Los neumáticos son el elemento de contacto de las máquinas con el terreno. Debido a la diversidad de situaciones en que se pueden encontrar una máquina y el terreno, los neumáticos deben tener determinadas características para favorecer su trabajo. Pero las características de los neumáticos que en unas circunstancias son idóneas para realizar el trabajo, en otras no son las mejores.
Jacinto Gil Sierra. Dr. Ingeniero Agrónomo.
Los neumáticos que se pueden encontrar en mayor diversidad de condiciones son los de los tractores, pues hay una gran diferencia entre rodar sobre suelo pavimentado a 40 km/h y transitar a 4 km/h por terreno blando ejerciendo una gran fuerza de tiro. En otras máquinas las mayores diferencias operativas que pueden encontrarse quizás sea en el peso que deben sostener; así por ejemplo, en una cosechadora de cereales el peso que gravite sobre los neumáticos puede variar desde el de la máquina estando la tolva vacía hasta el que alcance cuando la tolva esté llena de grano.
En labores de tiro
Cuando los tacos de los neumáticos de las ruedas motrices penetran en el suelo, se apoyan en su lateral para ejercer fuerza de tiro.
Vamos a considerar primero los problemas derivados de la tracción ejercida por los neumáticos. Los neumáticos son el cuello de botella del aprovechamiento de la potencia del motor en labores de tiro. La tracción se realiza clavándose los tacos en el suelo y apoyándose en la porción del terreno que queda tras el lateral de los tacos. Como el terreno no es rígido, la capa superficial en la que se clavan los tacos cede y se deforma un poco hacia atrás, y ahí surge el resbalamiento que hace que la distancia real avanzada sea algo menor que la que correspondería al rodar del neumático sobre el terreno.
Si la fuerza de tracción es demasiado grande, el terreno podría llegar a romperse y entonces el neumático patinaría por completo, girando sin avanzar y lanzando la capa superficial del terreno hacia atrás. Estos problemas se aminoran teniendo la mayor superficie de contacto posible entre el neumático y el terreno, y gravitando mucho peso sobre el neumático para que el apoyo sea firme y resbale poco.
Tacos que describen un codo. En transporte se apoya casi únicamente la zona central, donde tienen una trayectoria casi en sentido longitudinal. En trabajo se apoya también la zona exterior que está más cruzada.
Al labrar interesa que los neumáticos tengan poca presión (mayor deformación y, por tanto, mayor superficie de contacto con el suelo) y que el tractor esté lastrado. En terrenos arcillosos es más eficaz aumentar la superficie de contacto, y en terrenos arenosos es más eficaz lastrar para que el mayor peso sobre el terreno evite que la capa superficial se rompa.
En transporte por carretera
Pero los mismos tractores que hacen labores de tiro también circularán a buena velocidad por caminos y carreteras pavimentadas. En este caso lo que interesa es que los neumáticos encuentren la menor resistencia posible al rodar para que el tractor gaste poca energía en propulsarse a sí mismo. Esto nos lleva al concepto de resistencia a la rodadura, que es la resistencia que encuentra un neumático al avanzar debido a la deformación que sufre la zona que en cada momento está en contacto con el suelo.
Parte de la fuerza desarrollada en el contacto del neumático con el suelo se dedica a vencer la resistencia a la rodadura y el resto es útil para avanzar tirando o no de un remolque. La resistencia a la rodadura se reduce aumentado la presión del neumático y reduciendo el peso que gravita sobre él para que se deforme menos.
Vemos, por tanto, que al pasar de trabajos de tiro en campo a transporte por carretera, se debe aumentar la presión de los neumáticos y reducir o eliminar el lastrado. Cambiar el lastre es una operación que lleva su tiempo y probablemente ningún agricultor esté dispuesto a hacerlo si alterna con frecuencia el trabajo en campo con el desplazamiento por carretera.
El lastre se pone o quita en la nave donde se guarda el tractor, pero no en el límite entre las parcelas y los caminos. Variar la presión se está convirtiendo en una operación fácil dados los desarrollos que incorporan algunos tractores y/o neumáticos.
Diferente anchura de apoyo en el terreno de un neumático de alta flexión según que esté inflado con más presión (izquierda) o con menos presión (derecha).
Los neumáticos muy flexibles, que comercialmente se designan con las siglas VF, se deforman más que los tradicionales y en ellos se puede llegar a tener presiones de solo 0,4 bar para que alcancen esa gran deformación. El cambio de presión de los neumáticos fue facilitada primero por los fabricantes de tractores. En el mercado ha habido y hay tractores equipados con un compresor conectado a las ruedas para que el conductor comande desde la cabina el cambio de presión de los neumáticos. Desde hace dos o tres años también los fabricantes de neumáticos han instalado dispositivos que consiguen variar la presión desde el puesto de conducción.
Cómo elegir el neumático adecuado
Normalmente los tractores nuevos van equipados con determinados neumáticos, o se ofrecen varios modelos muy parecidos, y al comprador apenas se le da opción a elegir. El propietario del tractor sí tiene libertad para elegir neumático cuando por estar my desgastados o por otra razón decide cambiarlos.
Magnitudes que determinan la velocidad teórica de avance de los neumáticos delanteros y traseros de un tractor.
Los neumáticos de estructura diagonal pueden montarse en un tractor al que se le exija poco tiro. En los tractores que parte de su tiempo se dedican a grandes esfuerzos de tracción con aperos que trabajan el suelo se deben instalar neumáticos radiales que permiten mayores deformaciones. Además, los neumáticos radiales tienen menos resistencia a la rodadura.
En función del terreno
La altura de los tacos influye en las prestaciones del neumático. En terrenos blandos interesa tacos altos para que se claven una buena profundidad y tengan más superficie de flanco con la que apoyarse en el suelo para realizar la tracción. En terrenos duros es todo lo contrario; los tacos largos no llegarían a clavarse por completo por lo que los tacos bajos trabajan mejor, además de producir menos vibraciones al tractor. También la colocación de los tacos y la mayor o menor proximidad entre ellos son factores a tener en cuenta.
En función del trabajo a realizar
En trabajos de tiro interesa tacos muy cruzados y mayor distancia entre ellos. En trabajos de transporte es conveniente que los tacos estén más dirigidos en sentido longitudinal y próximos entre ellos de modo que reduzcan los saltos o vibraciones.
Sustitución de los neumáticos por un tamaño distinto
Todas estas consideraciones afectan al diseño de los neumáticos que tengan unas dimensiones concretas. Un problema adicional surge a la hora de sustituir unos neumáticos por otros de diferente tamaño.
En tractores
En un tractor de doble tracción, el eje delantero debe tener una velocidad teórica de avance ligeramente superior al eje trasero, para que las ruedas delanteras hagan el efecto de tirar del resto del tractor (si las ruedas traseras intentaran avanzar a mayor velocidad que las delanteras, el eje delantero sufriría el empuje del eje trasero y supondría una resistencia al avance).
Valor del RCI de algunos neumáticos marcados en su lateral.
En la práctica, el eje delantero debe tener una velocidad teórica entre el 1% y el 5% más rápida que la del eje trasero (por supuesto, el tractor no va a romperse porque cada eje avance a una velocidad diferente; lo que ocurrirá es que las ruedas delanteras y las traseras tendrán diferente resbalamiento y sus velocidades reales se igualarán).
Si los neumáticos de un eje (por ejemplo, el trasero) se cambian por otros de diferente tamaño, también hay que cambiar el tamaño de los neumáticos del otro eje para que la velocidad teórica del eje delantero siga siendo entre el 1% y el 5% más rápida que la del eje trasero. Para facilitar la intercambiabilidad de neumáticos se ha creado un índice que permite establecer la relación entre las velocidades teóricas de avance de ambos ejes.
Lo importante es mantener la misma relación entre radios de las ruedas delanteras y traseras y, por tanto, la misma relación entre sus velocidades teóricas de avance, para lo que hay que procurar que la diferencia entre los valores del índice RCI (Índice de la circunferencia de rodadura) de los neumáticos delanteros y traseros se mantenga constante.
Los neumáticos de las empacadoras de pacas de gran tamaño son anchos para soportar el peso de la máquina y tienen una banda de rodadura parecida a las de los neumáticos para remolques.
Por ejemplo, si el tractor tiene instalados neumáticos con RCI 48 y 43, se puede cambiar por otros cuyos RCI sean 50 y 45. Los manuales de los tractores indican al usuario cuál es la diferencia de valor RCI entre los neumáticos traseros y delanteros. En algunos tractores está marcado en el eje delantero la diferencia de valor RCI que debe haber entre los neumáticos traseros y los delanteros. Si solo se cambia una pareja de los neumáticos (los delanteros o los traseros), hay que sustituirlos por otros que tengan el mismo RCI para mantener la diferencia. El incumplimiento de esta proporción entre el tamaño de los neumáticos delanteros y traseros provocaría que sufrieran un mayor desgaste.
Con esta precaución de mantener la misma diferencia entre los valores RCI de los neumáticos delanteros y traseros, se mantendrá el mismo adelanto de la velocidad teórica del eje delantero respecto al trasero. Pero el cambio de dimensiones de los neumáticos plantea otras cuestiones que se debe tomar en consideración antes de llevarlo a cabo.
Algunos fabricantes de neumáticos han desarrollado dispositivos para variar la presión desde el puesto de conducción de la máquina.
Con neumáticos más grandes, el vehículo (tractor o cualquier otra máquina autopropulsada) avanzará a mayor velocidad, ya que la velocidad de giro del eje será la misma y a esa misma velocidad le corresponde mayor velocidad de avance por tener mayor radio la rueda. La fuerza de tiro para accionar un apero depende del apero y de la profundidad a que trabaje, luego instalando neumáticos más grandes, si el apero se maneja igual, tendremos la misma fuerza de tiro. Como la fuerza la hace el neumático agarrándose al suelo, esa misma fuerza, al tener el neumático un radio mayor, generará un mayor par en el eje de la rueda (el par es el producto de la fuerza por el radio). Todo esto afectaría a las condiciones de funcionamiento del motor.
En los tractores modernos, que tienen control electrónico del motor y de la transmisión, el cambio de tamaño de los neumáticos puede afectar al funcionamiento del control electrónico que detectaría valores anormales en la velocidad de avance y en la demanda de par.
En cosechadoras
La gran diferencia de peso que tiene una cosechadora con la tolva vacía con respecto a otra con la tolva llena hace que los neumáticos de estas máquinas sean difíciles de regular.
Como ya se ha dicho, en otros tipos de máquinas la problemática de los neumáticos es diferente. La siguiente máquina en dificultad para regular y utilizar correctamente los neumáticos es la cosechadora de cereales por la gran diferencia de peso que tiene desde que la tolva está vacía hasta que está llena.
Con la tolva vacía los neumáticos deben tener una presión más baja y, a medida que aumenta
el peso que gravita sobre ellos, la presión debe ir aumentando para que la deformación en la zona de contacto del neumático con el suelo siempre sea la misma.
Incluso trabajando en laderas, como hay más peso sobre la rueda que circula a menor cota, esta debe tener una presión mayor (por ejemplo, 2,4 bar frente a 2 bar) que la rueda que circula a mayor cota, manteniendo esa proporción de que a más peso más presión y viceversa, para que la deformación de la rueda siempre sea la misma.
Evidentemente, esto es imposible conseguirlo actuando «a mano», pero las empresas punteras de neumáticos ya tienen la tecnología que mediante la instalación de sensores en el propio neumático y de un compresor consigue mantener en cada momento la presión adecuada al peso que gravita sobre la rueda.
En otras máquinas
Neumáticos estrechos para pulverizadores autopropulsados. Menor número de tacos separados entre sí para máquinas de poco peso (izquierda) y más tacos próximos entre sí para máquinas de mucho peso (derecha).
También hay que elegir adecuadamente los neumáticos para las restantes máquinas. Los remolques tienen una problemática parecida a la de las cosechadoras, puesto que pueden estar desde totalmente descargados hasta totalmente cargados. Además, pueden circular por campo y en carretera. En los neumáticos llamados de alta flotación para remolques también debe regularse la presión para reducirla en el campo y aumentarla en carretera.
Los neumáticos para pulverizadores autopropulsados son estrechos para que puedan circular entre las líneas de cultivo. Para elegirlos adecuadamente hay que fijarse principalmente en el peso del pulverizador, de modo que se instalen neumáticos con los tacos más alejados entre sí en los pulverizadores de poco peso y tacos más próximos entre sí en los pulverizadores de mayor peso.
