Diseño de un nuevo concepto de neumático sostenible: ECOTIRE

El diseño de los neumáticos actuales ha seguido un proceso de evolución progresivo y acumulativo, mejorando su comportamiento en todo momento sobre la misma base constructiva: matriz de caucho reforzado mediante fibras metálicas y textiles. Sin embargo, presenta un importante impacto medioambiental en todas las etapas de su vida útil, desde la fabricación, pasando por su utilización y la gestión final del neumático desgastado. Dicho impacto afecta muy significativamente a cualquier ecosistema en el que esté presente, por lo que resulta prioritario el desarrollo de materiales alternativos o, al menos, tratamientos que permitan aumentar su vida útil. Es en este contexto en el que se plantea este nuevo concepto de neumático mixto-desmontable. Es decir, un neumático compuesto por una parte estructural de mayor vida útil, o carcasa de larga duración, y otra desmontable sometida a fricción y desgaste, o banda de rodadura biocompatible. De este modo, separando el neumático en dos componentes independientes, cuya unión se realice por procedimientos mecánicos y no termo-químicos, se pueden utilizar materiales disimilares, buscando minimizar su impacto ecológico y optimizando las propiedades de cada componente para la función que debe desempeñar.
Concretando esta breve introducción al concepto ECOTIRE, la parte estructural o carcasa es el componente menos expuesto al desgaste por contacto, rozamiento o abrasión y puede ser diseñada o tratada para aumentar su duración. Esto añade la posibilidad de albergar sensores o componentes adicionales que aumenten sus capacidades. Por su parte, la banda de rodadura está sometida a desgaste por rozamiento, siendo esta progresiva pérdida de material una de las principales causas de generación de microplásticos. La posibilidad de aplicar materiales completamente diferenciados en la carcasa y en la banda de rodadura permite introducir en el diseño de esta última una mayor variedad de materiales con menor impacto medioambiental.
En este artículo se exponen las primeras fases de esta línea de investigación, enfatizando los tratamientos que permiten aumentar la vida útil de una carcasa, y el estudio de la unión por procedimientos puramente mecánicos entre la carcasa y la banda de rodadura.

El proyecto ECOTIRE plantea como principal objetivo el diseño de un nuevo concepto de neumático con carcasa de vida útil ampliada y banda de rodadura removible para permitir la utilización de materiales de menor impacto medioambiental.
A partir de este objetivo fundamental es necesario plantear otros objetivos específicos que permitan su consecución:
- Diseño de una unión mecánica entre la carcasa y la banda de rodadura que permita utilizar materiales disimilares, permitiendo el uso de nuevos materiales biocompatibles. De este modo, se reduce el impacto medioambiental de la banda de rodadura al desgastarse por la rodadura.
- Diseño de un recubrimiento protector para la carcasa del neumático. Esta protección permitiría extender la vida útil del neumático, ya que este no se encuentra sometido a desgaste por contacto durante la rodadura. Esto abre la posibilidad de incluir sensores en su interior y conectarlo a los sistemas de seguridad del vehículo a lo largo de toda su vida útil.

- Estudio de la dinámica del contacto neumático-calzada para un correcto estudio de fuerzas soportadas por la unión carcasa-banda de rodadura.
- Diseño geométrico de la unión carcasa-banda de rodadura.
- Diseño de dispositivos de ensayo que permitan ensayar la unión carcasa-banda de rodadura.
- Análisis de la unión mecánica entre carcasa y banda de rodadura.
- Estudio de activación de la superficie de la carcasa y de recubrimientos protectores para la misma.
- En las siguientes etapas será necesario fabricar y testar un prototipo completo para evaluar tanto la protección de la carcasa como la unión mecánica entre carcasa y banda de rodadura. Esto permitirá probar nuevos materiales en bandas de rodadura removibles.

- Pruebas experimentales utilizando una “huella de contacto virtual” permiten validar la viabilidad de este concepto de unión mecánica bajo cargas normales variables, proporcionando resultados prometedores en las capacidades de agarre y transmisión de fuerza. Esto demuestra que la geometría propuesta para el enlace mecánico se comporta adecuadamente.
- Se muestran resultados del estudio del tratamiento superficial para mejorar y ampliar la vida útil de la carcasa, incluyendo la activación superficial y los diferentes tratamientos de protección que se están analizando, con resultados prometedores de los recubrimientos con silicona pulverizada.
Aunque el camino hacia un prototipo totalmente funcional continúa, los resultados subrayan el potencial de ECOTIRE para revolucionar la tecnología de los neumáticos integrando la sostenibilidad con una funcionalidad avanzada.