UNIVERSIDAD FERMÍN TORO VICE-RECTORADO ACADÉMICO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO SISTEMA DE NEUMÁTICOS SIN AIRE PERTENECIENTE A BRIDGESTONE CORPORATION. Autores: Jeralytz G. Velazco L. Tutor: María Pérez V. Cabudare. Noviembre del 2014
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SISTEMA DE NEUMÁTICOS SIN AIRE PERTENECIENTE A BRIDGESTONE CORPORATION.
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UNIVERSIDAD FERMÍN TORO
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO
SISTEMA DE NEUMÁTICOS SIN AIRE PERTENECIENTE A
BRIDGESTONE CORPORATION.
Autores: Jeralytz G. Velazco L.
Tutor: María Pérez V.
Cabudare. Noviembre del 2014
UNIVERSIDAD FERMÍN TORO
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO
SISTEMA DE NEUMÁTICOS SIN AIRE PERTENECIENTE A
BRIDGESTONE CORPORATION.
Autores: Jeralytz G. Velazco L.
Tutor: María Pérez V.
Año: 2015
RESUMEN
Este trabajo tiene como finalidad el sistema de neumáticos sin aire perteneciente a
Bridgestone Corporation. Para esto se realizó un estudio de las condiciones actuales de los
neumáticos convencionales, recolectando la información de campo necesaria para plantear las
soluciones a los problemas que se encontraron mediante un nuevo concepto de neumáticos.
Además se actualizo y se explica la nueva sistematización de llantas para brindar al sistema de
consumo la máxima seguridad, confiabilidad y flexibilidad. Este proyecto está enmarcado en
la modalidad de proyecto especial. Se aplico un prototipo tecnológico utilizado por
Bridgestone Corporation para obtener resultados favorables, recomendándose que se ejecuten
las medidas necesarias para la sistematización.
INTRODUCCIÓN
El concepto de la rueda se reinventa con nuevas tecnologías, avanzando en el área de
desempeño y ecología, esta vez, con un neumático que no necesita aire.
Desde hace algunos años, se han venido desarrollando a través de distintas marcas, un nuevo
concepto en neumáticos que podría revolucionar la industria. De modo bastante objetivo, sería
como volver atrás. Las ruedas inicialmente eran estructuras rígidas con una lámina de goma
adherida en el exterior, muy simple, ahora los ingenieros volvieron a algo tan básico como
eso, pero con avanzada tecnología.
La evolución de los neumáticos ha sido lenta y las grandes innovaciones sucedieron hace
años, primero fue la volcanización, luego la cámara inflada, le siguió el neumático radial y
finalmente algunas innovaciones en el campo de los pinchazos.
Hoy, el tema de la evolución volvió a la mesa de la mano de Bridgestone, presentando su
versión de los neumáticos sin aire (hace un tiempo lo hizo Michelin con su “Tweel”), que
básicamente es una estructura interna (llanta) recubierta con una estructura termoplástica que
reemplazaría al aire en su función de amortiguador que finalmente se adhiere a la banda de
rodaje.
Este concepto permitiría que el elemento sea completamente reciclable y eliminaría el riesgo
de pinchazos a cualquier velocidad, además de requerir casi una nula mantención y eliminar la
variación de presión según la temperatura de las ruedas actuales. También permitiría en su
uso deportivo, disminuir y prácticamente anular los riesgos en curvas o situaciones de alta
exigencia, evitando la probabilidad de un desmontaje espontáneo en curvas. Por ahora el
concepto está desarrollándose en áreas como la militar o de construcción, además de la NASA
que lo está probando para sus vehículos de exploración, pero aún no existe una versión para
“todo uso” para el público general.
Sus desventajas son el costo (por ahora muy alto), su compleja implementación (por los
cambios en las fábricas y en las líneas de distribución) y eventualmente el peso, que sería
mayor al de una rueda convencional actual.
En su fase de desarrollo queda por comprobar la duración de la flexibilidad del material, su
resistencia en situaciones extremas y en distintos tipos de uso, incluyendo el deportivo, ya que
en teoría, si el elemento amortiguador pierde su propiedad con el uso, la banda de rodaje se
hará más grande y aumentará el consumo del vehículo, pero por ahora nos queda esperar para
responder esas incógnitas.
Esta investigación está enfocada en la modalidad de proyecto especial y está sustentada por
fuentes documentales, entrevistas no estructuradas y observación directa con el objetivo de
conseguir la información necesaria para cumplir con los objetivos planteados.
La presente investigación se encuentra constituida por tres capítulos que vienen expuestos de
la siguiente manera:
En el capítulo I, está estructurado por el planteamiento del problema, objetivos de la
investigación, justificación e importancia.
Prosigue el capítulo II, el cual contiene el marco teórico que está conformado por los
antecedentes, bases teóricas y términos básicos, estos aspectos deben estar relacionados como
sustento de la investigación.
El capítulo III indica la metodología que se utilizó para el desarrollo de la investigación,
catalogándola en cuanto tipo y naturaleza, población, muestra, factibilidad, técnicas de
recolección de datos y diseño de la investigación.
Posteriormente se presentan las referencias bibliográficas, el cual fue utilizado para tener una
visión y perspectiva de la investigación que se desarrolló.
CAPITULO I
EL PROBLEMA
Planteamiento del problema
Para el año 2011 en Tokio se desarrollo del concepto de una llanta no neumática (sin aire) que
pudiera ser una alternativa futura más viable y respetuosa del medio ambiente en comparación
con las llantas tradicionales.
El objetivo ambiental es de contribuir para lograr una sociedad más sostenible, con particular
énfasis en tres áreas: conservación ecológica, conservación de recursos y reducción de las
emisiones de carbón. Con el fin de apoyar este objetivo, se estudia varios proyectos similares
a los de las llantas no neumáticas, cuyo objetivo final es contribuir para lograr un ambiente
más saludable para esta generación y las futuras.
Las llantas no neumáticas tienen un menor impacto sobre el ambiente que las llantas
convencionales de hoy en día, aunque los conceptos previos de estas llantas demostraron ser
imprácticas para producirlas masivamente. Con el fin de lograr una implementación más
práctica, se desarrollara esta nueva tecnología.
Entre las opciones especiales de la tecnología de llantas no neumáticas se encuentra su
estructura única de radios en la parte interior de la llanta que soportan el peso del vehículo no
hay necesidad de llenar periódicamente las llantas con aire, lo que conlleva a menor
mantenimiento y elimina la preocupación de pérdida de aire. Además, esta estructura de
radios dentro de la llanta está fabricada con resina termoplástica reutilizable junto a la banda
de rodamiento. El material utilizado en las llantas es 100 por ciento reciclable. El resultado es
llantas que han marcado un nuevo estándar en términos del respeto ambiental, seguridad y
comodidad.
Se estudia este desarrollo tecnológico, con el fin de lograr un proceso de "principio a fin" que
maximice proactivamente el uso cíclico de los recursos al trasformar llantas desgastadas en
llantas nuevas y el uso de recursos reciclables.La llanta no neumática se mostró en la
Exhibición de Vehículos en Tokio del 2011.
Una resina sintética que se torna flexible con el calor, permitiendo su moldeado en variedad
de formas y endureciéndose al enfriarse. Los cambios de temperatura de calor a frío
generalmente pueden repetirse permitiendo así el moldeado y reciclado del material.
Bridgestone Corporation, con sede en Tokio, es la compañía fabricante de productos de hule
más grande del mundo. Además de fabricar llantas para diversas aplicaciones, fabrica un gran
rango de productos diversificados, lo cual incluye hule industrial y productos químicos y
deportivos. Estos productos se venden en más de 150 naciones y en territorios en todo el
mundo.
Objetivo de la investigación
Objetivo General
Sistematizar los nuevos neumáticos sin aire, perteneciente a Bridgestone Corporation.
Objetivo Específico
1. Realizar un diagnóstico del sistema actual o convencional de neumáticos.
2. Actualizar el sistema de neumáticos.
3. Diseñar una propuesta para la sistematización de neumáticos sin aire.
4. Determinar la factibilidad económica y social de la nueva sistematización.
Justificación e Importancia
El presente estudio está plenamente justificado por cuanto se fundamenta en la aplicación de
conocimientos técnicos para resolver un problema de actualización de sistema. Esta
investigación trata de encontrar soluciones a un problema práctico y mundial.
El neumático sin aire está un paso más cerca de ser comercializado en serie. Bridgestone ha
presentado ya la segunda generación de su “Non-Pneumatic”, y nos aseguran que mejoran ya
sus capacidades de carga, las prestaciones y las emisiones de CO2 gracias a su menor
resistencia a la rodadura.
No alojan aire comprimido para brindarles soporte estructural, y se emplean ya por ejemplo
en carritos de golf o cortadoras de césped. Sin embargo, la implantación del neumático sin
aire en el mundo del automóvil aún se encuentra en fase de pruebas.
Gracias a una única estructura de radios a lo largo de los lados interiores que soportan el peso
del vehículo, el neumático sin aire ofrece importantes ventajas, como nonecesitar de inflado
periódico, requiriendo un mantenimiento menor, y eliminar la preocupación ante pinchazos.
En primer lugar, Bridgestone asegura haber optimizado su estructura utilizando como material
resina termoplástica de alta resistencia: sintética, se vuelve flexible cuando se calienta, puede
procesarse en una gran variedad de formas y endurecerse cuando se enfría. Evitando las
deformaciones habituales en su parte interior, mejorando su versatilidad gracias a una
capacidad de carga mejorada y a superiores prestaciones frente a la 1ª generación. De hecho,
si antes las condiciones de pruebas fueron con vehículos de 100 kg y a una velocidad máxima
de 6 km/h, esta 2ª fase se ha superado ya con éxito en vehículos de 410 kg y a 60 km/h.
En segundo lugar, Bridgestone informa que ha reducido su resistencia a la rodadura, cuyo 90
por ciento de pérdida de energía proviene de cambios que se producen en las formas del
neumático cuando está girando. Esta vez emplea nuevas tecnologías de materiales propios
(sin especificar cuáles) y simplifica su estructura para asegurarnos que ha conseguido ya el
mismo bajo nivel de los neumáticos específicos ecológicos, reduciendo al tiempo sus
emisiones de CO2.
Bridgestone considera que su comercialización en una amplia gama de vehículos no tardará
muchos años. Además, tanto la resina termoplástica, como el caucho de la zona de la banda de
rodadura, son materiales reciclables, por lo que asegura también la marca el uso cíclico de sus
recursos.
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
Los antecedentes que se presentaran tienen relación con el presente proyecto, dado que están
enfocados en un solo objetivo o propósito, tener un nuevo sistema confiable, seguro y
flexible, que permita a los consumidores se beneficien de nuevos neumáticos sin aire,
perteneciente a Bridgestone Corporation. Por consiguiente se siguieron una serie de
procedimientos de recolección de datos y/o información con la finalidad de determinar cuales
serán los pasos a seguir para lograr las decisiones más lógicas óptimas.
Hernández, M y Méndez, S (2010), en su trabajo de “Diseño y Construcción de un
Manipulador Neumático de Configuración Cilíndrica”, para la obtención del título de Ing.
Mecánico, en la Universidad de El Salvador, consistió en la realización de un estudio de
fundamentos de neumática, los componentes que se utilizan en los circuitos neumáticos,
ventajas y desventajas de la neumática entre otros, recolectando toda la información
documental necesaria. El aporte a este proyecto fue proporcionar material y uso didáctico con
el fin de que los estudiantes de la escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de El
Salvador tengan una mejor comprensión en el área de neumática y electro neumática de gran
aplicación en la industria de nuestros días.
Páez, S (2012), realizo el trabajo de grado para optar al título al ingeniero mecánico de la
Universidad Simón Bolívar, la investigación de campo titulado “Plan para optimizar el
rendimiento de los cauchos en la flota de camiones medianos y montacargas de Cervecería
Polar C.A.”, desarrollo la investigación para realizar un diagnóstico de la situación actual de
la gestión de mantenimiento de cauchos de la flota, buscar alternativas para mejorar dicha
gestión y disminuir costos operativos.
Flores, A y Dávila, A (2010), realizo un trabajo sobre “Análisis de neumático por elementos
finitos con vistas a la determinación de coeficientes de cargas dinámicas en estructuras de
máquinas agrícolas”, el estudio se basó en un estudio profundo de métodos de cálculo
mediante modelación con herramientas de diseño asistido por computadora y análisis por
elementos finitos con vistas a calcular los coeficientes de cargas dinámicas ante la presencia
de elementos de amortiguación tales como los neumáticos típicos de máquinas agrícolas.
Bases teóricas
Para tener un mejor entendimiento del proyecto es necesario conocer algunos conceptos
teóricos que involucran el desarrollo de este sistema. En cualquier diseño de neumáticos es
necesaria la utilización de elementos y componentes mecánicos, los cuales en la actualidad
existen gran variedad de dispositivos en el mercado. La selección de estos dispositivos se
realiza de acuerdo a su funcionalidad y exigencia de trabajo.
No obstante, también es importante resaltar algunos conceptos relacionados al área de
mecánica, sus características y algunos de los elementos que en ella intervienen con el fin de
que este proyecto contenga toda la información pertinente, precisa para la utilidad técnica y
orientación hacia la aplicación práctica, incluyendo el impacto de las consideraciones
económicas.
Banda de rodamiento: Es la banda exterior de caucho que circunda a la armadura o carcasa
del neumático y destinada al contacto con el suelo. La reducida porción de la banda de
rodadura que se apoya en el pavimento (superficie de la huella) constituye el único elemento