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De los neumáticos al motor

De los neumáticos al motor

Este año se celebra el centenario del inicio de la fabricación del caucho sintético, del que se distribuyeron 23 millones de toneladas en todo el planeta en 2007. Entre los sectores de aplicación del caucho destaca la automoción. En las ruedas, cómo no. Las hay de todos tipos y para todos los usos. Pero el caucho también está presente en lugares menos visibles y asimismo muy importantes como las juntas y conducciones del motor, una aplicación con sus propios desafíos a superar.

Las ruedas más exigentes requieren de unas características muy especiales; los neumáticos de Fórmula 1 por ejemplo, donde actualmente se alcanzan los 100 Km/hora en sólo 37 metros. La rueda de Fórmula 1 está compuesta por un 79% de caucho, un 18% de acero y un 3% de material textil.

En lo que a ruedas se refiere, poco cambiaron las cosas desde su invención a finales del neolítico en Mesopotamia -a las que dieron un primer uso como rueda de alfarero para pasar después a usarse como pieza fundamental de los carros- hasta 1888, en que Dunlop inventó la rueda hinchable para sustituir las ruedas de madera de la bicicleta de su hijo. Esas ruedas, hechas a partir de un delantal de goma y de un chupete –usado como válvula- se convirtieron en “la madre” de las actuales ruedas hinchables. Después de las bicicletas, los coches. Corría 1890.

En 1909, el científico alemán Friedrich Hoffmann logró fabricar una sustancia sintética, el metilisopreno, que sería la base del desarrollo del caucho sintético. Hofmann trabajaba en los laboratorios de Elberfeld Farbenfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co., una compañía de la que es sucesor el grupo de especialidades químicas Lanxess AG. En 1938 el metilisopreno se convirtió en un componente vital en la fabricación de las ruedas, que todavía incluían fibras de algodón. Las primeras ruedas hechas totalmente de caucho fueron puestas a la venta por Continental en 1942.

A partir de la invención de Hoffmann, expertos en caucho han prestado una importante contribución a la mejora revolucionaria de los neumáticos en prestaciones, seguridad y eficiencia energética al tiempo que han hecho posible multitud de aplicaciones, algunas de ellas muy extremas. Con los cauchos de estireno-butadieno en solución (SSBR) han podido mejorarse considerablemente las propiedades antideslizamiento sobre mojado de los neumáticos y, sustituyendo el negro de humo por sílice como material de relleno en los cauchos SSB, han mejorado la resistencia al desgaste y la resistencia a la rodadura.

Ruedas para Fórmula 1

En un sprint de 0 a 200 Km./h, Michael Schumacher cubrió una distancia de 140 metros en sólo cinco segundos. Esto sólo es posible si las ruedas traseras tienen una buena adherencia sin pegarse demasiado a la pista y sin generar demasiada resistencia. Y a la inversa.

En el caso de frenado de 200 Km./h a 0 en 1,9 segundos las ruedas delanteras desempeñan una función primordial, porque durante la desaceleración el peso del vehículo se carga en la parte delantera. Esto desencadena una tensión en la pared lateral de la rueda, que tiene que soportar una inmensa fuerza. Durante la frenada, la rueda está sujeta a una fuerza de casi 2,5 toneladas métricas. Las paredes laterales tienen que poder soportar esta fuerza sin perder su capacidad de suspensión. Al ser el vehículo tan rígido, una gran parte de la absorción de la suspensión y del golpe recae en las ruedas.

Las ruedas también están bajo una enorme tensión al tomar curvas. A 150 Km./h la fuerza centrífuga alcanza 3,2 g, más de tres veces la fuerza normal de la gravedad. Por lo tanto, las ruedas tienen que ser capaces de soportar fuerzas de 2,2 toneladas métricas durante las curvas.

Cada fin de semana de carreras se entregan 3.000 o 4.000 ruedas de varios tipos: tanto para seco y como para condiciones de lluvia. El secreto mejor guardado es el de los componentes del caucho que se usa para la banda de rodamiento. Asimismo, la temperatura de las ruedas de F1 es crucial: las ruedas se precalientan con mantas eléctricas, porque el compuesto de goma sólo muestra un comportamiento adecuado a temperaturas de alrededor 100º C. Si las ruedas están más frías no muestran la misma adherencia, mientras que si están demasiado calientes, se gastan demasiado rápido. Para las ruedas especiales para lluvia, el rango perfecto está entre los 40 y los 50 grados. Sólo unos pocos fabricantes son capaces de suministrar este tipo de compuestos de altas prestaciones.

Caucho de alta gama para biocombustibles

Cada vez está más aceptado el uso de los combustibles alternativos como forma de proteger el medioambiente, pero pocos saben que el automóvil puede sufrir daños si no está diseñado para utilización de biocombustibles. Entre otras cosas, porque las juntas y conducciones de caucho están fabricadas con elastómeros de altas prestaciones que han sido optimizados a lo largo de decenios para el contacto con gasolina o gasóleo de tipo convencional. «Si entran en contacto con biogasóleo o alcohol, pueden hincharse y volverse permeables, de modo que su resistencia disminuye» afirma el Dr.Matthias Soddemann, jefe del centro de excelencia de Therban del grupo de especialidades químicas Lanxess de Leverkusen.

Las posibles alternativas son escasas. Los cauchos fluorados por ejemplo, no suelen ser adecuados para piezas sometidas a esfuerzos dinámicos y además, aumentan el peso del vehículo debido a su elevada densidad. Adaptar otros cauchos de altas prestaciones como los cauchos nitrílicos hidrogenados (elastómeros HNBR), también muy resistentes, a las nuevas exigencias se consideraba un gran reto tecnológico. «Un reto que ahora hemos superado», asevera el Dr.Matthias Soddemann. 

Los químicos de la compañía han conseguido elevar notablemente la proporción de acrilonitrilo (ACN) en el polímero HNBR y, mientras que antes sólo podía alcanzarse un 43% como máximo, ahora el porcentaje es de un 50% aproximadamente. «Esto aumenta la polaridad del material, lo que hace que resista mucho mejor el contacto con combustibles alternativos como el gasóleo enriquecido con ésteres metílicos de colza o el superetanol, una mezcla de gasolina y alcohol», explica el Dr. Soddemann. «Los nuevos tipos Therban Ultra High ACN se mueven en una zona que hasta ahora correspondía a los fluoroelastómeros y sin embargo, presentan una mayor resistencia dinámica que éstos». 

Gracias a la innovadora química AT los nuevos tipos presentan incluso una mayor fluidez que los elastómeros HNBR «convencionales», lo que facilita su procesado. Las características del material resultan excelentes incluso tras el envejecimiento en aire caliente, y su temperatura de transición vítrea es comparable a la de los cauchos fluorados. A pesar de ello, conservan sobre éstos la ventaja de una menor densidad.

Cien años después de la invención del primer procedimiento para la fabricación de caucho sintético, las nuevas generaciones de este material contribuyen así eficazmente al avance y el éxito de tecnologías alternativas.

En cuánto al fabricante, el Grupo Químico Lanxess alcanzó el pasado 2008 una facturación de 6.580 millones de euros, y da trabajo a 14.600 empleados repartidos por 23 países. El 40% de las ventas anuales de Lanxess proviene de los productos y químicos obtenidos a partir de caucho, proveyendo a más de 600 clientes. Su sede central está en Leverkusen (Alemania).

En España Lanxess está compuesto por Lanxess Holding Hispania S.L., Lanxess Chemicals S.L., y Europigments S.L. Tiene sus oficinas en el edificio World Trade Center de Barcelona, desde donde se gestionan la mayoría de las unidades de negocio. Por otra parte, Europigments es una joint venture donde Lanxess ostenta la mayoría del capital, y que representa los pigmentos inorgánicos de Lanxess en la Región Iberia.

Más información:

Michael Fahrig
Corporate Communications LANXESS AG

michael.fahrig@Lanxess.com
Tel.:  +49 214 30-45041

COHN & WOLFE
Ignacio Casas
Ignacio.casas@cohnwolfe.com

Nayra Nebot Manfredini
Nayra.nebot@cohnwolfe.com

María Cobos
Maria.cobos@cohnwolfe.com

Tel: +34 91 531 42 67