¿Qué es el triángulo mágico en las llantas?
Los avances en la composición de sílice, las demandas de vehículos eléctricos y los esfuerzos de sostenibilidad están ampliando los límites de este desafío de larga data en el diseño de llantas.
El “triángulo mágico” en los llantas es el término coloquial para un desafío conocido en la composición de llantas. Si bien un triángulo implica tres “lados” o características de rendimiento, la evolución de la tecnología de llantas y vehículos está desafiando esta premisa.
El compuesto de la banda de rodamiento de una llanta tiene un impacto significativo en una serie de características de rendimiento de las llantas. Hay tres en particular que están profundamente interconectados:
Resistencia al Rodamiento: La resistencia al rodamiento es la fuerza que actúa en oposición al movimiento de rodamiento de una llanta. Si una llanta tiene una alta resistencia al rodamiento, se requiere más energía para que la llanta siga avanzando. Una menor resistencia al rodamiento, por otro lado, se traduce en una mejor economía de combustible para el vehículo.
Desgaste de la banda de rodamiento: El desgaste de la banda de rodamiento es la velocidad a la que la banda de rodamiento de la llanta se desgasta gradualmente. El desgaste de la banda de rodamiento es inevitable, dada la fricción constante entre la banda de rodamiento y la carretera, pero la composición, la alineación, el inflado y los hábitos de manejo influyen en la velocidad y la distribución que determinan el desgaste de la banda de rodamiento.
Agarre en mojado: El manejo y el rendimiento de frenado en condiciones de manejo en mojado son consideraciones de seguridad críticas. El agarre en mojado se refiere a qué tan bien una llanta mantiene la tracción en una superficie de carretera mojada.
La resistencia al rodamiento, el desgaste de la banda de rodamiento y el agarre en mojado son los tres vértices del triángulo mágico. Cualquier ajuste compuesto que afecte a una de estas características puede afectar a las demás de manera positiva o negativa.
Por ejemplo, una banda de rodamiento de una llanta más suave ofrece un mejor rendimiento en condiciones de manejo mojada, ya que la banda de rodamiento puede deformarse para “agarrarse” a la superficie de la carretera. Sin embargo, las bandas de rodamiento de las llantas más suave o “blandas” también son más vulnerables a la abrasión y al desgaste, lo que reduce la vida útil de la llanta. Optimizar la banda de rodamiento para el agarre en mojado significa hacer sacrificios en términos de resistencia al desgaste y a la abrasión.
En términos simples, la optimización de uno de estos tres atributos de rendimiento a menudo se produce a expensas de los otros dos. Esto plantea un desafío para los fabricantes de llantas, que deben equilibrar la resistencia al rodamiento, el desgaste de la banda de rodamiento y el agarre en mojado mientras se mantienen competitivos.
Sílice y el triángulo mágico en las llantas
A principios de la década de 1990, los investigadores de Michelin compartieron que habían comenzado a trabajar en una “llanta verde” agregando sílice a los compuestos de la banda de rodamiento de sus llantas. Los investigadores lograron mejorar la resistencia al rodamiento y el agarre en mojado mientras mantenían la resistencia a la abrasión. En otras palabras, “estiraron” el triángulo mágico más allá de las limitaciones anteriores, mejorando un área de rendimiento sin perjudicar a las demás.
Este tremendo avance vino con un nuevo conjunto de desafíos. Los beneficios de la sílice en las bandas de rodamiento de las llantas, especialmente la resistencia al rodamiento, se basan en una excelente dispersión. Las áreas de superficie más pequeñas se dispersan más fácilmente pero refuerzan menos. Las partículas de sílice con áreas de superficie más pequeñas son las más fáciles de dispersar, pero esa área de superficie reducida proporciona menos refuerzo del caucho, lo que tiene un efecto adverso en las propiedades de las llantas. Una vez más, los expertos en compuestos de llantas deben buscar un equilibrio entre las características de la competencia.
Otras variables que afectan el triángulo mágico en las llantas
Las nuevas tecnologías, los cambios regulatorios y otras variables están agregando criterios a las tres características tradicionales de desempeño o lados del triángulo mágico.
Desafíos específicos de los vehículos eléctricos: El tremendo peso de las baterías de los vehículos eléctricos (EV) ejerce mucha presión sobre las llantas de los vehículos eléctricos, lo que contribuye a tasas de desgaste más rápidas. Las bandas de rodamiento más duras pueden combatir el problema del desgaste, pero esta táctica presenta un nuevo desafío: mayor ruido en la cabina y comodidad de conducción. Algunas empresas están utilizando inserciones de espuma dentro de la llanta para reducir el ruido. Sin embargo, el desafío del desgaste de la banda de rodamiento sigue siendo apremiante. Muchos conductores de vehículos eléctricos valoran la sostenibilidad y pueden rechazar la vida útil más corta de una llanta que se desgasta rápidamente bajo el peso de una batería de vehículo eléctrico.
Cambios regulatorios: El panorama regulatorio para las llantas siempre está cambiando para tener en cuenta las nuevas tecnologías y descubrimientos. La Unión Europea (UE) proyecta nuevas regulaciones de desgaste de llantas, que empujarán a los fabricantes a optimizar aún más las mezclas de negro de humo y grado de sílice en las bandas de rodamiento de las llantas.
Sostenibilidad e impacto ambiental: Los gobiernos y los consumidores desafían a los fabricantes a mejorar su desempeño ambiental, por lo que desarrollan nuevos materiales a partir de fuentes sostenibles o circulares. Por ejemplo, se esta investigando sobre el negro de humo reciclado para su uso en aplicaciones de llantas. Además, los estudios identificaron 6PPD como un ingrediente que puede afectar a ciertas especies de peces. Los desarrolladores están creando alternativas, pero estas también deben cumplir con los requisitos de durabilidad. Finalmente, algunos fabricantes de llantas investigan si las resinas de alto rendimiento pueden mejorar la resistencia al rodamiento.
Costo: En última instancia, cada innovación está a merced de la sensibilidad al precio del cliente. Los ajustes en los materiales y el diseño casi siempre afectan el precio de la llanta, por lo que cada cambio debe equilibrarse con lo que el cliente está dispuesto a pagar.
¿Qué significa esto para los conductores cotidianos?
La demanda y los comentarios de los consumidores son extremadamente importantes para los fabricantes de llantas y son un factor importante en el proceso de desarrollo de llantas.
La mayoría de los conductores son más sensibles al precio y la vida útil de sus llantas que a la ciencia detrás de ellas. Los principios del triángulo mágico pueden capacitar a los propietarios y ayudarlos a aprovechar al máximo su compra. A continuación se presentan lecciones del mundo real que compartimos con nuestros clientes:
Los conductores pueden disminuir el desgaste de la banda de rodamiento y aumentar la vida útil de sus llantas manteniendo un inflado adecuado, rotando sus llantas regularmente y absteniéndose de comportamientos de conducción agresivos, como frenadas y aceleraciones bruscas.
La elección del vehículo por sí sola no determina el ahorro de combustible. Los conductores pueden aumentar la economía de combustible de su vehículo eligiendo una llanta de reemplazo con menor resistencia al rodamiento y absteniéndose de comportamientos de conducción agresivos.