Los ciclistas apasionados anhelan los cuadros. Los sillines aportan un toque de estilo tan atractivo como el calzado de moda (fíjense en todos los asientos tipo Brooks). Las transmisiones y las ruedas despiertan grandes aspiraciones. ¿Pero las cubiertas? ¿Cuántos sienten una profunda debilidad o admiración por las cubiertas?
Pasado por alto
Los neumáticos son demasiado pequeños para despertar el interés del espectador. Se ensucian, se parecen mucho y se desgastan. Pagamos un precio muy alto por estas correas de goma que pueden desperdiciarse en un solo incidente. Quizás se parecen demasiado a las mangueras de jardín. O quizás su magia es demasiado difícil de comprender, como las ruedas. ¿Qué podría ser más transparente que los frenos y la transmisión? La función del chasis y la cabina es tan obvia visualmente como los muebles. Los neumáticos y las ruedas son sutiles y oscuros.
Cuanto más se observan los neumáticos, más deslumbrantes resultan. Estas pequeñas y engañosas cámaras nos mantienen suspendidos en el aire y funcionan según principios únicos entre los muchos sistemas de la bicicleta. Si la rueda fue un catalizador fundamental de la civilización tal como la conocemos, el neumático fue su avance más importante. El neumático impulsó las ruedas y las carreras ciclistas se transformaron al instante.
En menos de un año, toda la industria mundial de la bicicleta se convirtió a neumáticos. Todo lo demás quedó obsoleto al instante. Nada en nuestra época fue tan transformador. Ni los motores a reacción, ni los semiconductores, ni los LED. ¿Por qué?
Vaya, está vivo
El neumático es un dispositivo orgánico que imita el tejido vivo. ¿Cómo transportan los sherpas mochilas de 40 kg sobre granito y hielo, descalzos? ¿Cómo mantienen las arterias la fuerza, la flexibilidad y un grado controlado de cambio de tamaño? El caucho sintético (gracias a Charles Goodyear) es solo una pequeña modificación de la savia del árbol del caucho. Por sí solo, fabrica globos. Sin control.
Combinando caucho con fibras, se obtiene un sistema prometedor. Las arterias e intestinos de los organismos desarrollaron esta tecnología a lo largo de millones de años. La elastina es una proteína fibrosa que proporciona resistencia y limita los cambios de tamaño. El colágeno es una proteína flexible que se mueve como el caucho. Juntos, son componentes básicos del tejido vivo y extremadamente similares a los neumáticos.
Resistencia a la rodadura
Los neumáticos son el tejido vivo de nuestras bicicletas. Entonces, ¿cómo soportan nuestro peso sobre cojines de aire? Un neumático tiene una superficie de contacto con el suelo. Esta es la deformación del neumático que se adapta al contorno, generalmente plano, del terreno. Cuanto más ancho sea el neumático, mayor será la superficie de contacto en relación con su longitud. Los neumáticos pequeños tienen superficies de contacto largas y estrechas.
La aritmética es elemental. Si un neumático soporta una carga de 100 libras, su superficie de contacto responderá en consecuencia. Si la presión de aire del neumático es de 100 psi, la carga creará una superficie de contacto de una pulgada cuadrada. Si la presión es de 50 psi, la superficie de contacto será de dos pulgadas cuadradas. No hay cálculo aquí.
La forma de la superficie de contacto variará según el tamaño del neumático. Sin embargo, el área de la superficie de contacto es independiente del tamaño del neumático. Observe que un neumático más grande tiene una superficie de contacto más ancha y corta que uno más pequeño. Cuanto más corta sea la superficie, menor será la resistencia a la rodadura. ¿Por qué? Porque la resistencia a la rodadura depende de la deformación del flanco del neumático. Cuanto más larga sea la superficie, mayor será la deformación del flanco. A medida que el flanco se deforma y se reestructura, se produce trabajo en el tejido. El resultado es calor y se consumen vatios.
Neumáticos pequeños vs. neumáticos grandes
Si los neumáticos más grandes siempre tienen parches más cortos y menor resistencia a la rodadura (a igual presión), ¿por qué usar neumáticos pequeños? Varias razones importantes:
(1) Los neumáticos más pequeños son mucho más ligeros y las llantas que mejor los soportan también.
(2) Los neumáticos más pequeños tienen una resistencia al viento mucho menor. Muchísimo menor. Esta realidad se distorsiona de forma extraña en gran parte del debate aerodinámico actual.
Si las llantas más pequeñas son tan buenas, ¿por qué usar llantas grandes? Recuerda:
(1) Las llantas pequeñas deben usar una presión más alta porque ofrecen menos volumen para proteger contra los peligros de la carretera. A menudo es preferible una presión baja para mayor comodidad y control.
(2) El aire no pesa mucho. Los neumáticos más grandes pesan más, pero la mayor parte de su tamaño es aire. El peso de los neumáticos más grandes es menor de lo que parece.
Tracción
Otro aspecto importante de los neumáticos es la tracción, no la resistencia a la rodadura, sino su capacidad de conectar con el suelo. Por tracción, me refiero a la fricción:
F t ≤ μ F n
dónde
En resumen, la fricción depende de la adherencia del neumático y de la carga. La fricción NO depende del tamaño del parche del neumático. ¿Cómo es posible?
Básicamente, una presión de neumáticos más baja solo proporciona mayor tracción en condiciones de superficie inestable. Una superficie inestable significa que una mayor área ofrece más posibilidades de interacción positiva entre la banda de rodadura y la carretera (o sendero). Si la carretera es uniforme, una presión más baja no aumenta la tracción.
¿Por qué una presión más baja parece aumentar la tracción en superficies de carretera uniformes? Esto se debe a un efecto de la suspensión. Una presión más baja no aumenta la fricción, pero una carcasa de neumático flexible mantiene un contacto más continuo con la carretera, lo que mejora la tracción. No es fricción, es suspensión.
Les recuerdo la magia que disfrutamos en cada viaje. Las generalizaciones que se encuentran en las explicaciones simplistas y el marketing pueden ser muy confusas si se pasan por alto los principios subyacentes.
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MarktheMan
noviembre 02, 2021
Very informative and helpful post, thank you. The analogy about tires being compared to our own arteries was spot on and helps to visualize the descriptions so much better.
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