El neumático adecuado para la aplicación adecuada

¿Se está prestando suficiente atención al punto de contacto entre la maquinaria todoterreno y el terreno que se encuentra debajo?

En una mina de mineral de hierro en la región australiana de Pilbara, el calor puede ser la principal preocupación. Si se utiliza el mismo camión en una mina de cobre a gran altitud en Chile, las rocas afiladas pueden provocar cortes y desprendimientos, convirtiéndose en la mayor amenaza.

“El mismo camión, el mismo tamaño de neumáticos, pero condiciones totalmente diferentes requieren diseños de neumáticos diferentes”, dice Tech Wang, fundador y presidente de Techking Tires, una empresa centrada en soluciones de neumáticos para maquinaria de minería y construcción.

Se trata de una observación que cuestiona un punto de partida común para la selección de neumáticos: encontrar un producto que se ajuste a la máquina.

El ajuste es importante, pero también lo es el material que se transporta, la superficie bajo las ruedas y el funcionamiento de la máquina durante todo el turno.

Para Wang, comprender esas condiciones es la base del desarrollo específico para cada aplicación.

La respuesta está en el campo

“A menudo les digo a nuestros empleados que la respuesta está en el terreno”, afirma Wang. “El desarrollo específico para cada aplicación implica adaptar el neumático a la máquina y a las condiciones reales de trabajo”.

Esas condiciones van mucho más allá de si un sitio se clasifica como cantera, mina o proyecto de construcción.

Wang identifica cinco factores que revisten especial importancia tanto para la selección de neumáticos como para el diseño del producto:

• condiciones del terreno, incluyendo la uniformidad de la superficie, su nitidez y su abrasividad;
• la carga útil y el tipo y densidad del material transportado;
• temperatura, especialmente en condiciones extremas;
• distancia de transporte por ciclo;
• velocidad de funcionamiento.

En conjunto, influyen en el equilibrio que debe lograr un neumático entre tracción, capacidad de carga, resistencia al desgaste, resistencia a los cortes y gestión del calor.

Inspirado en las patas de los osos polares, el diseño biomimético de la banda de rodadura de SNOWKING mejora el agarre y la tracción.

Una visita a Canadá le brindó a Techking un ejemplo particularmente visible.

Wang afirma que sus ingenieros observaron a los operarios haciendo ranuras adicionales en los neumáticos de nieve a mano. Buscaban mayor agarre, sin sacrificar la protección contra las piedras.

Tras detectar una necesidad similar en el norte de Europa, Techking colaboró con un cliente en Noruega en el diseño de una banda de rodadura que, según Wang, se inspiró en las patas de los osos polares.

“Diseñamos un dibujo de la banda de rodadura en zigzag”, explica. “Mejora el agarre a la vez que mantiene los bloques de la banda de rodadura fuertes y duraderos”.

Techking bautizó el diseño como SNOWKING.

Wang argumenta que la lección va más allá de un solo producto. “Lo que aprendemos en el campo no puede quedarse en un solo ingeniero o un solo proyecto.

“Transformamos esas experiencias en reglas de diseño, modelos de simulación y métodos de prueba que todo el equipo puede utilizar y mejorar.”

Lo que puede costar una discrepancia

Las especificaciones de los neumáticos tienen consecuencias que van más allá de los intervalos de reemplazo. Wang afirma que un neumático inadecuado puede aumentar el riesgo de falla, mientras que el desgaste irregular, el desprendimiento de fragmentos y los daños prematuros pueden acortar su vida útil.

La resistencia a la rodadura también puede afectar al consumo de combustible o de energía de una máquina.

En una mina que opera como un sistema de producción continua, una parada relacionada con un neumático puede generar un costo que va más allá del propio neumático dañado.

La máquina está fuera de servicio, por lo que el trabajo que debía realizar y los recursos necesarios para recuperarla pasan a formar parte del cálculo de costes.

“El verdadero coste de un neumático nunca es su precio de compra, sino su coste total de propiedad”, afirma Wang.

Esto convierte la selección de neumáticos en una decisión que afecta a toda la flota, además de ser una decisión de compra sencilla.

Un diseño que funciona bien en una aplicación puede ofrecer un resultado diferente cuando cambian la superficie, la carga o el recorrido.

Del mismo modo, elegir un neumático más robusto de forma aislada no significa que sea la mejor opción para todos los ciclos de trabajo.

La pregunta útil es qué combinación de propiedades requiere la operación.

Desde la visita al sitio hasta la especificación.

El proceso de desarrollo de Techking comienza con los ingenieros observando el funcionamiento y hablando con los operadores de equipos, los equipos de mantenimiento y los operadores de la mina.

Tech Wang, fundador y presidente de Techking Tires

Recopilan información sobre la máquina, la carga, la velocidad y la distancia de transporte, e inspeccionan los neumáticos que ya están en uso, incluidos los que se han retirado.

Los equipos de producto y técnicos comparan esos hallazgos con los datos existentes y la experiencia previa.

Es posible que un neumático ya existente satisfaga las necesidades. En caso contrario, Techking evalúa si se debe iniciar un nuevo proyecto de desarrollo.

Una vez aprobado un proyecto, Wang explica que el equipo traduce las observaciones de campo en parámetros de ingeniería, como la distribución de la carga por eje, la generación de calor y la tensión de contacto de los neumáticos.

Los diseñadores pueden entonces modelar la estructura del neumático, la disposición de las bandas de acero, el compuesto de caucho y el dibujo de la banda de rodadura, y utilizar la simulación para evaluar los posibles diseños.

En opinión de Wang, esta traducción de la información obtenida en el terreno a una especificación útil es un paso crucial.

Una descripción como "la banda de rodadura se está descascarando" identifica un problema, pero los ingenieros aún necesitan comprender las condiciones de funcionamiento y el mecanismo que causa el daño antes de decidir qué cambiar.

“Nuestra capacidad para traducir la información del sitio en especificaciones claras de los neumáticos es una ventaja competitiva fundamental de nuestro sistema de desarrollo específico para cada aplicación”, afirma.

El servicio como fuente de conocimiento

Gran parte del rendimiento del neumático seguirá dependiendo de cómo se utilice y se mantenga después de su instalación.

Wang señala la presión de inflado, las inspecciones y la rotación como áreas en las que el soporte local puede ayudar a los clientes a gestionar la vida útil de los neumáticos.

Techking utiliza diferentes modalidades de servicio según la operación: centros de servicio técnico en regiones mineras, estaciones de servicio in situ en algunas minas grandes e ingenieros de servicio que visitan obras de construcción dispersas.

Su trabajo también proporciona una visión continua del rendimiento de los neumáticos fuera del proceso de desarrollo.

“El trabajo de campo forma parte de la investigación y el desarrollo”, afirma Wang.

Los ingenieros registran los daños e investigan las posibles causas; los equipos de producto comparan sus hallazgos con las predicciones de las simulaciones.

Eso puede revelar deficiencias en un modelo y servir de base para realizar cambios en los diseños o compuestos.

Esta misma información puede ayudar al operador a decidir cuándo reemplazar o rotar un neumático, o si es necesario ajustar la presión en función de la carga o los cambios estacionales.

En este sentido, la relación entre el fabricante y la flota no termina cuando se monta un neumático.

Cada período de servicio ofrece pruebas sobre si la solicitud original se ajustaba a la realidad.

Nuevas exigencias para el neumático

Wang prevé que surgirán nuevos desafíos a medida que las máquinas aumenten de tamaño y se desarrollen la electrificación y la automatización.

Las cargas útiles más elevadas aumentan las exigencias en cuanto a la capacidad de carga y la gestión térmica.

A medida que se generaliza el uso de sistemas de propulsión eléctricos, la respuesta del par motor y la resistencia a la rodadura se convierten en factores más importantes, lo que plantea la cuestión de cómo equilibrar la durabilidad con la eficiencia energética.

El funcionamiento autónomo plantea otro requisito: la capacidad de conocer el estado de los neumáticos sin depender exclusivamente de que una persona inspeccione la máquina.

“En una mina automatizada, nadie toca el neumático para comprobar su temperatura o el estado de la banda de rodadura”, explica Wang. “El estado del neumático debe controlarse mediante datos”.

Techking está desarrollando sistemas digitales destinados a conectar la información de los neumáticos con la máquina, las condiciones de funcionamiento y el lugar de trabajo.

iTechking, plataforma integrada de vehículos, neumáticos y carreteras basada en la nube con IA.

“En definitiva, el neumático y la maquinaria pesada deben trabajar en conjunto”, afirma. “Con esto en mente, desarrollamos la plataforma iTechking, que conecta la máquina, el neumático y la carretera a través de la nube”.

El objetivo es contextualizar las lecturas de los neumáticos en su funcionamiento. Por ejemplo, una temperatura inusualmente alta en los neumáticos debe considerarse junto con la carga, la velocidad y las condiciones de la carretera para comprender qué está sucediendo.

“Podemos utilizar datos en tiempo real para analizar esto, junto con modelos de simulación, para evaluar el rendimiento y actualizar el diseño de los neumáticos”, dice Wang.

La recopilación de datos de las aplicaciones podría ayudar a mejorar la compatibilidad entre la máquina, el neumático y las condiciones de trabajo, al tiempo que se incorpora la experiencia operativa al desarrollo futuro.

“Los datos sobre los neumáticos deben respaldar las decisiones operativas, ayudando a identificar posibles problemas con antelación y a reducir el tiempo de inactividad no planificado”, afirma.

Un papel más amplio para el fabricante

Wang prevé una mayor colaboración entre los fabricantes de neumáticos, los fabricantes de equipos y los operadores de flotas a medida que las máquinas estén más conectadas.

La participación temprana podría ayudar a definir los requisitos de los neumáticos mientras aún se está desarrollando una nueva máquina.

Durante el funcionamiento, el intercambio de datos podría ayudar a las flotas a identificar problemas con mayor rapidez y a gestionar el rendimiento a lo largo de la vida útil del neumático.

“Estamos pasando de ser un proveedor de neumáticos a un socio de desarrollo y operación conjunta”, afirma.

Esa ambición parte de un principio sencillo: el neumático, la máquina y el emplazamiento se influyen mutuamente.

Como demuestran los ejemplos australiano y chileno, el neumático adecuado no puede determinarse únicamente por el modelo y el tamaño de la máquina.

Debe elegirse en función del trabajo que la máquina realizará realmente.

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Este artículo fue producido por KHL Content Studio, en colaboración con expertos de Techking.

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Todas las imágenes cortesía de Techking.

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