14-12-2015, 14:15
La superficie de una taza de cerámica es lisa y suave al tacto. Pero si se pudiera acercar la vista, se podrían ver arrugas y poros en las partes que antes parecían lisas. Incluso, si fuera posible adentrarse más en el mundo de lo «infinitamente pequeño», podrían verse las imperfecciones formadas por los átomos, distribuidos de forma irregular por toda la taza. Y es que hasta la superficie más lisa es en realidad rugosa. En parte por eso no se comprende muy bien qué ocurre cuando dos materiales entran en contacto y se deslizan el uno sobre el otro, produciendo una determinada fricción.
Quizás sería especialmente interesante saber qué ocurre cuando esos materiales que entran en contacto son la goma de un neumático y el asfalto. Se podría averiguar, por ejemplo, por qué si el caucho se calienta hasta cierto punto se agarra más, o qué pasa cuando se forma una película de agua entre él y el suelo. Con esta idea en mente, un estudio elaborado en el Centro de Investigación Jülich, Alemania, ha descubierto un nuevo proceso que explica la fricción entre las ruedas y la carretera. Según ellos, las moléculas de la goma forman pequeñas cadenas que se unen al suelo, luego se estiran y por último se separan, y todo ello en muy poco tiempo. La investigación, que fue publicada este viernes en la revista de Química Física, ha permitido elaborar un modelo matemático para reflejar cómo será la fricción y que podría ser usado por la industria, según los autores.
«La fricción del caucho es un asunto de extrema importancia práctica, para las ruedas y para otras muchas aplicaciones», ha explicado Bo Persson, el primer autor de la investigación. Según dice, entender mejor este proceso permitiría averiguar más acerca del mecanismo de la fricción en la naturaleza (que es muy importante para animales trepadores, por ejemplo) y mejorar la producción de varios materiales, entre ellos, los neumáticos. Además, «las empresas pueden ahorrar dinero y tiempo si usan un modelo matemático en vez de tener que probar las ruedas».
Se forman pequeñas cadenas moleculares entre goma y asfalto (Bo Persson, FZ Jülich)
En concreto, el equipo de Persson ha conseguido predecir con fiabilidad cómo se comportará el neumático en función de la temperatura y de la velocidad. Según los datos que han recogido, cuando la goma está fría, los enlaces que se forman entre el caucho y el suelo se forman más lentamente y por eso hay menos agarre, mientras que a altas velocidades, disminuye la probabilidad de que esas cadenas se formen.
Un centímetro entre coche y asfalto
Esto es muy importante, porque en esa zona en la que se forman las cadenas hay muchas tensiones: tal como explica Persson a ABC, «la superficie de contacto entre todas las ruedas de un coche y la carretera es del orden de un centímetro cuadrado, como mucho». Apenas una región tan grande como la tesela de una piscina puede unir a un autómovil, de más de 1.000 kilogramos, con una carretera sinuosa.
Hasta ahora se sabía que la fricción entre neumático y asfalto dependía de la rugosidad de la carretera y de una propiedad conocida como viscoelasticidad, que describe la forma que tiene el caucho de responder a la presión. Pero después de muchos años de trabajo el equipo de Persson ha añadido un fenómeno conocido como cizallamiento y que aparece cuando la rueda es arrastrada por la superficie. Ahí influye la formación de enlaces entre las moléculas de caucho y el asfato, pero también la forma de la cubierta y la presencia de fluidos (como combustible o aceite), partículas (como polvo) y partes duras adheridas a la goma.
La aportación de Da Vinci
Para averiguar todo esto, los investigadores han recurrido a un experimento diseñado por Leonardo Da Vinci en el Renacimiento. La idea de este dispositivo, es medir el rozamiento existente entre varios tipos de goma y de asfalto colocando un peso determinado en una polea, a la vez que se modifican las temperaturas. Los datos recogidos, han permitido desarrollar un modelo matemático muy refinado.
Las masas (M) sirven para hacer cálculos sobre el rozamiento (Bo Persson, FZ Jülich)
Así han descubierto que la viscoelasticidad del caucho es importante, pero que también influye el cizallamiento. Y, aunque aún queden cosas para entender lo que ocurre a nivel molecular entre asfalto y neumático, en opinión de Persson se puede conducir tranquilo: «el caucho es un buen material porque proporciona mucha fricción durante el deslizamiento, tiene mucha resistencia estructural y al mismo tiempo es lo suficientemente elástico para adaptarse a los baches de la carretera».
Quizás sería especialmente interesante saber qué ocurre cuando esos materiales que entran en contacto son la goma de un neumático y el asfalto. Se podría averiguar, por ejemplo, por qué si el caucho se calienta hasta cierto punto se agarra más, o qué pasa cuando se forma una película de agua entre él y el suelo. Con esta idea en mente, un estudio elaborado en el Centro de Investigación Jülich, Alemania, ha descubierto un nuevo proceso que explica la fricción entre las ruedas y la carretera. Según ellos, las moléculas de la goma forman pequeñas cadenas que se unen al suelo, luego se estiran y por último se separan, y todo ello en muy poco tiempo. La investigación, que fue publicada este viernes en la revista de Química Física, ha permitido elaborar un modelo matemático para reflejar cómo será la fricción y que podría ser usado por la industria, según los autores.
«La fricción del caucho es un asunto de extrema importancia práctica, para las ruedas y para otras muchas aplicaciones», ha explicado Bo Persson, el primer autor de la investigación. Según dice, entender mejor este proceso permitiría averiguar más acerca del mecanismo de la fricción en la naturaleza (que es muy importante para animales trepadores, por ejemplo) y mejorar la producción de varios materiales, entre ellos, los neumáticos. Además, «las empresas pueden ahorrar dinero y tiempo si usan un modelo matemático en vez de tener que probar las ruedas».
Se forman pequeñas cadenas moleculares entre goma y asfalto (Bo Persson, FZ Jülich)
En concreto, el equipo de Persson ha conseguido predecir con fiabilidad cómo se comportará el neumático en función de la temperatura y de la velocidad. Según los datos que han recogido, cuando la goma está fría, los enlaces que se forman entre el caucho y el suelo se forman más lentamente y por eso hay menos agarre, mientras que a altas velocidades, disminuye la probabilidad de que esas cadenas se formen.
Un centímetro entre coche y asfalto
Esto es muy importante, porque en esa zona en la que se forman las cadenas hay muchas tensiones: tal como explica Persson a ABC, «la superficie de contacto entre todas las ruedas de un coche y la carretera es del orden de un centímetro cuadrado, como mucho». Apenas una región tan grande como la tesela de una piscina puede unir a un autómovil, de más de 1.000 kilogramos, con una carretera sinuosa.
Hasta ahora se sabía que la fricción entre neumático y asfalto dependía de la rugosidad de la carretera y de una propiedad conocida como viscoelasticidad, que describe la forma que tiene el caucho de responder a la presión. Pero después de muchos años de trabajo el equipo de Persson ha añadido un fenómeno conocido como cizallamiento y que aparece cuando la rueda es arrastrada por la superficie. Ahí influye la formación de enlaces entre las moléculas de caucho y el asfato, pero también la forma de la cubierta y la presencia de fluidos (como combustible o aceite), partículas (como polvo) y partes duras adheridas a la goma.
La aportación de Da Vinci
Para averiguar todo esto, los investigadores han recurrido a un experimento diseñado por Leonardo Da Vinci en el Renacimiento. La idea de este dispositivo, es medir el rozamiento existente entre varios tipos de goma y de asfalto colocando un peso determinado en una polea, a la vez que se modifican las temperaturas. Los datos recogidos, han permitido desarrollar un modelo matemático muy refinado.
Las masas (M) sirven para hacer cálculos sobre el rozamiento (Bo Persson, FZ Jülich)
Así han descubierto que la viscoelasticidad del caucho es importante, pero que también influye el cizallamiento. Y, aunque aún queden cosas para entender lo que ocurre a nivel molecular entre asfalto y neumático, en opinión de Persson se puede conducir tranquilo: «el caucho es un buen material porque proporciona mucha fricción durante el deslizamiento, tiene mucha resistencia estructural y al mismo tiempo es lo suficientemente elástico para adaptarse a los baches de la carretera».
![[Imagen: max1_compressor_rotor_ob5605-1923_620x23...?sfvrsn=10]](http://turbomachinery.man.eu/images/librariesprovider4/Turbomachinery/products/Compressors/max1_compressor_rotor_ob5605-1923_620x230px.jpg?sfvrsn=10)
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