Entradilla:

Es un privilegio poder hablar entre carreras y muy a menudo con el distinguido periodista técnico Kevin Cameron. Después de una de nuestras charlas recientes, Kevin me mandó un correo entrando en detallas sobre el tema de cómo un piloto sensible puede "recuperar" un neumático que ha empezado a degradarse. Como en todas las explicaciones técnicas de Kevin… me contesta preguntas que ni he sabido hacerle. El efecto Payne revela porque algunos pilotos pueden mantener un ritmo constante desde la salida a la bandera de cuadros y otros no. Creo que os va a gustar. 

Dennis Noyes 

ACERCA DEL EFECTO PAYNE Y CÓMO LOS PILOTOS PUEDEN SENTIR EL COMPORTAMIENTO DE LOS NEUMÁTICOS

Antes de la vulcanización, el caucho toma la forma de un líquido de alta viscosidad que consiste en hebras entrelazadas hechas de moléculas de caucho unidas para formar largas cadenas. Lo que Charles Goodyear descubrió en 1839 fue que cuando tales cadenas de caucho se calientan en presencia de azufre, se forman enlaces cruzados entre las cadenas de caucho adyacentes, lo que tiene el efecto de unirlas en un sólido altamente elástico.

Mientras que un acero de alta resistencia se puede estirar solo un 15% aproximadamente antes de romperse, la elasticidad del caucho es tremendamente mayor: el alargamiento antes de fallar puede ser superior al 300%.

Al principio de la historia de la tecnología del caucho, se descubrió que la adición de rellenos en forma de partículas podría alterar de manera útil las propiedades del caucho, por ejemplo, aumentando su resistencia a la deformación, reduciendo el desgaste abrasivo o previniendo el astillado y el desgarro.

Uno de los primeros rellenos utilizados de esta manera fue el óxido de zinc, razón por la cual los neumáticos que se ven en las fotos primigenias son blancos.

La tecnología del caucho continúa avanzando como en los primeros días, mediante pruebas tediosas y extremadamente exhaustivas con una amplia variedad de materiales y químicas. Un resultado de esto fue el descubrimiento de que el negro de carbón era el relleno de refuerzo más versátil. El carbón es una sustancia atractiva, lo cual explica por qué el llamado "carbón activado" se utiliza para eliminar los irritantes del carbón del tabaco o por qué el interior de los barriles de whisky se carboniza antes de llenarlos.

Las cadenas de caucho no se unen químicamente al negro de carbón, pero son atraídas por las llamadas "fuerzas de corto alcance" que son de naturaleza eléctrica y más débiles que los enlaces químicos formales. Esta atracción por las partículas del negro de carbón altera las propiedades del caucho como se ha descrito. Publicar las cualidades de los negros de carbón industriales es el trabajo del comité D24 de la ASTM, formada por 231 personas y que se reúne dos veces al año.

A partir de 1992, los fabricantes de materiales para las bandas de rodadura de los neumáticos comenzaron a agregar sílice y negro del carbón al caucho. En la actualidad, las partículas de sílice se tratan con una clase de productos químicos llamados silanos para actuar como imprimación de superficie, lo que permite que se formen fuertes enlaces químicos entre las cadenas de caucho y las de sílice. Este cambio parcial del refuerzo pasando del 100% del negro de carbón a porcentajes crecientes de sílice ha roto el antiguo compromiso entre la resistencia a la tracción del caucho y su suavidad. Para generar un área máxima de contacto real y, por lo tanto, producir el máximo agarre del neumático, una goma debe ser lo suficientemente suave para llenar la textura de la superficie del pavimento, en lugar de apoyarse solo en la parte superior de la aspereza de la carretera.

Sin embargo, en el pasado, la goma lo suficientemente blanda para adaptarse al pavimento de esta manera era demasiado débil en resistencia a la tracción para resistir ser desgarrada por las fuerzas de agarre. La llegada de la sílice, unido químicamente a las cadenas de caucho, estableció una red capaz de sostener altas fuerzas de tracción, al igual que las fibras de vidrio refuerzan una matriz plástica en fibra de vidrio.

FORMAS ASUMIDAS POR PARTICULAS DE REFUERZO

Con un gran aumento, se observa que los negros de carbón consisten en agregados rígidos de diminutas esférulas. Estos agregados, a su vez, se agrupan para formar aglomerados, que son agregados estrechamente asociados.

SUAVIZANTE DEL ESTRÉS DEL CAUCHO - EL EFECTO PAYNE

Cuando el caucho se deforma por la tensión aplicada (por ejemplo, al pasar a través de la huella del neumático altamente estresada en cada rotación de la rueda), los aglomerados se ven obligados a moverse entre sí, y si se les da el tiempo y los ciclos de tensión suficientes, los aglomerados pueden moverse separándose unos de otros a una distancia en la que se reduce su efecto de endurecimiento sobre la deformación del caucho entre ellos. Este ablandamiento por tensión del caucho fue descrito por el científico inglés A.R. Payne, en un texto de 1962.

Como me explicó el ingeniero de compuestos de Pirelli, Fabio Meni, este movimiento de los aglomerados de relleno impulsado por el estrés es hasta cierto punto reversible, por lo que fue muy interesante escuchar a un Marc Márquez muy joven describir el síndrome de un neumático "que se vuelve duro y blando" (debido a un sobrecalentamiento que provoca un aumento de la presión de inflado). Dijo que si actuaba rápidamente bajando el ritmo una o dos vueltas, dicho neumático podría recuperar sus propiedades normales y volver a ofrecer el máximo rendimiento. Pero si se permitía continuar el proceso, el neumático podría perder irremediablemente sus propiedades óptimas.

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PERCEPCIÓN DEL PILOTO DE LOS CAMBIOS EN EL COMPORTAMIENTO DE LOS NEUMÁTICOS

Me pareció muy interesante ver que en el GP de Alemania, en el primer o segundo año de Márquez en MotoGP, la caída del rendimiento de sus neumáticos se produjo mucho más tarde que la de los neumáticos de Lorenzo o Rossi. Según recuerdo, el bajón de los neumáticos de Márquez llegó en la vuelta 18 y los de Lorenzo y Rossi antes, quizás en la vuelta 12. Esto me sugirió que algunos pilotos pueden haber aprendido a reconocer los cambios en el comportamiento de los neumáticos que predicen que las condiciones se están acercando a lo irreversible. Se me ocurre que los pilotos con tales habilidades podrían incluir a Andrea Dovizioso. (¿Cómo podía hacer que los neumáticos duraran como lo hizo, a pesar de la gran potencia de las Ducati?), Quartararo (solo su Yamaha produce buenos resultados, mientras que los otros tres pilotos no producen nada) y los mejores pilotos de “apuntar y disparar”. Pensé en el ejemplo de Dani Pedrosa, quien cuando le describí su tumbada hasta el ángulo de inclinación de arrastre del codo cerca del vértice, me dijo: “Sí, y nos gustaría quedarnos más tiempo ahí abajo, pero sabemos que si lo hacemos, el neumático no puede terminar la carrera".

Me pregunto si es posible que la forma en que se usa inicialmente el neumático pueda determinar de alguna manera cómo se comportará en la carrera. Creo que esto puede no ser una cosa simple: sea amable con los neumáticos, úselos con moderación y le recompensarán. Puede ser que los neumáticos deban tratarse de maneras específicas o que se vuelvan inútiles muy rápidamente, como les pasa con tanta frecuencia a pilotos que declaran "No había agarre, así que no pude hacer nada". Estos pilotos no abusan de los neumáticos de forma estúpida, por lo que me pregunto si puede haber algo que los mejores hombres hayan descubierto y que otros pilotos, igualmente hábiles para llevar la motocicleta, no hayan hecho.

Una teoría igualmente persuasiva podría ser que existen variaciones aleatorias en cómo se comporta la goma Michelin, lo que convierte a MotoGP en lo que algunos escritores han llamado "una lotería de neumáticos". Pero esa teoría no puede explicar que Quartararo tenga un éxito constante, mientras que su compañero de equipo Viñales no.

Creo que en el caso de Rossi hay un choque continuo entre su estilo natural y la carcasa blanda que funciona mejor para los pilotos de “apuntar y disparar”. Aproximadamente en 2008 hablé con Colín y Valentino el mismo día, preguntándole a cada hombre cuáles eran sus preferencias en cuanto a neumáticos (se habían unido debido a las respetadas habilidades de Colín como probador de neumáticos).

PREFERENCIAS DE NEUMÁTICOS DE COLIN Y VALENTINO

Colín dijo que necesitaba un neumático con área de huella máxima para generar tracción mediante la cual pudiera recuperar la velocidad después de haber llegado a la velocidad de vértice más baja por su estilo de “apuntar y disparar”. Esa huella máxima requería una carcasa de neumático blanda, como la del "gran Michelin" desarrollado para 2006, lo que causó a todos problemas de chattering. Honda resolvió el suyo, pero a Yamaha ese año le llevó más tiempo hacerlo.

Rossi dijo que necesitaba un neumático con una carcasa de alta rigidez para que pudiera presentar una huella estable capaz de transmitir una gran fuerza en las curvas. Cuando le pregunté qué pasaba si usaba el neumático elegido por Colín, respondió: "La moto salta de lado".

EL NEUMÁTICO Y LA SUSPENSIÓN DEBEN ACTUAR JUNTOS

Aquí hay otro punto. La flexibilidad vertical del neumático funciona en cooperación con la suspensión, por lo que cuando la carcasa del neumático se suaviza, la suspensión debe suavizarse (o la mayor parte del movimiento será en el neumático en lugar de en la suspensión, generando calor que rápidamente pondrá el neumático en peligro).