados para usarse con llantas clincher. Estos neumáticos cuentan con un talón de alambre de acero o fibra de Kevlar que se acopla a las pestañas internas de la llanta. Una cámara de aire independiente y hermética, alojada dentro del neumático , refuerza la carcasa y mantiene el talón bloqueado. Una ventaja de este sistema es que la cámara de aire es fácilmente accesible para reparaciones o reemplazos.
La norma ISO 5775-2 define las designaciones para las llantas de bicicleta. Distingue entre
- Llantas de lados rectos (SS)
- Bordes tipo ganchillo (C)
- Llantas con cuentas en gancho (HB)
Las llantas tradicionales con aros de alambre eran de lados rectos. En la década de 1970, resurgieron varios diseños de "gancho" (también llamados "crochet") para asentar el talón del neumático en la llanta y mantenerlo en su lugar, [ 10 ] [ 11 ] dando como resultado el diseño moderno de clincher. Esto permite presiones de aire más altas ( 80–150 psi o 6–10 bar ) que las que eran posibles con los neumáticos antiguos con aros de alambre. En estos diseños, es el entrelazamiento del talón con las bridas de la llanta, y no el ajuste apretado o la resistencia al estiramiento del talón, lo que mantiene el neumático en la llanta y conserva la presión de aire. [ 12 ]
Algunos neumáticos con cámara se pueden usar sin cámara, en un sistema conocido como tubeless . Los neumáticos tubeless típicos tienen flancos y talones herméticos diseñados para maximizar el sellado entre el neumático y la llanta.
Tubular o cosido
Algunos neumáticos tienen forma de toroide y se fijan a las llantas tubulares con adhesivo. Las llantas tubulares están diseñadas con una sección transversal circular poco profunda en la que se asientan los neumáticos, en lugar de fijarse a las pestañas de la llanta mediante los talones, como ocurre en los neumáticos con cámara.
Proporcionar suspensión
La rigidez adecuada de la carcasa del neumático es necesaria para brindar soporte al ciclista, mientras que la suavidad y flexibilidad de la carcasa son deseables para la amortiguación. La mayoría de los neumáticos de bicicleta son neumáticos con cámara de aire; la rigidez de los neumáticos se controla fácilmente regulando la presión del aire en su interior. Los neumáticos sin aire utilizan un material elastomérico semisólido tipo esponja que elimina la pérdida de aire por pinchazos y fugas.
neumáticos
En un neumático neumático, el aire a presión se mantiene en el interior mediante una cámara de aire separada y relativamente impermeable, o bien mediante el neumático y la llanta, en un sistema sin cámara. Los neumáticos neumáticos ofrecen una amortiguación eficaz y una resistencia a la rodadura muy baja. Fueron el primer tipo de neumáticos inflados con aire, inventados con el propósito de brindar comodidad al ciclista, y fueron desarrollados por John Boyd Dunlop en 1888. [ 13 ]
Tubos
Un neumático con cámara tiene una cámara interior separada , hecha de caucho butílico , látex o TPU (poliuretano termoplástico) que proporciona una barrera relativamente hermética dentro del neumático. [ 14 ] La gran mayoría de los sistemas de neumáticos en uso son de tipo clincher, debido a la relativa simplicidad de las reparaciones y la amplia disponibilidad de cámaras de repuesto.
La mayoría de las cámaras de aire de las bicicletas son globos con forma de toroide , aunque algunas no lo son. Por ejemplo, las cámaras de aire de las bicicletas del servicio de bicicletas compartidas de Moscú son simplemente tubos de goma lo suficientemente largos como para enrollarse e insertarse en un neumático. [ 15 ]
Sin cámara
Los neumáticos sin cámara se utilizan principalmente en bicicletas de montaña debido a su capacidad de usar baja presión de aire para una mejor tracción sin sufrir pinchazos por pellizco. [ 16 ] Los neumáticos sin cámara funcionan de manera similar a los neumáticos con cámara, ya que el talón del neumático está diseñado específicamente para encajar en una llanta sin cámara correspondiente, pero sin cámara de aire. El aire se infla directamente en el neumático y, una vez "bloqueado" en la llanta, el sistema es hermético. A menudo se inyectan selladores líquidos en los neumáticos sin cámara para mejorar el sellado y evitar fugas causadas por pinchazos. Una ventaja es que los pinchazos por pellizco son menos comunes en un sistema sin cámara porque requieren un agujero en la carcasa del neumático, no solo en la cámara de aire. Una desventaja es que el aire puede escaparse si el bloqueo del talón se ve comprometido por una fuerza lateral excesiva sobre el neumático o por la deformación de la llanta/neumático debido a un fuerte impacto con un objeto.
Los neumáticos sin cámara requieren llantas compatibles con este sistema, que no permiten que el aire escape por donde se conectan los radios y tienen una ranura de forma diferente para que se asiente el talón del neumático.
Carretera sin cámara
En 2006, Shimano y Hutchinson introdujeron un sistema tubeless para bicicletas de carretera. [ 17 ] Los neumáticos tubeless aún no han logrado una aceptación popular en las carreras de carretera debido a la falta de patrocinio, la tradición de usar neumáticos tubulares y el hecho de que, incluso sin la cámara, el peso combinado de las llantas y neumáticos tubeless es mayor que el de los juegos de ruedas de neumáticos tubulares de gama alta. [ 18 ] Los neumáticos tubeless de carretera están ganando popularidad entre los ciclistas para quienes los beneficios justifican los costos. [ 19 ] Los neumáticos tubeless de carretera tienden a ser mucho más ajustados que los neumáticos tradicionales con cámara, lo que hace que el montaje y desmontaje del neumático sea más difícil.
neumáticos sin aire
Los neumáticos sin aire se usaban antes del desarrollo de los neumáticos neumáticos, apareciendo en los velocípedos hacia 1869. [ 20 ] [ 21 ] Su desarrollo continúa con el fin de resolver el problema de la pérdida de presión de aire, ya sea por un pinchazo o por permeabilidad. Ejemplos modernos de neumáticos sin aire para bicicletas incluyen la rueda Energy Return de BriTek, [ 22 ] un neumático sin aire para bicicleta de Bridgestone , [ 23 ] el neumático que se muestra a la derecha en una Mobike, y los neumáticos macizos que se comentan más adelante. Aunque los neumáticos sin aire modernos son mejores que los primeros, la mayoría ofrecen una conducción incómoda y pueden dañar la rueda o la bicicleta. [ 14 ]
Sólido
La forma más común de neumático sin aire es simplemente el neumático macizo . Además del caucho macizo, también se ofrecen neumáticos macizos hechos de poliuretano [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] o espuma microcelular [ 29 ] para una prevención total de pinchazos. Sin embargo, se pierde gran parte de la deseable calidad de suspensión del neumático neumático y la calidad de la conducción se ve afectada. [ 30 ]
Muchos sistemas de bicicletas compartidas utilizan estos neumáticos para reducir el mantenimiento, y algunos ejemplos de neumáticos macizos incluyen los disponibles de Greentyre, [ 31 ] Puncture Proof Tyres Ltd, KIK-Reifen, Tannus, [ 31 ] Hutchinson , [ 32 ] y Specialized . [ 33 ]
Construcción
Los neumáticos de bicicleta constan de una carcasa de tela impregnada de caucho , también llamada banda de rodadura, con caucho adicional, denominado dibujo, en la superficie que entra en contacto con la carretera. En el caso de los neumáticos con cámara, la carcasa envuelve dos talones, uno en cada borde.
Caja
La carcasa de los neumáticos de bicicleta está hecha de tela, generalmente nailon , aunque también se han utilizado algodón y seda . Esta carcasa proporciona la resistencia a la deformación necesaria para contener la presión interna del aire, a la vez que mantiene la flexibilidad suficiente para adaptarse a la superficie del terreno. El número de hilos de la tela influye en el peso y el rendimiento del neumático; un mayor número de hilos mejora la calidad de la conducción y reduce la resistencia a la rodadura, aunque a costa de la durabilidad y la resistencia a los pinchazos.
Capa diagonal
Las fibras de la tela en la mayoría de los neumáticos de bicicleta no están tejidas juntas, sino que se mantienen en capas separadas para que puedan moverse con mayor libertad y reducir el desgaste y la resistencia a la rodadura. Además, suelen estar orientadas en diagonal, formando capas sesgadas. [ 34 ]
Capa radial
Se ha intentado utilizar la construcción radial, y ejemplos de ello son Panasonic en la década de 1980 y Maxxis en la década de 2010, [ 34 ] pero a menudo se ha comprobado que proporciona características de manejo indeseables. [ 30 ]
Pisada
La banda de rodadura es la parte del neumático que entra en contacto con el suelo para proporcionar agarre y proteger la carcasa del desgaste.
- Compuesto
La banda de rodadura está hecha de caucho natural y sintético que a menudo incluye rellenos como negro de humo , que le da su color característico, y sílice . [ 35 ] El tipo y la cantidad de relleno se seleccionan en función de características como el desgaste, la tracción (en seco y mojado), la resistencia a la rodadura y el coste. Se pueden añadir aceites y lubricantes como suavizantes. [ 35 ] El azufre y el óxido de zinc facilitan la vulcanización . [ 35 ] Algunos neumáticos tienen una banda de rodadura de doble compuesto que es más resistente en el centro y con mayor agarre en los bordes. [ 14 ] Muchos neumáticos modernos están disponibles con bandas de rodadura en una variedad o combinación de colores. [ 36 ] [ 37 ] Se han desarrollado neumáticos de carreras de carretera con diferentes compuestos de banda de rodadura para la parte delantera y trasera, intentando así proporcionar más tracción en la parte delantera y menor resistencia a la rodadura en la trasera. [ 38 ]
- Patrón
Las bandas de rodadura se sitúan en algún punto del espectro, desde lisas hasta con tacos. Las bandas de rodadura lisas están diseñadas para su uso en carretera, donde el dibujo de la banda de rodadura ofrece poca o ninguna mejora en la tracción. [ 14 ] Sin embargo, muchos neumáticos que de otro modo serían lisos tienen un dibujo de banda de rodadura ligero, debido a la creencia errónea común de que un neumático liso será resbaladizo en condiciones húmedas. Las bandas de rodadura con tacos están diseñadas para su uso fuera de carretera, donde la textura de la banda de rodadura puede ayudar a mejorar la tracción en superficies blandas. Muchas bandas de rodadura son omnidireccionales (el neumático se puede instalar en cualquier orientación), pero algunas son unidireccionales y están diseñadas para orientarse en una dirección específica. Algunos neumáticos, especialmente para bicicletas de montaña , tienen una banda de rodadura diseñada para la rueda delantera o la trasera. [ 39 ] Se ha desarrollado un dibujo de banda de rodadura especial, con pequeños hoyuelos , para reducir la resistencia del aire. [ 40 ]
- Perfil
El perfil de la banda de rodadura suele ser circular, coincidiendo con la forma de la carcasa interior y permitiendo que el neumático ruede hacia los lados cuando la bicicleta se inclina para girar o mantener el equilibrio. En ocasiones, se utilizan perfiles más cuadrados en neumáticos de bicicleta de montaña y neumáticos de fantasía diseñados para parecerse a los neumáticos lisos de carreras de automóviles, [ 41 ] como en las bicicletas de caballito .
Talón
El talón de los neumáticos con cámara debe estar fabricado con un material que se estire muy poco para evitar que el neumático se expanda y se salga de la llanta debido a la presión interna del aire.
- Cable
En los neumáticos económicos se utilizan cuentas de alambre de acero. Aunque no se pueden doblar, a menudo se pueden retorcer para formar tres aros más pequeños. [ 42 ]
- Kevlar
Las perlas de Kevlar se utilizan en neumáticos de alta gama y también se conocen como "plegables". No deben usarse en llantas de flanco recto, ya que podrían desprenderse.
Pared lateral
La pared lateral de la carcasa, la parte que no está destinada a entrar en contacto con el suelo, puede recibir uno de varios tratamientos.
- Muro de chicles
Los neumáticos con flancos de caucho natural se denominan "de pared de goma". El caucho natural de color tostado carece de negro de humo para disminuir la resistencia a la rodadura, ya que su resistencia adicional al desgaste no es necesaria en el flanco. [ 43 ]
- Pared de piel
Los neumáticos con muy poca goma, o ninguna, que recubre el flanco se denominan de "pared de piel". Esto reduce la resistencia a la rodadura al disminuir la rigidez del flanco, a costa de reducir la protección contra daños. [ 44 ]
Variaciones
Resistencia a la perforación
Algunos neumáticos incluyen una capa adicional entre la banda de rodadura y la carcasa (como se muestra en la sección transversal de la imagen superior) para ayudar a prevenir pinchazos, ya sea por su resistencia o simplemente por su grosor. Estas capas adicionales suelen estar asociadas a una mayor resistencia a la rodadura. [ 45 ]
tachuelas
Se pueden incrustar clavos metálicos en la banda de rodadura de los neumáticos con tacos para mejorar la tracción sobre hielo. [ 46 ] Los neumáticos con clavos económicos utilizan clavos de acero, mientras que los neumáticos más caros utilizan clavos de carburo más duraderos . [ 47 ] Se ha desarrollado una banda de rodadura con tacos que se acopla a un neumático liso sin clavos para facilitar la transición entre los dos tipos de neumáticos. [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]
Pensativo
Algunos neumáticos tienen una tira reflectante en sus flancos para mejorar la visibilidad nocturna. Otros tienen material reflectante incrustado en la banda de rodadura. [ 37 ]
Aerodinámica
Además del patrón de banda de rodadura con hoyuelos mencionado anteriormente, al menos un neumático tiene un "ala" adicional para cubrir el espacio entre el flanco del neumático y la llanta y reducir la resistencia. [ 52 ]
Uso en interiores
Al menos un neumático de bicicleta moderno ha sido diseñado específicamente para su uso en interiores sobre rodillos o máquinas de entrenamiento . Minimiza el desgaste excesivo que sufren los neumáticos tradicionales en este entorno y no es apto para su uso sobre pavimento. [ 53 ]
Parte delantera y trasera diferentes
Además de los diferentes diseños de banda de rodadura disponibles en algunos neumáticos de bicicleta de montaña mencionados anteriormente, existen juegos de neumáticos delanteros y traseros para bicicletas de carretera con diferentes diseños de banda de rodadura, compuestos y tamaños para las ruedas delanteras y traseras. [ 54 ] Otros escenarios implican reemplazar un neumático dañado y dejar el otro sin cambios.
Autoinflable
Se han desarrollado neumáticos de bicicleta que se inflan solos a medida que ruedan hacia adelante. [ 55 ] [ 56 ]
Modular
Los neumáticos de bicicleta se han desarrollado de forma que se puedan colocar y quitar diferentes bandas de rodadura. Esto permite disponer de la tracción adicional de los neumáticos con clavos solo cuando es necesario y evitar la resistencia a la rodadura adicional en otros casos. [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]
Parámetros
Tamaños
Las designaciones modernas de tamaño de neumáticos (por ejemplo, "37-622", también conocidas como ETRTO) están definidas por la norma internacional ISO 5775 , junto con las designaciones correspondientes de tamaño de llanta (por ejemplo, "622×19C"). Todavía se utilizan las designaciones antiguas en inglés (pulgadas, por ejemplo, "28 × 1 + 5/8 × 1 + 3/8 " ) y en francés ( métrico , por ejemplo, "700×35C"), pero pueden resultar ambiguas .
El diámetro del neumático debe coincidir con el diámetro de la llanta, pero el ancho del neumático solo tiene que estar dentro del rango de anchos apropiados para el ancho de la llanta, [ 61 ] sin exceder las holguras permitidas por el cuadro, los frenos y cualquier accesorio como guardabarros. Los diámetros varían desde un gran 910 mm, para monociclos de turismo , hasta un pequeño 125 mm, para esquí sobre ruedas . [ 62 ] Los anchos varían desde un estrecho 18 mm hasta un ancho 119 mm para el Surly Big Fat Larry. [ 63 ]
neumáticos ligeros
Los neumáticos ligeros tienen un tamaño que oscila entre 3/4 y 1 + 1/8 pulgadas ( 19 a 29 mm ) de ancho.
Neumáticos de peso medio o semiesféricos
Los neumáticos de peso medio o semiesféricos tienen un tamaño que oscila entre 1 + 1/8 y 1 + 3/4 pulgadas ( 29 a 44 mm ) de ancho.
neumáticos de globo
Un neumático tipo globo es un tipo de neumático ancho, de gran volumen y baja presión que apareció por primera vez en las bicicletas cruiser en los EE. UU. en la década de 1930. Suelen tener un ancho de 2 a 2,5 pulgadas (51 a 64 mm) .
En la década de 1960, Raleigh fabricó su RSW 16 de ruedas pequeñas con neumáticos de globo [ 64 ] para que tuviera una conducción suave como la de la bicicleta Moulton con suspensión completa . Otros fabricantes adoptaron la misma idea para sus propias bicicletas de ruedas pequeñas. Algunos ejemplos son la bicicleta plegable Bootie fabricada en Stanningley (Reino Unido) , la Commuter de la Co-operative Wholesale Society (CWS) y la Trusty Spacemaster.
Neumáticos de gran tamaño
Un neumático de tamaño plus tiene un ancho típico de 2,5 a 3,25 pulgadas (64 a 83 mm) . Hay tres diámetros de asiento de talón disponibles: 559 mm para 26+ , 584 mm para 27,5+ ( 650B+ ) y 622 mm para 29+ . Cubren el espacio entre los neumáticos de globo y los neumáticos anchos. [ 65 ]
neumáticos anchos
Un neumático ancho es un tipo de neumático de bicicleta de gran tamaño, generalmente de 3,8 pulgadas (97 mm) o más y con llantas de 2,6 pulgadas (66 mm) o más anchas, diseñado para ejercer poca presión sobre el suelo y permitir la conducción en terrenos blandos e inestables, como nieve, arena, pantanos y barro. [ 66 ]
Desde la década de 1980, se han utilizado neumáticos anchos de 3,8 a 5 pulgadas (97 a 127 mm) y diámetros similares a los de las ruedas de bicicleta convencionales en las " fatbikes " y bicicletas todoterreno diseñadas para circular en nieve y arena. [ 67 ] [ 68 ]
Presión de inflación
La presión de inflado de los neumáticos de bicicleta varía desde 4,5 psi (0,31 bar ; 31 kPa ) para neumáticos de fat bike en nieve [ 69 ] hasta 220 psi (15 bar; 1,5 MPa) para neumáticos tubulares de pista de carreras. [ 70 ] La presión máxima recomendada de los neumáticos suele estar estampada en el flanco, indicada como "Presión máxima" o "Inflar a..." o, a veces, expresada como un rango como " 5–7 bar (73–102 psi; 500–700 kPa) ". Disminuir la presión tiende a aumentar la tracción y a hacer la conducción más cómoda, mientras que aumentarla tiende a hacerla más eficiente y a disminuir las posibilidades de sufrir pinchazos por pellizco. [ 71 ]
Una guía publicada para la presión de inflado de las cubiertas con cámara es elegir el valor para cada rueda que produzca una reducción del 15 % en la distancia entre la llanta y el suelo cuando está cargada (es decir, con el ciclista y la carga) en comparación con cuando está descargada. Presiones inferiores a este valor conllevan una mayor resistencia a la rodadura y una mayor probabilidad de pinchazos por pellizco. Presiones superiores a este valor conllevan una menor resistencia a la rodadura en el propio neumático, pero una mayor disipación total de energía causada por la transmisión de vibraciones a la bicicleta y, especialmente, al ciclista, que experimentan histéresis elástica . [ 72 ] [ 73 ]
Las cámaras de aire no son completamente impermeables al aire y pierden presión lentamente con el tiempo. Las cámaras de aire de butilo mantienen mejor la presión que las de látex. [ 74 ] Los neumáticos inflados con bombonas de dióxido de carbono (que se utilizan a menudo para reparaciones en carretera) o helio (que se utiliza ocasionalmente para carreras de pista de élite) pierden presión más rápidamente, porque el dióxido de carbono, a pesar de ser una molécula relativamente grande, es ligeramente soluble en caucho, [ 75 ] y el helio es un átomo muy pequeño que pasa rápidamente a través de cualquier material poroso.
Al menos un sistema público de bicicletas compartidas , Santander Cycles de Londres , está inflando los neumáticos con nitrógeno , en lugar de aire común , que ya contiene un 78 % de nitrógeno, en un intento de mantener los neumáticos a la presión de inflado adecuada durante más tiempo, [ 76 ] aunque la eficacia de esto es discutible. [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]
Efecto de la temperatura
Dado que el volumen de gas y el gas mismo dentro de un neumático no se alteran significativamente por un cambio de temperatura, la ley de los gases ideales establece que la presión del gas debe ser directamente proporcional a la temperatura absoluta . Por lo tanto, si un neumático se infla a una presión manométrica de 4,00 bar (400 kPa; 58,0 psi) a temperatura ambiente , 20 °C (68 °F) , la presión manométrica aumentará a 4,34 bar (434 kPa; 62,9 psi) (+8,5 %) a 40 °C (104 °F) y disminuirá a 3,66 bar (366 kPa; 53,1 psi) (-8,5 %) a 0 °C (32 °F) .
En el ejemplo anterior, una diferencia del 7,0 % en la temperatura absoluta resultó en una diferencia del 8,5 % en la presión de los neumáticos. Esto es resultado de la diferencia entre la presión manométrica y la presión absoluta . Para presiones de inflado bajas, esta distinción es más importante, ya que la ley de los gases ideales se aplica a la presión absoluta, incluida la presión atmosférica. Por ejemplo, si un neumático de bicicleta de ruedas anchas se infla a una presión manométrica de 0,50 bar (50 kPa; 7,3 psi) a temperatura ambiente de 20 °C (68 °F) y luego la temperatura disminuye a -10 °C (14 °F) (una disminución del 10 % en la temperatura absoluta), la presión absoluta de 1,50 bar (150 kPa; 21,8 psi) disminuirá en un 10 % a 1,35 bar (135 kPa; 19,6 psi) , lo que se traduce en una disminución del 30 % en la presión manométrica, a 0,35 bar (35 kPa; 5,1 psi) .
Efecto de la presión atmosférica
La presión neta del neumático es la diferencia entre la presión interna de inflado y la presión atmosférica externa , 1 bar (100 kPa; 15 psi) , y la mayoría de los manómetros de neumáticos indican esta diferencia. Si un neumático se infla a 4 bar (400 kPa; 58 psi) a nivel del mar , la presión interna absoluta sería de 5 bar (500 kPa; 73 psi) (+25%), y esta es la presión que el neumático tendría que contener si se trasladara a un lugar sin presión atmosférica, como el vacío del espacio libre . A la mayor altitud de los vuelos comerciales, 12 000 metros (39 000 pies) , la presión atmosférica se reduce a 0,2 bar (20 kPa; 2,9 psi) , y ese mismo neumático tendría que contener 4,8 bar (480 kPa; 70 psi) (+20%).
Efecto sobre el estrés de la canal
Los neumáticos de bicicleta son esencialmente recipientes a presión toroidales de paredes delgadas y si la carcasa se trata como un material homogéneo e isotrópico , entonces la tensión en la dirección toroidal (tensión longitudinal o axial si el neumático se considera un cilindro largo) se puede calcular como: [ 80 ] [ 81 ]
- ,
dónde:
- p es la presión manométrica interna
- r es el radio interior menor de la carcasa.
- t es el espesor de la canal
La tensión en la dirección poloidal (tensión circunferencial o de aro si el neumático se considera un cilindro largo) es más compleja, ya que varía alrededor de la circunferencia menor y depende de la relación entre los radios mayor y menor, pero si el radio mayor es mucho mayor que el radio menor, como en la mayoría de los neumáticos de bicicleta donde el radio mayor se mide en cientos de mm y el radio menor en decenas de mm, entonces la tensión en la dirección poloidal es cercana a la tensión circunferencial de los recipientes a presión cilíndricos de paredes delgadas: [ 80 ] [ 81 ]
- .
En realidad, por supuesto, la carcasa del neumático no es homogénea ni isotrópica, sino que es un material compuesto con fibras incrustadas en una matriz de caucho, lo que complica aún más las cosas.
Ancho de la llanta
Aunque no es estrictamente un parámetro del neumático, el ancho de la llanta en la que se monta un neumático determinado influye en el tamaño y la forma de la zona de contacto, y posiblemente en la resistencia a la rodadura y las características de manejo. [ 82 ] La Organización Técnica Europea de Neumáticos y Llantas (ETRTO) publica una guía de anchos de llanta recomendados para diferentes anchos de neumático: [ 83 ]
En 2006, se amplió para permitir neumáticos anchos de hasta 50 mm en llantas de 17C y 62 mm en llantas de 19C. [ 84 ] Idealmente, el ancho del neumático debería ser de 1,8 a 2 veces el ancho de la llanta, pero una relación de 1,4 a 2,2 debería funcionar, e incluso 3 para llantas con gancho. [ 85 ]
Presión de los neumáticos en función del ancho
Mavic recomienda presiones máximas además del ancho de la llanta, [ 86 ] y Schwalbe recomienda presiones específicas:
Los neumáticos de fatbike de 100 a 130 mm (4 a 5 pulgadas) de ancho se montan normalmente en llantas de 65 a 100 mm. [ 87 ]
Fuerzas y momentos generados
Los neumáticos de las bicicletas generan fuerzas y momentos entre la llanta y el pavimento que pueden afectar al rendimiento, la estabilidad y la maniobrabilidad de la bicicleta.
Fuerza vertical
La fuerza vertical generada por un neumático de bicicleta es aproximadamente igual al producto de la presión de inflado y el área de contacto. [ 88 ] En realidad, suele ser ligeramente mayor debido a la pequeña pero finita rigidez de los flancos.
La rigidez vertical, o tasa de elasticidad , de un neumático de bicicleta, al igual que ocurre con los neumáticos de motocicleta y automóvil, aumenta con la presión de inflado. [ 89 ]
Resistencia a la rodadura
La resistencia a la rodadura es una función compleja de la carga vertical, la presión de inflado, el ancho del neumático, el diámetro de la rueda, los materiales y métodos utilizados para construir el neumático, la rugosidad de la superficie sobre la que rueda y la velocidad a la que rueda. [ 1 ] Los coeficientes de resistencia a la rodadura pueden variar de 0,002 a 0,010, [ 1 ] [ 70 ] [ 90 ] [ 91 ] y se ha encontrado que aumentan con la carga vertical, la rugosidad de la superficie y la velocidad. [ 1 ] [ 92 ] Por el contrario, el aumento de la presión de inflado (hasta un límite), los neumáticos más anchos (en comparación con neumáticos más estrechos a la misma presión y del mismo material y construcción), [ 93 ] las ruedas de mayor diámetro, [ 94 ] las capas de carcasa más delgadas y el material de la banda de rodadura más elástico tienden a disminuir la resistencia a la rodadura.
Por ejemplo, un estudio realizado en la Universidad de Oldenburg encontró que los neumáticos Schwalbe Standard GW HS 159, todos con un ancho de 47 mm y una presión de inflado de 300 kPa (3,0 bar; 44 psi) , pero fabricados para llantas de varios diámetros, tenían las siguientes resistencias a la rodadura: [ 95 ]
El autor del artículo citado concluye, basándose en los datos presentados en el mismo, que Crr es inversamente proporcional a la presión de inflado y al diámetro de la rueda.
Si bien aumentar la presión de inflado tiende a disminuir la resistencia a la rodadura al reducir la deformación del neumático, en superficies irregulares, aumentar dicha presión tiende a incrementar la vibración que experimentan la bicicleta y el ciclista, donde esa energía se disipa en su deformación, que no es perfectamente inelástica. Por lo tanto, dependiendo de la multitud de factores involucrados, aumentar la presión de inflado puede conllevar una mayor disipación total de energía y, en consecuencia, una menor velocidad o un mayor consumo de energía. [ 96 ]
Fuerza de giro y empuje de la inclinación
Al igual que otros neumáticos, los neumáticos de bicicleta generan una fuerza de giro que varía con el ángulo de deslizamiento y un empuje de inclinación que varía con el ángulo de inclinación . Estas fuerzas han sido medidas por varios investigadores desde la década de 1970, [ 97 ] [ 98 ] y se ha demostrado que influyen en la estabilidad de la bicicleta. [ 99 ] [ 100 ]
Momentos
Los momentos generados en la zona de contacto por un neumático incluyen el par de autoalineación asociado a la fuerza de giro, el par de torsión asociado al empuje de inclinación, ambos alrededor de un eje vertical, y un momento de vuelco alrededor del eje de balanceo de la bicicleta. [ 101 ]
Véase también
Referencias
- ^ Wilson , David Gordon ; Jim Papadopoulos (2004). Ciencia del ciclismo (Tercera ed.). La prensa del MIT. págs. 215-235 . ISBN 0-262-73154-1. Consultado el 5 de junio de 2026.
Los coeficientes de resistencia a la rodadura de los neumáticos de bicicleta para superficies lisas se consideran generalmente entre 0,002 y 0,010.
- 1 2 Herlihy, David V. (2004). La historia de la bicicleta . Yale University Press. pág. 252. ISBN 0-300-10418-9. Consultado el 5 de junio de 2026.
A medida que la seguridad de los neumáticos neumáticos ganaba popularidad, el deporte generó un interés popular sin precedentes.
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Enlaces externos
- Reparar un neumático pinchado
- ruedas de bicicleta
- Llantas