¿Los neumáticos de bicicleta resbaladizos son más resbaladizos en mojado?

Jobst Brandt, autor de "La rueda de la bicicleta" (que explica cómo construir ruedas de bicicleta resistentes y que incluye un análisis de elementos finitos de las ruedas con radios) expone el argumento en el sitio de Sheldon Brown :

Los aviones comerciales, y especialmente las motocicletas, demuestran que un neumático de sección transversal redonda, como el neumático de una bicicleta, tiene una forma ideal para evitar el hidroplaneo. El parche de contacto, en forma de canoa puntiaguda, desplaza el agua excepcionalmente bien.

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Una escobilla de goma para limpiar ventanas demuestra bien este efecto. Incluso con un nuevo borde afilado, se desliza sin esfuerzo sobre el vidrio húmedo dejando una capa microscópica de agua para que se evapore. En un segundo golpe, la escobilla de goma se pega al cristal seco. Este ejemplo debería dejar en claro que la capa de agua lubricante no puede eliminarse con la banda de rodadura del neumático y que solo la microgravilla de la superficie de la carretera puede penetrar esta capa para proporcionar tracción. Por esta razón, las placas de metal, las tiras de pintura y las vías del tren son incorregiblemente resbaladizas.

Además de tener una mejor tracción en seco y en mojado, la banda de rodadura suave también tiene una menor resistencia a la rodadura, porque su caucho no se deforma en los huecos de la banda de rodadura. El caucho, siendo esencialmente incompresible, se deforma como un globo lleno de agua, cambiando de forma, pero no de volumen. En el caso de un neumático con huecos en la banda de rodadura, la goma se abulta bajo la carga y rebota con menos fuerza que la fuerza de deformación. Este amortiguamiento interno provoca las pérdidas de energía de la resistencia a la rodadura. Por el contrario, la banda de rodadura suave transmite la carga a la flexibilidad neumática sin pérdidas del neumático.

En las curvas, las características de la banda de rodadura se retuercen para permitir caminar y, en última instancia, una ruptura temprana. Esto se demuestra mejor en los neumáticos de MTB con tacos, algunos de los cuales se desplazan tan mal que son difíciles de montar sin manos.

He montado en ambos, pero sobre todo en slicks. No he tenido problemas significativos con ninguno de los dos en asfalto mojado, aunque realmente noto una diferencia entre los neumáticos de 25 mm y 28 mm de ancho en los descensos de montaña mojados. El neumático más ancho (y, por lo tanto, la zona de contacto más grande) brinda mucha más tracción en las curvas y parece tener un efecto mucho mayor que el patrón de la superficie del neumático.

Dicho esto, dudo que muchos ciclistas sean lo suficientemente rápidos como para hidroplanear en carreteras mojadas. He hecho descensos a más de 75 kph (45 mph) sobre asfalto seco con buena visibilidad, lo que es más que lo suficientemente rápido como para hidroplanear un neumático de sección transversal rectangular, pero nunca lo haría bajo la lluvia porque el agua oculta los baches. Incluso si eso no fuera un problema y tuviera visibilidad alrededor de las curvas, bajo la lluvia tienes que bombear los frenos para mantener las llantas (a las que se sujetan las pastillas de freno en casi todas las bicicletas de carretera) libres de agua, lo que tiene el efecto secundario de limitar la velocidad. .

Copié mi respuesta a la pregunta Bikes.SE .

Solo para agregar a lo que dijo Wilka sobre el hidroplaneo, las personas involucradas en la física del aterrizaje de aviones están particularmente interesadas en el hidroplaneo. Sheldon Brown, por supuesto, habla de esto.

Incluso con automóviles, el hidroplaneo real es muy raro. Es un problema mucho más real para los aviones que aterrizan en pistas mojadas. La industria de la aviación ha estudiado este problema con mucho cuidado y ha elaborado una guía general sobre cuándo el hidroplaneo es un riesgo. La fórmula utilizada en la industria de la aviación es: Velocidad (en nudos) = 9 X la raíz cuadrada de la presión de los neumáticos (en psi).

Encontré un gráfico aquí que en la página 9 incluye este diagrama:

Puede ver que a las presiones con las que operamos, el riesgo de hidroplaneo es insignificante.

Con respecto a sus inquietudes sobre volcarse, Sheldon Brown tiene una página muy informativa, " ¿No voy a pasar por encima de las barras? ", que detalla por qué no debe preocuparse por volcarse sobre el manubrio si está usando el freno delantero de manera adecuada, y muestra que cuando la tracción no es un problema, usar solo el freno delantero es la forma más rápida de detenerse. También habla sobre el frenado en las condiciones sobre las que pregunta (tracción dañada).

Siempre que no estoy frenando en una tapa de alcantarilla, nunca he tenido problemas para detenerme bajo la lluvia con neumáticos lisos 23C usando solo mi freno delantero.

Los ciclistas le advertirán que, aunque en realidad no va a hidroplanear, tiene menos tracción en superficies mojadas: y que algunas superficies (líneas pintadas, tapas de alcantarillas metálicas y rieles de tranvía) son especialmente resbaladizas.

Los fabricantes de neumáticos reconocen/alegan esto (pérdida de tracción) y producen neumáticos diseñados para mejorar la tracción en clima húmedo, por ejemplo :

El remachador Michelin Pro4 Grip

El Pro4 Grip tiene algunas características diseñadas para mantenerte rodando en mojado. Los surcos se cortan en la banda de rodadura, no para limpiar el agua como muchos podrían pensar, sino para aumentar la presión y, por lo tanto, el agarre al reducir el área de contacto del neumático. Margadonna dio la analogía de un jugador de fútbol con un zapato talla 14 y una niña pequeña con tacones altos; "El talón de la niña ejerce más presión sobre el suelo porque el parche de contacto es mucho más pequeño", dijo Margadonna.

Por supuesto, una goma blanda aplastaría y anularía parte de ese beneficio, por lo que se utiliza una goma de mayor dureza.

El agarre en mojado, afirma Michelin, es un 15 por ciento mejor que el Pro4 normal.

Usar ese estudio, de neumáticos de aviones, para concluir que es imposible o incluso improbable que una bicicleta se hidroplanee es, en el mejor de los casos, dudoso. Existen diferencias significativas entre las dos situaciones que no se tienen en cuenta, ni siquiera se mencionan. No puede simplemente tomar un estudio no relacionado y asumir que se aplica a otro caso.

Entre otras cosas, la constante de macrotextura va a ser muy diferente para un neumático con una pequeña zona de contacto que para un neumático de avión relativamente grande. Una inconsistencia en el pavimento que es irrelevante para un avión podría ocupar toda la zona de contacto de un neumático de bicicleta.

Además, para que conste, las velocidades de hidroplaneo pronosticadas en ese estudio diferían sustancialmente de sus resultados experimentales para neumáticos modernos. En otras palabras, el modelo ni siquiera funcionó para diferentes neumáticos de aviones... y está tratando de aplicarlo a un escenario completamente diferente.

Si cree que es imposible que una llanta determinada (en cualquier vehículo) se hidroplanee, ¿puede explicar cómo y por qué esa llanta se deslizará sobre una superficie mojada a una velocidad más baja que sobre una superficie seca? O, si no cree que eso sea cierto, explique por qué los tiempos de vuelta en mojado son más lentos que los tiempos en seco en todas las formas de deportes sobre ruedas.

Los neumáticos de goma se agarran al pavimento deformándose en las imperfecciones microscópicas de la superficie... ya sea que el neumático tenga o no un dibujo de la banda de rodadura. Ese efecto se reduce en condiciones húmedas porque el "mojado" rellena esas imperfecciones. En otras palabras, el neumático se hidroplanea parcialmente, un pequeño milímetro cuadrado a la vez. Por eso no se puede ir tan rápido en mojado, como en seco, sin perder tracción... y perder tracción por mojado es hidroplaneo. Si tiene una explicación alternativa, por favor compártala.

Finalmente, no puedo creer que todavía estés difundiendo la tontería de que el peso/presión equivalen al parche de contacto. Si los neumáticos fueran globos, sería cierto, pero no lo son, tienen estructura. Esa ecuación ha sido refutada experimentalmente (por Avon Tires, entre otros... http://www.performancesimulations.com/fact-or-fiction-tires-1.htm ). Tenga en cuenta la diferencia entre lo que sucede cuando infla una cámara de neumático sin estructura y una cubierta estructurada.