Los conocimientos sobre neumáticos de un piloto de líneas aéreas
En su día escribí un artículo en el Blog dedicado a los neumáticos de avión. El artículo estaba destinado al público no especializado en general. Se titulaba Neumáticos de avión: mucho más que caucho y es uno de los artículos más leídos del Blog con más de 61.000 visita hasta la fecha.
Desde entonces mucha gente me ha preguntado por lo que tiene que saber un piloto de líneas aéreas sobre las ruedas y los neumáticos. En este artículo voy a resumir precisamente eso. Esta información está extraída de los manuales para la licencia de piloto de líneas aéreas (ATPL) de los cursos certificados por la EASA.
Ruedas y Neumáticos
Las ruedas deben ser ligeras pero resistentes, y normalmente están fabricadas de aleación de aluminio o magnesio. Los tipos principales de ruedas son: de base de pozo (well-base), de pestaña desmontable (detachable flange) y de cubo partido (split hub).
Tapones Fusibles (Fusibles Térmicos)
Si la temperatura de la rueda aumenta a niveles elevados, existe el riesgo de que el neumático explote, causando daños graves. Para evitarlo, la mayoría de las ruedas de aviones grandes incorporan tapones fusibles.
- Estos tapones se funden a temperaturas excesivas, desinflando el neumático de forma controlada.
- Si un tapón se funde, se debe cambiar el neumático y renovar todos los tapones de la rueda.
- Los diferentes colores de los tapones indican distintas temperaturas de funcionamiento.
Neumáticos de Aeronaves
A diferencia de los neumáticos de automoción, los de aviación están sometidos a altos niveles de estrés debido a:
- Cargas de impacto elevadas en el aterrizaje.
- Altas velocidades de despegue y aterrizaje.
- Altas temperaturas causadas por el frenado.
Regiones del Neumático
Un neumático se divide en las siguientes regiones:
- Corona (Crown): La parte superior que contacta con el suelo.
- Hombro (Shoulder): La zona de transición entre la corona y el flanco.
- Flanco (Sidewall): El lateral del neumático.
- Talón (Bead): La parte que asienta el neumático en la llanta.
Tipos de Neumáticos
Existen dos tipos básicos en uso:
- Con cámara (Tubed Tyres): Utilizados en aviones antiguos; tienen una cámara de caucho inflada con nitrógeno o aire en su interior.
- Sin cámara (Tubeless Tyres): Han sustituido mayoritariamente a los de cámara. Se sellan mediante los talones contra la pestaña de la rueda.
En la imagen un neumático con cámara
En la imagen un neumático sin cámara
Ventajas de los neumáticos sin cámara:
- Menor probabilidad de desinflado por pinchazos (el revestimiento de caucho sella el objeto perforante).
- Menor peso.
- Funcionan a menor temperatura.
Los neumáticos, ya sean con cámara o sin ella, pueden ser de baja o alta presión.
- Los neumáticos de baja presión tienen una presión de inflado de 200 psi o menos y una velocidad máxima de 120 mph.
- Los neumáticos de alta presión tienen una presión de inflado que oscila entre 200 y 315 psi aproximadamente y una velocidad máxima de 250 mph.
Operación y Mantenimiento
Desplazamiento del neumático (Tyre Creep)
Es el movimiento circunferencial del neumático alrededor de la rueda. Si esto ocurriera en neumáticos con cámara, la válvula de inflado podría dañarse o romperse, provocando que el neumático se desinfle. El deslizamiento suele producirse durante el período de rodaje o al frenar bruscamente con baja presión en los neumáticos. El control de la cantidad de deslizamiento se realiza mediante marcas en el flanco de los neumáticos. Estas marcas pueden adoptar dos formas:
Ventilación de los neumáticos
Durante la fabricación de neumáticos sin cámara, se incorporan orificios de ventilación para liberar el aire atrapado en la carcasa. Este aire se comprimiría a alta presión durante el inflado inicial del neumático, lo que podría provocar la delaminación. Estos orificios están marcados con un punto verde o gris y se denominan orificios de punzón.
Equilibrado
El punto más ligero del neumático suele estar marcado con un punto rojo. (Cuando el neumático está montado en la llanta, el punto rojo debe estar junto a la válvula de inflado).
Velocidad límite del neumático
La velocidad máxima que puede alcanzar un neumático en tierra se conoce como velocidad límite del neumático.
Dibujos de la banda de rodadura
El dibujo de la banda de rodadura de los neumáticos está diseñado para adaptarse a condiciones específicas.
Banda de rodadura acanalada (con ranuras circunferenciales)
Este es el tipo de banda de rodadura más utilizado. Ofrece baja resistencia a la rodadura (mayor durabilidad), buena estabilidad direccional y tracción.
Neumáticos con dibujo de bloques (para todo tipo de clima)
Similares a las bandas de rodadura de los vehículos, ofrecen un buen rendimiento en la mayoría de las superficies
Neumáticos con nervadura
Estos son neumáticos especiales que incorporan una nervadura o reborde de goma en el flanco superior. Su función es desviar el agua de los motores traseros.
Antivibración
Algunas ruedas delanteras están equipadas con neumáticos de doble banda de rodadura. Este tipo de neumático se comporta como una rueda delantera de doble banda de rodadura, ya que ayuda a prevenir la vibración
Revisión de neumáticos
Antes de cada vuelo, se debe realizar una inspección minuciosa de los neumáticos de la aeronave. Se debe prestar especial atención a lo siguiente:
- Objetos extraños incrustados: Se debe examinar el neumático en toda su circunferencia y retirar cuidadosamente cualquier objeto extraño.
- Cortes y rasguños: Todos los cortes deben ser examinados con una herramienta roma adecuada para evaluar la profundidad y la extensión del daño en la carcasa. En general, los cortes pequeños que no dañan la carcasa no debilitan significativamente el neumático.
- Abultamientos: Esto suele ser un signo de debilitamiento en la carcasa y el neumático. Se debe desmontar el neumático para su examen.
Desgaste del neumático
El desgaste del neumático puede deberse a muchos factores. Algunas de las causas comunes son:
- Altas velocidades de rodaje
- Aterrizaje brusco
- Frenado excesivo
- Aquaplaning
El aquaplaning puede ocurrir al aterrizar en una superficie con agua estancada, que se acumula delante de la rueda giratoria. Esto puede provocar que el neumático flote sobre una película de agua, con la consiguiente pérdida de frenado y estabilidad direccional. Para determinar la velocidad, en nudos, a la que se produce el aquaplaning, se utiliza la siguiente fórmula:
Velocidad de aquaplaning = 9 veces la raíz cuadrada de la presión del neumático (psi)
En configuraciones de ruedas en tándem y bogie, solo las ruedas delanteras sufrirán aquaplaning, ya que la profundidad del agua se habrá reducido antes que la de las ruedas traseras.
Los límites de desgaste de los neumáticos se pueden estimar de las siguientes maneras:
- Neumáticos acanalados con barra de unión indicadora: hasta la barra de unión
- Los neumáticos acanalados sin barra de unión se pueden usar hasta que el desgaste alcance los 2 mm (0,080 pulg.) del borde inferior de las ranuras indicadoras de desgaste, en más de un cuarto de la circunferencia del neumático, o en cualquier punto donde la banda de rodadura esté desgastada a 2 mm o menos en todo su ancho.
- Los neumáticos con banda de rodadura de bloques se pueden usar hasta que se alcance la profundidad del dibujo.
- Los neumáticos de doble contacto se pueden usar hasta que la corona entre en contacto con el suelo.
Cabe destacar que los neumáticos con bandas de rodadura reforzadas tienen varias capas de tejido moldeadas en el caucho. Estas capas de tejido pueden quedar expuestas durante el uso normal y no deben confundirse con los cordones de la carcasa.
Presión de los neumáticos
Es fundamental mantener los neumáticos inflados a la presión correcta. Los neumáticos con baja presión pueden deslizarse y presentar desgaste prematuro en los flancos. Los neumáticos con exceso de presión pueden causar vibraciones excesivas durante el rodaje o al rodar sobre el suelo, lo que puede provocar daños estructurales. Además, pueden causar un desgaste excesivo en la banda de rodadura y reventar por alta presión. Cabe destacar que, si hay dos neumáticos montados en el mismo eje, una presión desigual puede provocar que uno de ellos funcione por encima de su presión nominal; esto también puede generar una tensión excesiva en el tren de aterrizaje.
Los fabricantes de neumáticos especifican una presión de inflado nominal para cada neumático, que se aplica a un neumático frío sin carga. La presión a la que debe inflarse un neumático cuando soporta el peso de la aeronave se determina añadiendo un margen de presión (normalmente del 4 %) a la presión de inflado nominal. Generalmente se especifica una tolerancia del 5 % al 10 % por encima de la presión de inflado con carga, y se permiten presiones de neumáticos hasta este máximo, lo que puede mejorar la fiabilidad de los neumáticos. Las presiones de inflado con carga para los neumáticos de una aeronave en particular se especifican normalmente en el manual de mantenimiento de la aeronave como las presiones máxima y mínima permitidas, o bien se muestran en forma de gráfico con la presión en relación con el peso de la aeronave.
Tras el aterrizaje o un rodaje prolongado, la presión de los neumáticos puede variar debido a la energía absorbida por el neumático y la transferencia de calor de los frenos, pudiendo esperarse un aumento de presión de hasta un 10 %. Esta presión no debe reducirse a los valores normales, ya que, una vez que el neumático se haya enfriado, podría quedar desinflado.
Si se encuentra un neumático desinflado, debe retirarse de la aeronave. Sin embargo, si la aeronave ha rodado con un neumático desinflado, dicho neumático y su rueda compañera deben desecharse. Si más de un neumático de un tren de aterrizaje con varias ruedas ha estado desinflado, todos los neumáticos de ese tren de aterrizaje deben desecharse.
Presión de inflado de neumáticos: Media
- se registre en el libro de registro técnico
- el neumático se vuelva a inflar con nitrógeno o un gas inerte adecuado lo antes posible, a más tardar 25 horas de vuelo, lo que ocurra primero.
Comprobación de la presión de los neumáticos en frío
Si la presión de algún neumático es inferior al 10 % de la presión de carga, debe rechazarse. Si la presión de algún neumático es entre el 5 % y el 10 % inferior a la presión de carga, debe volver a inflarse y registrarse en el libro de registro técnico. Si en la siguiente comprobación diaria (en frío) la presión es inferior al 5 %, debe rechazarse.
Disipación de presión
Es normal que un neumático pierda hasta un 5 % de presión debido a la disipación de gas a través de su estructura. Vuelva a inflar como de costumbre.
Si se detecta que un neumático de un bogie tiene una presión un 10 % o más inferior a la normal, también debe cambiarse el neumático del mismo eje, ya que habrá soportado una carga excesiva.
Comprobación de la presión de los neumáticos en caliente
Compruebe todos los neumáticos y compare las presiones de los neumáticos del mismo tren de aterrizaje (espere que sean aproximadamente un 10 % superiores a la presión de trabajo). Cualquier neumático con una presión un 10 % o más inferior a la presión máxima registrada debe inflarse hasta alcanzar dicha presión. Si, en una comprobación posterior en caliente, se detecta una pérdida similar en el mismo neumático, este debe desecharse.
Al usar neumáticos gemelos, es fundamental comprobar y ajustar la presión, ya que uno de ellos soportará una carga mayor.
Temperatura/Presión de los neumáticos
En algunos aviones modernos, la presión y la temperatura de los neumáticos pueden visualizarse en la cabina de vuelo, lo que permite a la tripulación detectar posibles fallos.
Despegue abortado
Si un avión debe abortar el despegue, los altos niveles de energía involucrados pueden haber provocado tensiones internas y sobrecalentamiento en los neumáticos de las ruedas principales. Se debe consultar el manual de mantenimiento correspondiente para las acciones correctivas necesarias.
Desgaste por la intemperie
Los neumáticos expuestos al calor, al agua fría o al ozono tienden a envejecer. Esto se manifiesta como fisuras superficiales en los flancos (no perjudiciales) o como la aparición de partículas de carbono en la superficie. Esto indica un deterioro avanzado.
Contaminación
El combustible, los aceites, los disolventes y el fluido hidráulico dañan los neumáticos si entran en contacto con ellos. La gravedad del daño aumenta con la cantidad y la duración del contacto, lo que provoca que una zona de la cubierta se vuelva esponjosa e incapaz de soportar una carga. Todos los contaminantes deben lavarse de los neumáticos lo antes posible y estos deben inspeccionarse.
La terminología de los neumáticos de aviación
A continuación mostramos los términos y definiciones junto con una traducción al español.
- Apex strip (Tira de apéndice / Relleno del talón / Apex): Una pieza triangular de goma rígida que se ajusta sobre el núcleo del talón para suavizar la transición del talón rígido a las capas flexibles del cuerpo (carcasa) en el flanco (o costado).
- Bead heel (Tacón del talón / Talón exterior): Borde exterior del talón.
- Bead toe (Punta del talón / Punta interior): Borde interior del talón.
- Breaker (Cinturón amortiguador / Lona amortiguadora / Breaker): Los "breakers" son capas de tejido (lonas) colocadas directamente sobre la capa más superior del cuerpo, justo debajo de la goma de la banda de rodadura. Dispersan el estrés (tensión) por todo el neumático. Este "breaker" se utiliza en un número limitado de neumáticos de aviación Bridgestone.
- Chafer strip (Lona antidesgaste / Tira de roce): Refuerza los talones y protege las capas de cordón del cuerpo contra daños provocados por la fricción de la llanta o contra daños al reemplazar la llanta.
- Carcass plies (Capas de la carcasa): Cada capa de nylon está sujeta por núcleos de talón de alambre a través del neumático para mantener la resistencia a la tracción en el nivel adecuado, y está doblada hacia el lado del flanco. Cada capa está provista de goma de amortiguación (cojín) para reducir la fuerza de cizallamiento producida entre los cordones del neumático cuando este se deforma. Múltiples cordones de nylon recubiertos se cruzan alternativamente en diagonal (al sesgo o "bias") para formar la carcasa.
- Decoration line (Línea decorativa / Línea de adorno): Una línea proyectada y en relieve moldeada entre el hombro y el flanco del neumático. Su propósito es únicamente decorativo.
- Flipper strip (Lona faldón / Tira faldón / Flipper): Una tira de material que envuelve el haz de alambres del talón y el relleno (apex) para añadir soporte y ayudar a suavizar la transición del conjunto hacia el flanco.
- Innerliner (Revestimiento interior / Innerliner): Una lámina de goma especial laminada en el interior de la primera capa de carcasa del neumático sin cámara (tubeless) para asegurar la retención de presión cuando el neumático está inflado.
- Ply turn-ups (Bordes doblados de las capas / Remontado de capas): Los extremos doblados hacia arriba de las capas alrededor del talón. Otras capas bloquean los extremos en su lugar.
- Tread reinforcing fabric (Tela de refuerzo de la banda de rodadura / Lona de refuerzo): Capas de cordón de nylon localizadas en la banda de rodadura, entre los surcos de la banda y la capa exterior de la carcasa, que reducen la oscilación (movimiento lateral o "squirm") de la banda de rodadura y aumentan la estabilidad para operaciones a alta velocidad.
- Rim line (Línea de llanta): Esta línea se proporciona cerca de los talones para permitir la inspección de cómo encaja el neumático con la llanta.
- Shoulder (Hombro): El área en el costado del neumático situada entre el flanco y la banda de rodadura.
- Sidewall (Flanco / Costado): El área lateral del neumático localizada entre el buttress (contrafuerte o borde de rodaje) y los talones. Compuesto de goma, protege la carcasa contra daños.
- Tread (Banda de rodadura): Una capa de goma en la circunferencia exterior del neumático, sus funciones principales son proteger la carcasa de cortes, soportar altas velocidades durante el despegue y aterrizaje, proporcionar tracción, resistir el desgaste, ofrecer durabilidad bajo un amplio rango de temperaturas y asegurar la estabilidad (en particular, la evacuación efectiva de agua en pistas mojadas). El compuesto de la banda de rodadura está diseñado para adaptarse a una amplia gama de operaciones.
- Undertread (Base de la banda de rodadura / Suela / Undertread): Una capa de goma proporcionada para su uso en el recauchutado (renovado) del neumático y que proporciona adhesión de la banda de rodadura al cuerpo de cordón (carcasa). Bridgestone fabrica esta capa de goma lo suficientemente gruesa como para asegurar un alto número de recauchutados.
- Wire beads (Núcleos de alambre del talón / Alambres del talón): Construidos con alambre de acero encapsulado en goma, ayudan a mantener la forma del neumático y lo mantienen firmemente fijado a la llanta. Los núcleos de alambre del talón están envueltos con tela.
- Venting hole (Orificio de ventilación / Agujero de ventilación): El orificio a través del cual se ventila el gas desde el interior de las capas de la carcasa.
*** Balance marker (Marca de equilibrado)**
Una marca de equilibrado, que consiste en un punto rojo, se fija en el flanco (costado) del neumático inmediatamente por encima del talón para indicar el punto más ligero del neumático.
Artículo principal: Neumáticos de avión: mucho más que caucho
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