Capacidad de carga y presión de inflado

Transcripción

1 sobre el papel LUIS INÁRQUEZ Dr In Agr(nomo I I I Capacidad de carga y presión de inflado Análisis conjunto de los elementos que hay que tener en cuenta para elegir el neumático más apropiado, dentro de los que cada modelo de tractor ofrece como opción n diferentes ocasiones, desde esta sección, se han analizado los neumáticos del tractor, tanto por sus características dimensionales, como por las relaciones que deben de mantener entre ellas, especialmente en tractores de doble tracción, como los condicionantes que les imponen la potencia y la masa del tractor n CRITERIOS BÁSICOS En la ficha de homologación de un tractor agrícola se incluyen diferentes juegos de neumáticos Habitualmente, uno de ellos se ofrece como `base' y el resto opcionales, considerando que los usuarios se pueden encontrar en situaciones muy diferentes que hacen recomendable un neumático distinto Cuando el fabricante decide los juegos de neumáticos con los que homologa el tractor, lo primero que tiene en cuenta es el espacio disponible entre los guardabarros, pero también, en los neumáticos del eje delantero, las limitaciones que sus dimensiones imponen en el ángulo de giro de las ruedas y que pueden afectar a la maniobrabilidad Por otra parte, a medida que aumenta el diámetro de los neumáticos, también lo hacen las tensiones en las transmisiones, especialmente en las reducciones finales, a la vez que se necesita un sobredimensionamiento del sistema de frenos Por estas razones, no acepta que se utilicen neumáticos demasiado grandes, o lo que es lo mismo, cuya superficie de apoyo haga aumentar la adherencia por encima de unos límites aceptables para las transmisiones, aunque siempre se recomienden neumáticos con capacidad para soportar las cargas máximas autorizadas Considerando exclusivamente el espacio disponiblc por las limitaciones que imponen las aletas, hay quc indicar yue al menos deben de qucdar 1 cm entre cualquier superticie del tractor y la carcasa del neumático para evitar problemas de embozado (parte superior y laterales); a medida que hay que trabajar en suclos más pegajosos, o con abundante residuos vegetales, esta separación mínima hay que aumentarla Por otra parte, la anchura máxima de circulación por carretera es de?55 m, por lo que la separación entre flancos externos de los neumáticos no pueden superar esta anchura Hay que considerar que los IasU'es metálicos pueden sobresalir en ocasiones del FEBRERO 22 agrop('ll(('u

2 La elección de los neumáticos más apropiados va en función, entre otras cosas, de las características del tractor el cálculo de la velocidad máxima de circulación a efectos reglamentarios Aparecen diferencias en los radios dinámicos según el origen del neumático (marca, modelo), por lo que al cambiar de marca, incluso si se utiliza las mismas dimensiones, hay que comprobar que los valores son aceptables Modificando ligeramente las presiones de inflado se consigue un ajuste apropiado de las velocidades periféricas de las ruedas CAPAC IDAD DE CARG DEL N EUMATI C Normalmente, el fabricante ya se hace estas consideraciones y diseña los guardabarros del tractor condicionado por las dimensiones máximas de los neumáticos que estima necesarios Sin embargo, el gemelado de ruedas traseras para reducir la presión sobre el terreno queda limitado, como sucede en las condiciones de la agricultura europea, cuando el tractor tiene que circular por las vías públicas EL TIPO DE TRACTOR En los tractores de doble tracción con ruedas delanteras de menor tamaño, las dimensiones de los neumáticos delanteros están condicionadas por las de los traseros y por la relación mecánica (RM) de la transmisión del eje delantero Esto significa que la circunferencia de rodadura de los neumáticos del eje delantero debe de ser igual a la del eje trasero dividido por la relación mecánica de la transmisión al eje delantero, con un incremento inferior al 5% Esto evita el desgaste excesivo de las ruedas y la tendencia a saltar de los tractores cuando se trabajan en suelos duros (ver AgroTécnica - por qué saltan los tractores?) En una primera aproximación pueden utilizar el radio índice (ver tabla adjunta) de los neumáticos considerados, para hacer estos cálculos Así, el radio índice de las ruedas del eje delantero debe de ser igual al de las ruedas traseras dividido por la relación mecánica (RM), incrementado en un porcentaje inferior al 5%, o sea: r;d (1 15) x (r;d_, / RM) Hay que tener en cuenta que el radio índice no se corresponde con el radio dinámico del neumático, sino que es un valor de referencia utilizado para La capacidad de carga de los neumáticos debe de ser suficiente para soportar la que se deriva de la masa del tractor y de las cargas dinámicas que aparecen con el trabajo (masas y reacciones de los aperos) Hay que tener en cuenta que las cargas máximas de referencia, indicadas en los neumáticos, son muy superiores a las que se pueden aplicar en el suelo agrícola, dado que reflejan la resistencia del neumático a una elevada presión de inflado, sólo admisibles cuando se circula sobre pavimento En una primera aproximación se puede establecer que las cargas máximas que recibirán las ruedas de cada eje durante la utilización, en función del tipo de tractor considerado, son las que se indican en el siguiente cuadro: MASA EN CADA EJE EN PORCENTAJE SOBRE LA MASA DE REFERENCIA DEL TRACTOR (SIN APEROS) TiPo Doble tracción (ruedas tlesiguales) i DELANTERAS t 5% TRASERAS ', 8% ÁgYOtPC'fI[CQ FEBRERO ZOOZ

3 Por otra parte, la masa de referencia se puede obtener añadiendo lastres en función del tipo de trabajo que se realiza para aprovechar eficientemente la potencia disponible (minimizando pérdidas por rodadura y patinamiento) El lastrado complementa las cargas dinámicas producidas durante el trabajo con máquinas y aperos La masa necesaria de un tractor para trabajos de tracción (AT/mayo- 99) se puede calcular con la siguiente expresión matemática: P(kg)=N(CV)x75x,x27/ ( VX1IXCTR Siendo: P = masa necesaria (incluido lastre) N= potencia del motor utilizada (se considera que se utiliza el 75 Ic de la máxima) r), = Eficiencia en la transmisión (9%; equivalente a 1 I de pérdidas) v, = velocidad teórica de avance en km/h (sin descontar resbalamiento) µ= coeticiente de adherencia (tipo de suelo: 5 a 9) ctk = coeficiente de tipo de tractor (1 en tractores 2+2 RM; 85 en tractores 2 RM) Aplicando esta expresión matemática a diferentes tractores con potencias crecientes, las masas de refierencia necesarias para cada caso aparecen calculadas en la Tabla I Las velocidades utilizadas son teóricas, y no tienen en cuenta el resbalamiento Se considera que la potencia utilizada es el 75% de la potencia máxima disponible en el motor Esto significa que en un tractor de doble tracción con 1 CV de potencia, los neumáticos deberían de soportar, en su conjunto, una masa de 6 75 NEUMÁTICOS, Traseros Tora(kg) 675x8/1=54 La capacidad de carga de los neumáticos se calcula contando con la masa del tractor y las sobrecargas que induce el trabajo kg, que, según lo indicado en el apartado anterior, hace aconsejable elegir neumáticos delanteros y traseros con las siguientes capacidades de carga: POR RUEDA (kg) R : 54/2=27 TABLA 1- MASA TOTAL NECESARIA EN EL TRACTOR (kg) EN FUNCIÓN DE LA POTENCIA DEL MOTOR QUE SE VA A UTILIZAR EN TRABAJOS DE TRACCIÓN, PARA DIFERENTES VELOCIDADES DE TRABAJO SOBRE RASTROJO ( M=6) VELOCIDAD 45 km/h 65 km/h 85 km/h 2 RM 2+2 RM 2 RM 2+2 RM 2 RM 2+2 RM Coef_TR Potencia (CV), ' :: - i ' : : : : ' ' : :: :: Notas: La masa puede ser del propio tractor o inducida por los aperos utilizados, pero en ambos casos sirve de referencia para el dimensionamiento de los neumáticos Las velocidades utilizadas son teóricas, y no tienen en cuenta el resbalamiento Se considera que la potencia utilizada es el 75% de la potencia máxima disponible en el motor FEBRERO 22 agro P('l1tC(l

4 A partir de estos valores se puede elegir el índice de carga del neumático, pero hay que establecer previamente las presiones de inflado aconsejables para el trabajo de campo, ya que los valores de carga admisible a los que se retiere el índice de carga del neumático son para presiones de intlado de 16 kpa (16 bar, equivalentes aproximadamente a 16 kg/cm') Si se reduce la carga hay que disminuir la presión de inflado para que la superficie de apoyo se mantenga constante FiGURa 1n VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DE INFLADO (NEUMÁTICOS 184 R 38) 3 * 2 5 R, z o u 9 $ 1 5, o * Flrestone RadIa Good YearStantlard 321 Kleber Super 5 3 Mlchelln Blb' x M IC- Plrelll TM Presiones de inflado (bar) n PRESIÓN DE INFLADO El diseño de cualquier neumático se realiza de manera que su estructura alcance una forma determinada cuando la carga que ravita sobre él se equilibra con la presión de inflado Si se reduce la carga sobre la rueda hay que bajar la presión de inflado para que la superficie de apoyo se mantenga constante, ya que en caso contrario se reduce la capacidad de tracción del neumático, a la vez que se incrementa su desgaste Por el mismo criterio, un aumento de la carga resulta posible incrementando la presión de inflado, aunque esto puede afectar la resistencia del neumático y reducir su vida útil, salvo que esta sobrecarga se produzca con una velocidad de desplazamiento inferior al código de velocidad del neumático Esto se aplica a la elección de los neumáticos del eje delantero cuando se utiliza palas frontales, o máquinas que producen un efecto similar En los catálogos de los fabricantes de neumáticos en ocasiones se encuentran tablas que relacionan la pre- FIGURA 1s- VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DE INFLADO (NEUMÁTICOS 149 R 28) s o Y q 15 W a 1 soo, os os oe io i2 ia ts ts Firestone Radia GoodYearStandard 1925 Kleber Super Michelin Bib' x M t xr-pirelli TM Presiones de inflado (bar) ágilpciiicq FEBRERO 22

5 sión de intlado con la capacidad de carga del neumático En otros casos sólo se indica la capacidad de carga máxima (para la velocidad admitida como referencia) y la presión de inflado correspondiente, por lo que habrá que calcular la presión de inflado más apropiada cuando la carga real sobre la rueda esté por debajo de la carga de referencia A este respecto, se puede observar (ver Figura 2) que la relación entre la capacidad de carga y la presión de inflado se mantiene lineal, por lo que resulta sencillo el cálculo de la presión de inflado a partir de referencia de carga nominal del neumático Este comportamiento de la rueda neumática se explica sobre la base de indicar que su respuesta es la de un muelle combinado con un cilindro neumático, que permite el comportamiento lineal en el intervalo de cargas para el que está diseñado En consecuencia, si partimos de un neumático con una capacidad de carga de 3 kg a 16 bar, la capacidad de carga para la presión de intlado de ll bar será: C,, =3x(ll + 1)/(16+ 1) = kg Lo que se puede expresar de manera genérica como: C = C,,:c x(p + 1) (P x + 1) En la Tabla 2 se incidan las capacidades de carga de un neumático, FicuRa 2- VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DE INFLADO (NEUMÁTICO MICHELÍN Bib' x M 18) ' Y= x ' R2 = i Presiones de inflado (bar) 2 por cada I kg de carga nominal a 16 bar de presión de inflado, a mcdida yue se reduce la presicín de inflado Hay que tener en cucnta yue si la presión de inflado es infcrior a un determinado valor, dependiente del tipo de neumático y de las características de la Ilanta utilizada, el neumático tiende a girar en la Ilanta, por lo yue los fabricantes limitan la presión mínima de intlado n APLICACIÓN Considerando diferentes modclos de tractor con unos 1 CV (75 kw aproximadamente) de potencia de motor, se encuentra como neunuíticos dc uso frecuente los designadoti como 184 R38 en el eje trasero y los 149 R28 en el eje delantero Sobre la base de una masa dc referencia del tractor de 6 75 kg, los neumáticos traseros debe de se capices de soportar 2 7 kg y los delanteros 1 68 Utilizando las capacidades de carga incluidas en la tigura ln e observa que los neumático I H4 R38, dc las marcas consideradus, pueden soportar sin prohlemas esta carga dc 2 7 kg intlados a una presión de 13/14 bar, que puede ser aceptahlc en un suelo relativamentc duro comu es el de rastrojo Si interesa reducir la compactación del suelo, en el caso de yue este estuviera más blando, etc neumático sería insuticiente y habría yue buscar otro con mayor capacidad de carga, lo que se puede conseguir con los que, con el mismo radio índice, dispungan de una muyor anchura de halón, moditicando la presión dc inflado cn consecurncia TABLA 2- VARIACIÓN DE LA CARGA ADMITIDA EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DE INFLADO Presión de inflado ,, iii _ ;,, Aplicación: un neumático de 3 kg de carga admitida a 16 bar, soportaría 769 x 3= 2 37 kg cuando se infla a 1 bar, sin que cambie su sección, y, por tanto, la superficie de huella del mismo FEBRERO 22 ágiolp('lll('(t

6 ', ' sobre el papel Designacián del neumático radioíndice (mm) anchura (mm) Designación del neumático radio índice ( mm) anchura ( mm) 2 n R ,9-28 I R /7 R n R 16 3J Y4 48 /65 R 28 I I7 R ,9-281ND n R , I /1 R /7 R I8 R /65 R R 28 I 67 I 54 18,4-281ND /65 R 28 I so no R ,9-3 I I7 R R no R 18 4D5 3 1s,s a2s R /7 A /65 R /65 R R 18 IND ,4-31ND R D 18, /7 R /65 R 19, I 46 21L /1 R n R p 65 n R /7 R Ó n5 R 3 'I , R , 3-32 n n R , , /65 R 32?a n R I7 R 32 s2o /15 R /6 R 32 I' , R /1 R , n R I5 R R ,5L R o no R /15 R R R n R ND R , 16, n R , : 495 Y41 5 /1 R , /65 R , - 18, n R 24 ; n , I no R 2a /65 R 34!# 71 soo 13, , D n R 24 ' n5 R 34 : I7 R /7 R R 24 q4 23,1-34 i R 24 I N D /75 R ,9-241ND n5 R 34 ai ,5L - 241ND " , g, /7 R n R 24 12, R , 6 - r ,9-241ND s1o a2s 19,5L - 241ND ,3-38 ' 645 Zll 16, , R 24 s2o a8o 11,2-38 I 69 2a R , ,4-241ND , L - 241ND , n5 R , ,9-38 á 14, I7 R , /g5 R /7 R , /65 R /1 R R s,a 26 IND , , /7 R o na R 2s n R s2o R R L n R /1 R ,1 26 IND ,2-42 "! , , n5 R , R , n R I /7 R , 11, R 42 ' n R 28 9n , 3-44 f' , y 5 _ o no R 28 fin , ,4 46 ' n R R ,5-48 ` 7i ,9 28 IND , Para el eje delantero se observa que el neumático seleccionado (149 R28) admite los l 688 kg, siempre que vaya inflado a una presión de 13/l4 bar, lo cual resulta aceptable, ya que es frecuente que en las ruedas del eje delantero se utilicen presiones de inflado ligeramente superiores a las del trasero Sin embargo, si se cambian los neumáticos traseros por otros de mayor capacidad de carga a baja presión también convendría hacerlo con los delanteros Si la presión de inflado es muy baja, el neumático puede girar sobre la Ilanta Si las condiciones de utilización del tractor son menos severas (potencia de tracción requerida a mayor velocidad de avance), la masa del tractor con lastre se reduce proporcionalmente, lo que haría que estos neumáticos fueran más que suficientes En cualquier caso conviene elegir los neumáticos para la condición más exigente, si ésta se produce con una cierta frecuencia En consecuencia, el procedimiento descrito permite, en una primera etapa, seleccionar los neumáticos para un determinado tractor en función de su potencia, aunque hay otros aspectos complementarios que conviene conocer para optimizar el proceso, los cuales se analizarán en una próxima ocasión n Cuadro Neumáticos para tractores y máquinas agrícolas Radio índice para el cálculo de la velocidad de avance y anchura de balón (b) de los neumáticos agrupados por el diámetro de la llanta utilizada (Conforme a la recomendación de la ERTRO y a la norma ISO 4251) Nota: Agrupación según el radio índice correspondiente para diferentes anchuras de balón agro ÍCCl1lCCl FEBRERO 22