Neumático

Las aeronaves, las bicicletas y diversas aplicaciones industriales tienen requisitos de diseño específicos.

• neumáticos de aviónEstán diseñados para aterrizar en superficies pavimentadas y dependen de su tren de aterrizaje para absorber el impacto del aterrizaje. Para conservar el peso y el espacio requeridos, suelen ser pequeños en proporción al vehículo que soportan. La mayoría son de construcción radial. Están diseñados para una carga máxima cuando la aeronave está estacionaria, aunque las cargas laterales durante el aterrizaje son un factor importante. ^{[ 40 ]} Aunque el aquaplaning es una preocupación para los neumáticos de aeronaves, suelen tener ranuras circunferenciales y no ranuras ni laminillas laterales . ^{[ 41 ]} Algunas aeronaves ligeras emplean neumáticos de tundra de gran diámetro y baja presión para aterrizar en superficies no preparadas en áreas silvestres. ^{[ 42 ]}
• Los neumáticos de bicicleta pueden diseñarse para circular por carreteras o terrenos sin pavimentar y pueden montarse en vehículos con más de dos ruedas. Hay tres tipos principales: clincher , con alambre y tubular . ^{[ 43 ]} La mayoría de los neumáticos de bicicleta son clincher y tienen un talón que presiona contra la llanta. Una cámara de aire proporciona la presión de aire y la presión de contacto entre el talón y la llanta. ^{[ 44 ]} La norma que regula el tamaño de los neumáticos es la ISO 5775 .
• Los neumáticos industriales se utilizan en vehículos como carretillas elevadoras, tractores, excavadoras, apisonadoras y cargadoras de cangilones. Los que se usan en superficies lisas tienen una banda de rodadura lisa, mientras que los que se usan en superficies blandas suelen tener un dibujo de banda de rodadura más pronunciado. ^{[ 45 ]} Algunos neumáticos industriales son macizos o están rellenos de espuma. ^{[ 46 ]}
• Los neumáticos de motocicleta proporcionan tracción, resisten el desgaste, absorben las irregularidades de la superficie y permiten que la motocicleta gire mediante el contramanillar . El contacto de ambos neumáticos con el suelo afecta la seguridad, el frenado, el consumo de combustible, el ruido y la comodidad del conductor. ^{[ 47 ]}
• Si bien la mayoría de los trenes ferroviarios utilizan ruedas de acero, existen algunos metros con neumáticos de caucho , que utilizan neumáticos de caucho además de las ruedas de acero.

Tras el anuncio de Consumer Reports en 1968 sobre la superioridad del diseño radial, los neumáticos radiales iniciaron un ascenso imparable en la cuota de mercado, alcanzando el 100% del mercado norteamericano en la década de 1980. ^{[ 22 ]} La tecnología de neumáticos radiales es ahora el diseño estándar para prácticamente todos los neumáticos de automóviles, pero se han utilizado otros métodos. ^{[ 28 ]}

La construcción de neumáticos radiales (o de capas radiales) utiliza cordones de capas de carrocería que se extienden en línea recta a través de la banda de rodadura de talón a talón, de modo que los cordones se colocan aproximadamente en ángulo recto con respecto a la línea central de la banda de rodadura y paralelos entre sí, así como cinturones estabilizadores directamente debajo de la banda de rodadura. Las capas generalmente están hechas de nailon, poliéster o acero, y los cinturones de acero, fibra de vidrio o Kevlar . ^{[ 48 ] [ 49 ]} La huella del neumático, más ancha que la de un neumático diagonal, y los flancos flexibles proporcionan un mejor agarre en las curvas, y sus cinturones circunferenciales lo estabilizan. Las ventajas de esta construcción sobre la de un neumático diagonal son muchas, incluyendo una mayor vida útil de la banda de rodadura, mejor control de la dirección, menor resistencia a la rodadura , mejor economía de combustible, desgaste más uniforme, mayor resistencia al calor, menos reventones y una conducción más estable y cómoda a alta velocidad. Las desventajas, además de un costo más alto que el de los neumáticos diagonales, son una conducción más dura a bajas velocidades y, en general, un peor rendimiento en terrenos irregulares. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 28 ]} Los neumáticos radiales también se ven raramente en diámetros mayores de 42 pulgadas, ya que son difíciles de fabricar. ^{[ 52 ]}

La construcción de neumáticos diagonales (o de capas cruzadas) utiliza cordones de capas de la carcasa que se extienden diagonalmente de talón a talón, generalmente en ángulos de entre 30 y 40 grados con respecto a la dirección de desplazamiento. ^{[ 53 ]} Las capas sucesivas se colocan en ángulos opuestos, formando un patrón entrecruzado al que se aplica la banda de rodadura. Este diseño es resistente a la deformación de los flancos y a los pinchazos (y a la expansión de los pinchazos, o "división por torsión") y, por lo tanto, duradero en un uso severo. ^{[ 54 ]} Dado que la banda de rodadura y los flancos comparten sus capas de la carcasa, la carcasa del neumático se flexiona como un todo, lo que proporciona la principal ventaja de esta construcción: mejor tracción y un movimiento más suave en superficies irregulares, con una mayor tendencia a adaptarse a terrenos rocosos y a expulsar el barro y la arcilla, especialmente porque el caucho suele ser de un compuesto más blando que el utilizado en los neumáticos radiales. Sin embargo, esta conformidad aumenta la resistencia a la rodadura de un neumático diagonal, y su rigidez permite menor control, tracción y comodidad a velocidades más altas, mientras que el cizallamiento entre sus capas superpuestas causa fricción que genera calor. ^{[ 50 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 28 ]} Aun así, los neumáticos diagonales se benefician de una estructura más simple y, por lo tanto, cuestan menos que los radiales de tamaño similar, y siguen utilizándose en maquinaria pesada y vehículos todoterreno, aunque el mercado de movimiento de tierras se ha decantado por los radiales. ^{[ 28 ] [ 57 ]}

Un neumático diagonal con cinturón comienza con dos o más capas diagonales a las que se adhieren cinturones estabilizadores directamente debajo de la banda de rodadura. Esta construcción proporciona una conducción más suave, similar a la de un neumático diagonal convencional, a la vez que reduce la resistencia a la rodadura debido a que los cinturones aumentan la rigidez de la banda de rodadura. El diseño fue introducido por Armstrong, mientras que Goodyear lo popularizó con el neumático de marca registrada " Polyglas ", que presentaba una carcasa de poliéster con cinturones de fibra de vidrio. ^{[ 58 ]} El neumático "con cinturón" comienza con dos capas principales de poliéster, rayón o nailon recocido como en los neumáticos convencionales, y luego se colocan encima cinturones circunferenciales en diferentes ángulos que mejoran el rendimiento en comparación con los neumáticos diagonales sin cinturón. Los cinturones pueden ser de fibra de vidrio o acero. ^{[ 58 ]}

Los neumáticos sin cámara son neumáticos neumáticos que no requieren una cámara de aire separada .

Los neumáticos semineumáticos tienen un centro hueco, pero no están presurizados. Son ligeros, económicos, a prueba de pinchazos y proporcionan amortiguación. ^{[ 59 ]} Estos neumáticos suelen venir como un conjunto completo con la rueda e incluso rodamientos de bolas integrados . Se utilizan en cortadoras de césped , sillas de ruedas y carretillas . También pueden ser robustos, utilizados típicamente en aplicaciones industriales, ^{[ 60 ]} y están diseñados para no desprenderse de la llanta durante su uso.

Un neumático sin aire es un neumático que no requiere presión de aire. Se utilizan comúnmente en vehículos pequeños, como carritos de golf, y en vehículos utilitarios en situaciones donde el riesgo de pinchazo es alto, como en maquinaria de construcción. Muchos neumáticos utilizados en aplicaciones industriales y comerciales no son neumáticos y se fabrican a partir de compuestos de caucho y plástico macizo mediante procesos de moldeo. Entre los neumáticos macizos se incluyen los utilizados en cortadoras de césped, patinetas, carritos de golf, scooters y muchos tipos de vehículos industriales ligeros, carros y remolques. Una de las aplicaciones más comunes de los neumáticos macizos es en equipos de manipulación de materiales (carretillas elevadoras). Estos neumáticos se instalan mediante una prensa hidráulica.

Las ruedas de madera para vehículos de tracción animal suelen tener una llanta de hierro forjado . Esta construcción se extendió a los vagones de los tranvías de tracción animal, que rodaban sobre adoquines de granito o raíles de hierro fundido .

Las ruedas de algunas locomotoras y de los tipos más antiguos de material rodante están equipadas con neumáticos para evitar la necesidad de reemplazar la rueda completa. El neumático, generalmente de acero, rodea la rueda y se mantiene en su lugar principalmente por ajuste a presión .

Los neumáticos de las aeronaves pueden operar a presiones que superan los 1400 kilopascales (14 bar ; 200 psi ) . ^{[ 61 ]} Algunos neumáticos de aeronaves se inflan con nitrógeno para "eliminar la posibilidad de una reacción química entre el oxígeno atmosférico y los gases volátiles del revestimiento interior del neumático que produzca una explosión del mismo". ^{[ 62 ]}  

Un neumático se compone de varios elementos: la banda de rodadura, el talón, el flanco, el hombro y la capa.

El término "blem" (abreviatura de "blemished", que significa "defectuoso") se utiliza para referirse a un neumático que no superó la inspección durante su fabricación, pero solo por razones superficiales, cosméticas o estéticas. Por ejemplo, un neumático con letras blancas pintadas que están borrosas o incompletas podría clasificarse como "blem". Los neumáticos "blem" son completamente funcionales y generalmente tienen la misma garantía que los neumáticos sin defectos, pero se venden con descuento. ^{[ 83 ]}

Los materiales de los neumáticos modernos se pueden dividir en dos grupos: los cordones que componen la capa y el elastómero que los recubre.

Elastómero

El elastómero, que forma la banda de rodadura y recubre los cordones para protegerlos de la abrasión y mantenerlos en su lugar, es un componente clave en el diseño de los neumáticos. Puede estar compuesto por diversos materiales compuestos de caucho  —el más común es el copolímero de estireno-butadieno—  junto con otros compuestos químicos como sílice y negro de humo .

Optimizar la resistencia a la rodadura en el material elastomérico es un desafío clave para reducir el consumo de combustible en el sector del transporte. Se estima que los vehículos de pasajeros consumen aproximadamente entre el 5 % y el 15 % de su combustible para superar la resistencia a la rodadura, mientras que se entiende que la estimación es mayor para los camiones pesados. ^{[ 85 ]} Sin embargo, puede haber una compensación entre la resistencia a la rodadura y la tracción y agarre en mojado, según las propiedades viscoelásticas del compuesto de caucho. Un factor de disipación bajo , que a menudo se escribe como la tangente del ángulo de fase delta (tan( δ )), reduce la resistencia a la rodadura, mientras que un tan( δ ) alto puede mejorar la tracción y el agarre en mojado. Afortunadamente, esta compensación no es inherente: la resistencia a la rodadura se ve afectada por tan( δ ) a bajas frecuencias (del orden de 100  Hz) mientras que la mejora en la tracción proviene de un tan( δ ) alto a frecuencias mucho más altas. Históricamente, la medición directa de tan( δ ) a altas frecuencias era difícil, y se hizo común utilizar en su lugar tan( δ ) medido a baja frecuencia y a baja temperatura (0  °C) como predictor de la tracción en mojado debido a su correlación con tan( δ ) a alta frecuencia. Para la resistencia a la rodadura, el valor de tan( δ ) a 60  °C es directamente relevante y se utiliza a menudo como predictor de baja resistencia a la rodadura. ^{[ 86 ] [ 33 ]}

El diseño de un material elastomérico que logre una alta tracción en mojado y una baja resistencia a la rodadura es clave para la seguridad y la eficiencia del combustible en el sector del transporte. Investigaciones recientes han demostrado que los compuestos con rellenos bifásicos presentan una baja correlación entre la tangente de δ a baja temperatura y la tracción en mojado, lo que sugiere la posibilidad de superar la disyuntiva asumida en el enfoque tradicional. Los nuevos enfoques para comprender la tracción en mojado consideran el efecto de la lubricación con agua en las interacciones entre superficies y han abierto el camino al desarrollo de compuestos que ofrecen alta tracción en mojado y baja resistencia a la rodadura. ^{[ 87 ]}

El material elastomérico más común utilizado en la actualidad es un copolímero de estireno - butadieno . Este combina las propiedades del polibutadieno , un polímero altamente elástico ( T _g = −100  °C) con alta histéresis y, por lo tanto, que ofrece buenas propiedades de agarre en mojado, con las propiedades del poliestireno , un polímero vítreo ( T _g = 100  °C) con baja histéresis y, por consiguiente, que ofrece baja resistencia a la rodadura, además de resistencia al desgaste . Por lo tanto, la proporción de los dos monómeros en el copolímero de estireno-butadieno se considera clave para determinar la temperatura de transición vítrea del material, la cual está correlacionada con sus propiedades de agarre y resistencia. ^{[ 88 ]}

Las emisiones de partículas no procedentes del escape, generadas por el desgaste de los frenos, embragues, neumáticos y superficies de la carretera, así como por la suspensión del polvo de la carretera, constituyen una parte poco conocida pero creciente de las emisiones del tráfico rodado y perjudican significativamente la salud pública. ^{[ 89 ]}

• Equilibrio : Las combinaciones de llanta y neumático requieren una distribución uniforme de la masa alrededor de sus circunferencias para mantener el equilibrio del neumático durante el giro a alta velocidad. Los neumáticos se revisan en el punto de fabricación para detectar desequilibrios estáticos y dinámicos excesivos mediante máquinas de equilibrado automáticas. Los neumáticos se revisan nuevamente en la planta de ensamblaje de automóviles o en la tienda de neumáticos después de montarlos en la llanta. Los conjuntos que presentan un desequilibrio excesivo se corrigen aplicando contrapesos a las llantas para contrarrestar el desequilibrio neumático/llanta. Un método alternativo para el equilibrado de neumáticos es el uso de agentes de equilibrado internos. Estos agentes aprovechan la fuerza centrífuga y la inercia para contrarrestar el desequilibrio del neumático. ^{[ 96 ]} Para facilitar un equilibrado adecuado, la mayoría de los fabricantes de neumáticos de alto rendimiento colocan marcas rojas y amarillas en los flancos para permitir el mejor montaje posible del conjunto llanta/neumático. Existen dos métodos para el montaje de conjuntos llanta-neumático de alto rendimiento utilizando estas marcas rojas (uniformidad) o amarillas (peso). ^{[ 97 ]}
• Crecimiento centrífugo : Un neumático que gira a altas velocidades tiende a desarrollar un diámetro mayor debido a las fuerzas centrífugas que empujan la goma de la banda de rodadura alejándola del eje de rotación. Esto puede causar errores en el velocímetro . A medida que aumenta el diámetro del neumático , disminuye su anchura. Este crecimiento centrífugo puede provocar que el neumático roce con el vehículo a altas velocidades. Los neumáticos de motocicleta suelen diseñarse con refuerzos destinados a minimizar el crecimiento centrífugo. ^{[ 28 ]}
• Rastro neumático : El rastro neumático de un neumático es el efecto de estela generado por neumáticos flexibles que ruedan sobre una superficie dura y están sujetos a cargas laterales, como en una curva. Técnicamente, es la distancia a la que se produce la fuerza resultante del deslizamiento lateral detrás del centro geométrico de la zona de contacto . ^{[ 98 ]}
• Ángulo de deslizamiento : El ángulo de deslizamiento o ángulo de deslizamiento lateral es el ángulo entre la dirección real de desplazamiento de una rueda que rueda y la dirección hacia la que apunta (es decir, el ángulo de la suma vectorial de la velocidad de traslación de la rueda).${\displaystyle v_{x}}$y velocidad de deslizamiento lateral${\displaystyle v_{y}}$). ^{[ 28 ]}
• Longitud de relajación : La longitud de relajación es el retraso entre el momento en que se introduce un ángulo de deslizamiento y el momento en que la fuerza de giro alcanza su valor de estado estacionario. ^{[ 28 ]}
• Rigidez del muelle : La rigidez vertical, o coeficiente de elasticidad , es la relación entre la fuerza vertical y la deflexión vertical del neumático, y contribuye al rendimiento general de la suspensión del vehículo. En general, el coeficiente de elasticidad aumenta con la presión de inflado. ^{[ 99 ]}
• Distancia de frenado : Los neumáticos orientados al rendimiento tienen un dibujo de la banda de rodadura y compuestos de caucho diseñados para adherirse a la superficie de la carretera, por lo que suelen tener una distancia de frenado ligeramente menor. Sin embargo, se necesitan pruebas de frenado específicas para obtener datos que vayan más allá de las generalizaciones. ^{[ 28 ]}

• Empuje de inclinación : El empuje de inclinación y la fuerza de inclinación son la fuerza generada perpendicularmente a la dirección de desplazamiento de un neumático rodante debido a su ángulo de inclinación y parche de contacto finito. ^{[ 28 ]}
• Círculo de fuerzas : El círculo de fuerzas , círculo de tracción, círculo de fricción o elipse de fricción es una forma útil de pensar en la interacción dinámica entre el neumático de un vehículo y la superficie de la carretera. ^{[ 100 ]}
• Zona de contacto : La zona de contacto , o huella, del neumático, es el área de la banda de rodadura que está en contacto con la superficie de la carretera. Esta área transmite fuerzas entre el neumático y la carretera mediante la fricción. La relación longitud-anchura de la zona de contacto afecta al comportamiento en la dirección y en las curvas. ^{[ 28 ]}
• Fuerza de giro : La fuerza de giro o fuerza lateral es la fuerza lateral (es decir, paralela a la superficie de la carretera) producida por el neumático de un vehículo durante un giro. ^{[ 28 ]}
• Tracción en seco : La tracción en seco mide la capacidad del neumático para proporcionar tracción o agarre en condiciones secas. La tracción en seco depende de la adherencia del compuesto de caucho. ^{[ 28 ]}
• Variación de fuerza : Los elementos de la banda de rodadura y el flanco del neumático se deforman y recuperan al entrar y salir de la huella. Dado que el caucho es elastomérico, se deforma durante este ciclo. A medida que el caucho se deforma y recupera, transmite fuerzas cíclicas al vehículo. Estas variaciones se denominan colectivamente uniformidad del neumático . La uniformidad del neumático se caracteriza por la variación de fuerza radial (RFV), la variación de fuerza lateral (LFV) y la variación de fuerza tangencial . La variación de fuerza radial y lateral se mide en una máquina de variación de fuerza al final del proceso de fabricación. Los neumáticos que no cumplen con los límites especificados para RFV y LFV se rechazan. Los parámetros geométricos, incluyendo la excentricidad radial, la excentricidad lateral y el abultamiento del flanco, se miden utilizando una máquina de uniformidad de neumáticos en la fábrica de neumáticos al final del proceso de fabricación como control de calidad. ^{[ 28 ]}
• Resistencia a la rodadura : La resistencia a la rodadura es la resistencia al rodamiento causada por la deformación del neumático en contacto con la superficie de la carretera. A medida que el neumático rueda, la banda de rodadura entra en la zona de contacto y se deforma para adaptarse a la calzada. La energía necesaria para producir esta deformación depende de la presión de inflado, la velocidad de rotación y numerosas propiedades físicas de la estructura del neumático, como la fuerza elástica y la rigidez. Los fabricantes de neumáticos buscan construcciones con menor resistencia a la rodadura para mejorar el consumo de combustible en automóviles y, especialmente, en camiones, donde la resistencia a la rodadura representa una alta proporción del consumo de combustible. Los neumáticos neumáticos también tienen una resistencia a la rodadura mucho menor que los neumáticos macizos. Debido a que la presión interna del aire actúa en todas las direcciones, un neumático neumático puede "absorber" los baches de la carretera al rodar sobre ellos sin experimentar una fuerza de reacción opuesta a la dirección de desplazamiento, como ocurre con un neumático macizo (o relleno de espuma). ^{[ 28 ]}
• Par de autoalineación : El par de autoalineación , también conocido como par de alineación, SAT o Mz, es el par que crea un neumático al rodar y que tiende a dirigirlo, es decir, a hacerlo girar alrededor de su eje vertical. ^{[ 28 ]}
• Tracción en mojado : La tracción en mojado es la tracción , o agarre, del neumático en condiciones de humedad. La tracción en mojado mejora gracias a la capacidad del diseño de la banda de rodadura para evacuar el agua de la huella del neumático y reducir el aquaplaning . Sin embargo, los neumáticos con sección transversal circular, como los que se encuentran en las bicicletas de carreras, cuando están inflados correctamente, tienen una huella lo suficientemente pequeña como para no ser susceptibles al aquaplaning. Para este tipo de neumáticos, se observa que los neumáticos totalmente lisos ofrecen una tracción superior tanto en pavimento mojado como seco. ^{[ 101 ]}

• Sensibilidad a la carga : La sensibilidad a la carga es el comportamiento de los neumáticos bajo carga. Los neumáticos convencionales no se comportan como lo predice la teoría clásica de la fricción . Es decir, la sensibilidad a la carga de la mayoría de los neumáticos reales en su rango de operación típico es tal que el coeficiente de fricción disminuye a medida que aumenta la carga vertical, Fz. ^{[ 28 ]}
• Carga de trabajo : La carga de trabajo de un neumático se monitorea para que no se someta a un esfuerzo indebido, lo que puede provocar su falla prematura. ^{[ 102 ]} La carga de trabajo se mide en Toneladas Kilómetro Por Hora (TKPH). La denominación y las unidades de la medida son las mismas. La reciente escasez y el aumento del costo de los neumáticos para maquinaria pesada han hecho de TKPH un parámetro importante en la selección de neumáticos y el mantenimiento de equipos para la industria minera. Por esta razón, los fabricantes de neumáticos para vehículos de movimiento de tierras y minería de gran tamaño asignan clasificaciones TKPH a sus neumáticos en función de su tamaño, construcción, tipo de banda de rodadura y compuesto de caucho. ^{[ 103 ] [ 104 ]} La clasificación se basa en el peso y la velocidad que el neumático puede soportar sin sobrecalentarse y causar su deterioro prematuro. La medida equivalente utilizada en los Estados Unidos es Toneladas Milla Por Hora (TMPH).

El desgaste de los neumáticos es una fuente importante de contaminación por caucho . Una preocupación en este sentido es que la contaminación por desgaste de los neumáticos de los vehículos no está regulada, a diferencia de las emisiones de escape. ^{[ 105 ]}

Desgaste de la banda de rodadura

Esto ocurre por el contacto normal con carreteras o terrenos; existen varios tipos de desgaste anormal de la banda de rodadura. Una mala alineación de las ruedas puede causar un desgaste excesivo de las nervaduras internas o externas. Los caminos de grava, los terrenos rocosos y otros terrenos irregulares provocan un desgaste acelerado. Un inflado excesivo por encima de la presión máxima del flanco puede causar un desgaste excesivo en el centro de la banda de rodadura. Los neumáticos modernos incorporan cinturones de acero para evitar esto. Un inflado insuficiente provoca un desgaste excesivo de las nervaduras externas. Las ruedas desequilibradas pueden causar un desgaste irregular de los neumáticos, ya que la rotación puede no ser perfectamente circular. Los fabricantes de neumáticos y las compañías automovilísticas han establecido conjuntamente estándares para las pruebas de desgaste de la banda de rodadura que incluyen parámetros de medición para el perfil de pérdida de la banda de rodadura, el número de tacos y el desgaste talón-punta. ^{[ 28 ]}

Indicadores de desgaste de la banda de rodadura ( TWI )

Las barras elevadas en los canales de la banda de rodadura indican que esta se está desgastando y, por lo tanto, es insegura. En Estados Unidos, estos indicadores son obligatorios en todos los neumáticos nuevos desde 1968. ^{[ 106 ]} En muchos países, el Código de Circulación prohíbe circular por vías públicas cuando la superficie de contacto está al ras con cualquiera de estas barras; esto suele definirse cuando la profundidad de la ranura es de aproximadamente 1,5 o 1,6  mm (2/32 de pulgada). El TWI también puede referirse a pequeñas flechas o iconos en el flanco del neumático que indican la ubicación de las barras de desgaste elevadas.

Daños por envejecimiento

El envejecimiento de los neumáticos o "degradación termooxidativa" puede deberse al tiempo, las temperaturas ambiente y de funcionamiento, la presión parcial de O₂ en el neumático, la fatiga por flexión o las características de construcción y composición. Por ejemplo, la exposición prolongada a los rayos UV provoca la deformación química del caucho, lo que puede causar agrietamiento por sequedad. Diversos métodos de almacenamiento pueden ralentizar el proceso de envejecimiento, pero no eliminan la degradación del neumático. ^{[ 107 ]}

La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (NHTSA) es un organismo del gobierno estadounidense dentro del Departamento de Transporte (DOT) encargado de regular la seguridad automotriz en los Estados Unidos. ^{[ 108 ]} La NHTSA estableció el Sistema Uniforme de Clasificación de Calidad de Neumáticos ( UTQG ), un sistema para comparar el rendimiento de los neumáticos según el Código de Regulaciones Federales 49 CFR 575.104; requiere el etiquetado de los neumáticos para el desgaste de la banda de rodadura, la tracción y la temperatura. El Código DOT es una secuencia de caracteres alfanuméricos moldeados en el flanco del neumático y permite la identificación del neumático y su antigüedad. El código es obligatorio por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos ^{[ 108 ]} pero se utiliza en todo el mundo. ^{[ 109 ]} El Código DOT también es útil para identificar neumáticos sujetos a retiro del mercado ^{[ 110 ]} o que han llegado al final de su vida útil debido a su antigüedad. La Asociación de Neumáticos y Llantas (T&RA) es una organización de estándares voluntaria de los Estados Unidos que promueve la intercambiabilidad de neumáticos, llantas y piezas relacionadas. Resultan de especial interés las dimensiones clave de los neumáticos, las dimensiones del contorno de la llanta, las normas de dimensiones de las válvulas de los neumáticos y las normas de carga/inflado.

El Instituto Nacional de Metrología, Normalización y Calidad Industrial (INMETRO) es el organismo federal brasileño responsable de la certificación de ruedas y neumáticos para automóviles. ^{[ 111 ]}

La Organización Técnica Europea de Neumáticos y Llantas (ETRTO) es la organización europea de normalización "para establecer dimensiones de ingeniería, características de carga/presión y directrices operativas". ^{[ 112 ]} Todos los neumáticos vendidos para uso en carretera en Europa después de julio de 1997 deben llevar la marca E. La marca consiste en una "E" mayúscula o una "e" minúscula,  seguida de un número en un círculo o rectángulo, seguido de otro número. Una "E" (mayúscula) indica que el neumático está certificado para cumplir con los requisitos dimensionales, de rendimiento y de marcado del Reglamento ECE 30. Una "e" (minúscula) indica que el neumático está certificado para cumplir con los requisitos dimensionales, de rendimiento y de marcado de la Directiva 92/23/CEE. El número en el círculo o rectángulo indica el código del país del gobierno que otorgó la homologación. El último número fuera del círculo o rectángulo es el número del certificado de homologación emitido para ese tamaño y tipo de neumático en particular. ^{[ 113 ]}

La práctica recomendada por la Asociación Británica de Fabricantes de Caucho (BRMA), publicada en junio de 2001, establece: "Los miembros de la BRMA recomiendan encarecidamente que los neumáticos sin usar no se pongan en servicio si tienen más de seis años y que todos los neumáticos se reemplacen diez años después de la fecha de su fabricación". ^{[ 114 ]}

La Asociación Japonesa de Fabricantes de Neumáticos para Automóviles (JATMA) es la organización japonesa de normalización de neumáticos, llantas y válvulas. ^{[ 115 ]} Realiza funciones similares a las de la T&RA y la ETRTO.

La Certificación Obligatoria de China (CCC) es un sistema de certificación obligatorio en materia de seguridad de productos en China que entró en vigor en agosto de 2002. El sistema de certificación CCC es gestionado por la Administración General Estatal de Supervisión de Calidad, Inspección y Cuarentena de la República Popular China (AQSIQ) y la Administración de Certificación y Acreditación de la República Popular China (CNCA). ^{[ 116 ]}

El inflado es fundamental para el correcto desgaste y la resistencia a la rodadura de los neumáticos. Muchos vehículos cuentan con sistemas de monitoreo para asegurar un inflado adecuado. Se recomienda a la mayoría de los turismos mantener una presión de neumáticos entre 220 y 240 kilopascales (32 y 35 psi ) cuando los neumáticos no se calientan durante la conducción. ^{[ 119 ] [ 120 ]} 

• Especificación: Los fabricantes de vehículos proporcionan especificaciones para los neumáticos, incluida una presión de inflado en frío recomendada , para garantizar un funcionamiento seguro dentro del índice de carga y la capacidad de carga del vehículo. Si bien muchos neumáticos tienen impresa la presión máxima, los vehículos de pasajeros y las camionetas ligeras suelen incluir instrucciones de inflado en una etiqueta ubicada justo dentro de la puerta del conductor y en el manual del propietario del vehículo. ^{[ 121 ]}
• Contacto con el suelo : La superficie de contacto del neumático se modifica fácilmente tanto por exceso como por defecto de inflado. El exceso de inflado puede aumentar el desgaste en la zona central de contacto, y el defecto de inflado provoca una banda de rodadura cóncava, lo que reduce el contacto central, aunque la superficie de contacto total seguirá siendo mayor. ^{[ 122 ]} La mayoría de los neumáticos modernos se desgastan de manera uniforme a altas presiones, pero se degradan prematuramente si están desinflados. El aumento de la presión de los neumáticos puede disminuir la resistencia a la rodadura y también puede reducir la distancia de frenado . ^{[ 123 ]} Si la presión de los neumáticos es demasiado baja, la superficie de contacto aumenta considerablemente. Esto incrementa la resistencia a la rodadura, la flexión del neumático y la fricción entre la carretera y el neumático. El defecto de inflado puede provocar el sobrecalentamiento del neumático, el desgaste prematuro de la banda de rodadura y, en casos graves, su separación. ^{[ 124 ]}
• Monitoreo : Los sistemas de monitoreo de presión de neumáticos (TPMS, por sus siglas en inglés) son sistemas electrónicos que monitorean la presión de los neumáticos en cada rueda de un vehículo y alertan al conductor cuando la presión desciende por debajo de un límite de advertencia. Existen varios tipos de sistemas para monitorear la presión de los neumáticos. Algunos miden directamente la presión del aire, mientras que otros realizan mediciones indirectas, como la detección de cambios en el tamaño relativo del neumático debido a una menor presión.

Los neumáticos pueden fallar por una variedad de razones, entre ellas: ^{[ 125 ]}

• La separación de la banda de rodadura puede ser entre bandas, entre la banda de rodadura y la banda, o en el borde de la banda. La separación entre bandas puede ocurrir cuando el neumático se deforma demasiado, debido a altas temperaturas del pavimento, impactos con obstáculos en la carretera u otras causas relacionadas con el mantenimiento y el almacenamiento.

• Las separaciones que no se producen en la banda de rodadura incluyen las que se dan en la banda de rodadura, en la zona del talón, en el flanco inferior, entre las capas de refuerzo y en los materiales de refuerzo de acero o tejido.
• Otros tipos de fallos incluyen daños por desgaste irregular, degradación química, agrietamiento, hendiduras y abultamientos.

• Fusión del caucho : A medida que los compuestos de caucho de los neumáticos se calientan debido a la fricción al frenar, tomar curvas o acelerar, pueden comenzar a fundirse, lubricar la zona de contacto entre el neumático y la carretera y depositarse en el pavimento. Este efecto es más pronunciado con el aumento de la temperatura ambiente. ^{[ 28 ]}
• Hidroplaneo : Los neumáticos de vehículos motorizados o aeronaves que circulan sobre un pavimento mojado pueden perder contacto con la velocidad o la profundidad de agua suficientes para un diseño de banda de rodadura determinado. En este caso, la superficie de contacto del neumático se desliza sobre una película de agua y pierde la fricción necesaria para frenar o tomar curvas, comenzando a hidroplanear (o aquaplaning ). El hidroplaneo puede ocurrir como hidroplaneo dinámico cuando hay agua estancada con una profundidad de al menos 3 milímetros (0,12 pulgadas) por encima de la textura del pavimento y la velocidad se mantiene por encima de un nivel umbral. También puede ocurrir como hidroplaneo viscoso, en el que el caucho del neumático se derrite durante un breve intervalo y provoca deslizamiento. Esto puede dejar depósitos de caucho en una pista cuando los aviones aterrizan. ^{[ 126 ]} El hidroplaneo dinámico provoca una disminución de la fricción y el contacto con el aumento de la velocidad del neumático. ^{[ 127 ]} 
• Nieve : El grado de tracción que un neumático puede mantener en la nieve depende de su capacidad para compactarla. Este material desarrolla resistencia al deslizamiento a lo largo de un plano de cizallamiento paralelo al área de contacto del neumático con el suelo. ^{[ 128 ]} Al mismo tiempo, la parte inferior de la banda de rodadura comprime la nieve sobre la que se apoya, generando también fricción. El proceso de compactación de la nieve dentro de la banda de rodadura requiere que esta sea expulsada a tiempo para que la banda de rodadura vuelva a compactarla en la siguiente rotación. El proceso de compactación/contacto funciona tanto en la dirección de la marcha para la propulsión y el frenado, como lateralmente para las curvas. ^{[ 75 ]}
• Hielo : El hielo suele estar cerca de su punto de fusión cuando un neumático pasa sobre él. Esto, combinado con una textura lisa, favorece un bajo coeficiente de fricción y una tracción reducida durante el frenado, las curvas o la aceleración. ^{[ 28 ]}
• Terreno blando : El suelo puede lubricarse con agua, lo que reduce su capacidad para mantener la resistencia al corte cuando un neumático intenta aplicar fuerza al acelerar, frenar o tomar una curva. La arena seca también tiene baja resistencia al corte, debido a la escasa cohesión entre las partículas de arena. ^{[ 129 ]}

Los estadounidenses generan alrededor de 285 millones de neumáticos usados ​​por año. ^{[ 132 ]} Muchos estados regulan la cantidad de neumáticos usados ​​que se pueden almacenar en un mismo sitio debido a la preocupación por los vertidos ilegales, los riesgos de incendio y los mosquitos. En el pasado, millones de neumáticos simplemente se desechaban en campos abiertos. Los montones de neumáticos al aire libre crean criaderos de mosquitos, que son una molestia y pueden propagar enfermedades, ya que los neumáticos a menudo retienen agua en su interior y se mantienen lo suficientemente calientes para la reproducción de mosquitos. También crean un riesgo de incendio. Los neumáticos rara vez se incendian accidentalmente, ya que requieren una temperatura de 400 °C (752 °F) para arder , ^{[ 133 ]} pero una vez que arden son difíciles de extinguir, ya que un gran montón de neumáticos tiene abundante combustible y el agua utilizada para apagar incendios no los penetra ni los enfría adecuadamente. Algunos incendios de neumáticos han ardido durante meses, licuando en ocasiones el material y liberando hidrocarburos y otros contaminantes al suelo e incluso a las aguas subterráneas, así como humo negro, un contaminante atmosférico que supone un peligro para las propiedades situadas a sotavento.  

El uso de fragmentos de neumáticos usados ​​para paisajismo se ha vuelto controvertido debido a la lixiviación de metales y otros contaminantes de los trozos de neumáticos. El zinc se concentra (hasta un 2 % en peso) a niveles lo suficientemente altos como para ser altamente tóxico para la vida acuática y las plantas. ^{[ 134 ]} Resulta particularmente preocupante la evidencia de que algunos de los compuestos que se filtran de los neumáticos al agua contienen disruptores endocrinos y causan lesiones hepáticas. ^{[ 135 ]}

Los neumáticos son una fuente importante de contaminación por microplásticos ; un estudio de 2020 reveló que contribuyen con el 78 % de la masa total de microplásticos encontrados en el océano. ^{[ 136 ] [ 137 ]} El compuesto comúnmente utilizado 6PPD-quinona , que se encuentra en las aguas pluviales a través de partículas de desgaste de neumáticos, ha sido identificado como tóxico para el salmón coho, la trucha de arroyo y la trucha arcoíris. ^{[ 138 ]}

Los neumáticos que están completamente desgastados pueden ser recauchutados , remanufacturados para reemplazar la banda de rodadura desgastada. ^{[ 139 ]} Esto se conoce como recauchutado o recapado, un proceso de pulido de la banda de rodadura desgastada y aplicación de una nueva. ^{[ 140 ]} Hay dos procesos principales que se utilizan para recauchutar neumáticos, llamados métodos de vulcanización en molde y de precurado. Ambos procesos comienzan con la inspección del neumático, seguida de un método de inspección no destructivo como la shearografía ^{[ 141 ]} para localizar daños no visibles y residuos y clavos incrustados. Algunas carcasas se reparan y otras se desechan. Los neumáticos pueden ser recauchutados varias veces si la carcasa está en condiciones de uso. Los neumáticos utilizados para vehículos de reparto corto se recauchutan más veces que los neumáticos de transporte largo a lo largo de la vida útil del cuerpo del neumático. Las carcasas aptas para el recauchutado tienen la banda de rodadura vieja pulida para prepararlas para el recauchutado. ^{[ 142 ]}

Durante el proceso de recauchutado, los técnicos deben asegurarse de que la carcasa esté en las mejores condiciones posibles para minimizar la posibilidad de una falla. Se rechazarán las carcasas con problemas como banda de rodadura desprendida, separación de la banda de rodadura, cortes irreparables, cinturones corroídos o daños en el flanco, o cualquier neumático desinflado o patinado. El método de curado en molde implica la aplicación de caucho crudo sobre la carcasa previamente pulida y preparada, que luego se cura en matrices. Durante el período de curado, tiene lugar la vulcanización y el caucho crudo se adhiere a la carcasa, adoptando la forma de la banda de rodadura de la matriz. Por otro lado, el método de precurado implica la aplicación de una banda de rodadura prefabricada sobre la carcasa pulida y preparada, que luego se cura en un autoclave para que pueda ocurrir la vulcanización. ^{[ 142 ]}

Los neumáticos se pueden reciclar, entre otras cosas, en asfalto fundido en caliente , generalmente como modificador de caucho granulado (pavimento asfáltico reciclado o CRM-RAP), ^{[ 143 ] [ 144 ]} y como agregado en hormigón de cemento Portland . ^{[ 145 ]} Los neumáticos triturados pueden crear mantillo de caucho en parques infantiles para disminuir las lesiones por caídas. ^{[ 146 ]} Hay algunos edificios "verdes" que se están construyendo, tanto privados como públicos, que se hacen con neumáticos viejos. ^{[ 147 ]}

El método de pirólisis de neumáticos para el reciclaje de neumáticos usados ​​consiste en calentar neumáticos enteros o triturados en un reactor con atmósfera libre de oxígeno y fuente de calor. En el reactor, el caucho se ablanda y, posteriormente, los polímeros del caucho se descomponen progresivamente en moléculas más pequeñas.

Se han desarrollado otros usos posteriores para los neumáticos desgastados, entre los que se incluyen:

• Elementos constructivos : Los neumáticos rellenos de tierra se han utilizado como contenedores de jardín ^{[ 148 ]} cimientos de casas, ^{[ 149 ]} muros antibalas ^{[ 150 ]} y para prevenir la erosión del suelo en llanuras aluviales. ^{[ 151 ]} Los muros de neumáticos son una característica común de los circuitos de carreras de automovilismo por motivos de seguridad.
• Equipo recreativo : Los neumáticos usados ​​se utilizan como equipo de ejercicio para programas atléticos como el fútbol americano . ^{[ 152 ]} Un ejercicio de acondicionamiento clásico que perfecciona la velocidad y agilidad de los jugadores es la "Carrera de Neumáticos", donde los neumáticos se colocan uno al lado del otro, con cada neumático de la izquierda unos centímetros por delante del neumático de la derecha en un patrón en zigzag. Los atletas corren a través del patrón de neumáticos pisando el centro de cada neumático. El ejercicio obliga a los atletas a levantar los pies del suelo más de lo normal para evitar tropezar con los neumáticos. ^{[ 153 ]} A veces, los neumáticos viejos se convierten en columpios para jugar. ^{[ 154 ]}
• Quema de neumáticos como protesta : Manifestantes de todo el mundo han quemado neumáticos para generar humo negro. ^{[ 155 ] [ 156 ]}
• El linchamiento con neumáticos consiste en el uso de neumáticos para matar personas, generalmente por turbas . Un neumático se empapa en gasolina, se coloca alrededor del cuello de la víctima y se le prende fuego.

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  Niños en un columpio de neumático
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  Quema de neumáticos en señal de protesta