Comparativa de Materiales de Ruedas y Fundamentos de Geometría de Dirección en Automoción

Comparativa de Materiales de Ruedas y Componentes Vehiculares

Llantas: Acero vs. Aluminio

La elección del material de la llanta impacta directamente en el rendimiento y el coste de mantenimiento del vehículo. A continuación, se detallan las características de cada tipo:

Llantas de Acero

• Ventajas: Gran robustez frente a golpes, coste de fabricación reducido, y disponibilidad de repuesto rápido y económico.
• Inconvenientes: Elevado peso, peor refrigeración de los frenos, y diámetros limitados (hasta 16 pulgadas).
• *Nota: El color original del texto se ha mantenido para resaltar la sección.*

Llantas de Aluminio

• Ventajas: Peso reducido, lo que mejora el comportamiento del vehículo al disminuir las masas suspendidas. Permiten diámetros mayores (a partir de 14 pulgadas) y ofrecen una correcta disipación de calor.
• Inconvenientes: Son más frágiles ante impactos fuertes, presentan un precio elevado, y pueden tener dificultades de recambio. Además, tienden a ensuciarse antes.

Elipse de Adherencia

La elipse de adherencia es un concepto fundamental en la dinámica del neumático. En un neumático se cumple que, a medida que aumenta la solicitación de adherencia en una dirección (eje X), disminuye la proporción disponible en la otra dirección (eje Y). Este fenómeno es función de la carga vertical.

Esta elipse determina la fuerza combinada máxima admisible que puede soportar un neumático.

• Punto interior a la elipse: Representa el esfuerzo al que está sometido el neumático; tiene capacidad para soportar esfuerzos más altos.
• Punto sobre la elipse: El neumático está solicitado al máximo y aparecerá una situación de patinaje inminente.

Dibujo y Acanaladuras: Prevención del Acuaplaning

El diseño de la banda de rodadura influye significativamente en la capacidad del neumático para evacuar agua y prevenir el acuaplaning. Existen tres tipos principales de elementos en el dibujo:

1. Canales de alimentación: Orientados transversal u oblicuamente con respecto al plano medio del neumático. Su función es desplazar el agua hacia los costados y permitir los desplazamientos de la banda de rodamiento respecto al suelo.
2. Canales o ranuras principales: Evacúan el agua desde el centro hacia el exterior de la huella. Tienen un ancho de 3 a 5 mm y una profundidad de 10 mm.
3. Pequeños cortes o estrías (lamelas): No evacúan agua directamente, pero permiten micro movimientos durante el proceso de rodadura, mejorando la tracción.

Ángulos de Dirección (Geometría de la Suspensión)

La correcta alineación de la dirección es crucial para la estabilidad y el desgaste uniforme de los neumáticos. Los ángulos principales son:

• Ángulo de deriva: (Concepto no definido en el texto original, se mantiene la mención).
• Ángulo de guiado: Es el ángulo formado por una rueda directriz y el plano longitudinal del vehículo.
• Ángulo de caída (Camber): Es el ángulo del plano medio de la rueda con la normal al plano de rodadura.
• Ángulo de salida (Kingpin Inclination): Formado por el eje de la articulación de la mangueta con el plano vertical, visto el vehículo de frente.
• Convergencia (Toe): Es el ángulo formado por el plano central del vehículo en dirección longitudinal y la línea de intersección del plano central de la rueda con la carretera.
• Ángulo de avance (Caster): Es el formado por el eje de pivote de la mangueta con el plano vertical del eje de la rueda, visto desde un lateral.

Amortiguadores: Monotubo y Bitubo

La diferencia principal entre los sistemas de amortiguación reside en su construcción interna:

Amortiguador Monotubo

El monotubular es similar al bitubo, pero incorpora un dispositivo de cierre en la parte inferior del área de trabajo, mediante un pistón flotante en contacto con el fluido y soportado por la presión de un gas (generalmente nitrógeno) en su parte inferior.

Ventajas del Monotubo:

• Respuesta instantánea y funcionamiento más silencioso debido a la presión permanente ejercida por el gas.
• Mejor refrigeración, ya que el tubo de trabajo está en contacto directo con el aire.
• La presión interna evita la formación de espuma (cavitación) en el aceite al trabajar a altas velocidades de desplazamiento.

Sistemas de Suspensión

Función de la Barra Estabilizadora

La barra estabilizadora es un elemento elástico cuya función principal es compensar la inclinación de la carrocería de un vehículo ante acciones que produzcan movimientos de balanceo (roll). Se asocia a la suspensión redondeada (concepto que se refiere a la geometría general de la suspensión).

Cajas de Transmisión CVT

Las transmisiones de Variador Continuo (CVT) se basan en un sistema de poleas de cambio variable.

Características de las CVT

• Ventajas: Aumento del confort al no haber saltos de marcha, mejora de la aceleración y ahorro de combustible, y menores costes de fabricación.
• Desventajas: Sensación subjetiva de que el vehículo no acelera con contundencia, y la aceleración y la economía pueden verse afectadas por el deslizamiento de la correa.

La unión del cambio al motor se realiza mediante un convertidor hidráulico o un embrague multidisco (ejemplo: Multitronic de Audi).