El neumático ´sensible´ e ´inteligente´ se acerca

Los neumáticos son unos elementos prodigiosos. Son relativamente baratos… y terriblemente resistentes. No sólo al desgaste por fricción con la carretera, sino a todas las ´tropelías´ que les hacemos los conductores. Bordillazos, rodar a baja presión, con la dirección mal alineada, con demasiado desgaste, pinchados y/o vaciándose lentamente…

Todas esas incidencias pasan por completo desapercibidas para los conductores, pero afectan a la seguridad del coche, y acortan dramáticamente la vida de los neumáticos.

El principal descuido es la falta de presión y por eso se desarrollaron los sistemas de control de presión de neumáticos (TPMS). Actualmente existen de dos tipos: los activos, que incorporan un sensor en la válvula que informa permanentemente sobre la presión y la temperatura, y los pasivos, que emplean los sensores del ABS para detectar anomalías en la velocidad de giro de las ruedas indicativas de un subinflado (una rueda deshinchada tiene un radio efectivo menor, y gira más deprisa que el resto de las ruedas).

Los neumáticos sensibles

El siguiente paso consiste en ´sensorizar´ los propios neumáticos para recabar más datos sobre el estado de salud de las ruedas. El punto de partida sería una una pequeña unidad central implantada en la cara interna de la banda de rodadura del neumático. Esta unidad incorpora la batería y la electrónica necesaria para establecer la comunicación entre el neumático y un dispositivo externo (el coche, un dispositivo especial o nuestro propio móvil), utilizando un protocolo de bajo consumo de energía (aunque también sería posible recargar las baterías utilizando el propio giro del neumático).

Continental ya está llevando a cabo un proyecto, en colaboración con Vodafone, para realizar un control ´centralizado´ de la salud de los neumáticos de flotas de vehículos (lo denominan ContiConnect). Actualmente está implantado en Estados Unidos, Canadá, Malasia y Tailandia, mercados a los que seguirán otros de Europa y Asia en 2018 y 2019. Los sensores especiales de Continental monitorizan continuamente los datos de presión y temperatura de los neumáticos y los transmiten a una unidad receptora. A continuación, la unidad receptora transmite los datos en tiempo real al backend de Continental, donde los analiza un programa de software. Si alguno de los valores alcanza un punto crítico, ContiConnect envía una alerta para que responsable de la flota (por correo electrónico o mediante SMS) para que tome medidas inmediatas.

El mero hecho de incorporar esta unidad nos proporciona bastante información sobre el neumático, ya que incorpora un sensor de presión, un termómetro, y un acelerómetro que registra las vueltas que da el neumático, de manera que puede calcular la distancia que ha recorrido a lo largo de su vida, además de informar sobre datos básicos como cuando fue fabricado, cuando fue montado, qué clase de uso se le ha dado (por ejemplo, kilómetros rodados a alta velocidad, en ciudad, por carreteras en mal estado). No sólo avisa cuando se produce un subinflado o una pérdida de presión, sino que puede asesorar sobre cuándo se deben cruzar los neumáticos delanteros y traseros para alargar su vida.

Goodyear también apuesta por este enfoque con una unidad que realiza medidas ´indirectas´, y ya está realizando una prueba real con una flota de vehículos Tesla en EEUU.

Y Pirelli también tiene en marcha un programa de ruedas sensorizadas denominado Pirelli Connesso. Disponible para neumáticos de 19 pulgadas o más de la gamas P Zero y Winter Sottozero, estas ruedas incorporan un pequeño sensor que se comunica con una unidad central montada en el coche y que a su vez envía datos a un servidor central de Pirelli. Ese servidor nos proporciona información en el móvil sobre el estado de nuestras ruedas. El sensor pesa unos pocos gramos, y no tiene efecto sobre las prestaciones de la rueda. Detecta presión y temperatura de la rueda, así como la carga estática que actúa sobre la rueda y el número de giros, permitiendo estimar el desgaste de la rueda y ofreciendo consejos sobre su reemplazo. Además, en un futuro, Pirelli espera implementar una función para inflar las ruedas sin esperar a que estén frías: el sistema informará en el móvil de la presión a la que se deben inflar con su temperatura actual, y hasta se podrá prescindir del manómetro de la gasolinera.

Más presión, temperatura y vueltas

De cara al futuro, Continental tiene un enfoque más ambicioso, y pasa por incluir en el neumático sensores y conectarlos a esta pequeña unidad central. Por supuesto, si quieres que el neumático siga siendo ´comercialmente viable´, cualquier clase de sensor tiene que ser eficaz pero, a la vez, terriblemente barato. Obviamente, no tendría sentido montar 50 euros de sensores en un neumático de 150€. La idea de Continental es aprovechar la construcción por capas de los neumáticos para insertar varios sensores de forma relativamente asequible.

La primera clase de sensor sería una serie de bandas conductoras situadas a varios niveles de profundidad. La idea es que, cuando un objeto metálico atraviese la banda de rodadura, se registre el incidente como un pinchazo, e incluso se pueda orientar al propietario sobre la zona de la banda de rodadura que lo ha recibido y sobre si el objeto sigue clavado o ha vuelto a salir. De esta forma, se podría informar al conductor del pinchazo incluso antes de que empiece a provocar una pérdida de presión peligrosa. En el caso de neumáticos con tecnología de sellado automático Contiseal, bastaría con retirar el objeto para que el pinchazo se sellara de manera automática (siempre que el diámetro del objeto fuera inferior a los 5 milímetros). Hay que tener en cuenta que clavos y tornillos son la causa más habitual de pinchazos ´lentos´, y si no se retira el objeto, el neumático puede seguir perdiendo presión durante meses. Además, encontrar el objeto en cuestión puede ser complicado, sobre todo en las ruedas traseras, que no se pueden girar y cuesta mucho más de inspeccionar visualmente.

La segunda clase de sensor son unos tacos implantados en varios puntos de la banda de rodadura, y que disminuyen su resistencia eléctrica a medida que se van desgastando. Serían el equivalente a un sensor de desgaste electrónico. Colocar varios permite, no sólo controlar el desgaste del neumático, sino también analizar si ese desgaste es simétrico. Las asimetrías en el desgaste del neumático suelen indicar anomalías en la geometría de la suspensión o defectos en la alineación del neumático. Por ejemplo, una suspensión con demasiada caída desgasta antes el interior del neumático (que, de nuevo, es el más difícil de inspeccionar), mientras que un bordillazo capaz de ´torcer´ la dirección incrementa el desgaste del neumático del lado exterior al desvío de la dirección, que acaba rodando de forma levemente ´atravesada´ a la dirección de avance.

Esta tecnología podría estar disponible en el año 2020, de manera que podrías disponer en tu teléfono móvil de un diagnóstico continuo de la salud de tus neumáticos. Los fabricantes esperan que los neumáticos ´sensibles´ representen el 15% de las ventas del sector de los coches de pasajeros en el años 2025.

Del neumático sensible al neumático inteligente

El siguiente salto en cuanto a sensores y neumáticos es el neumático ´inteligente´, que es aquel que además de estar dotado de sensores, es capaz inducir cambios en el comportamiento de otros sistemas del coche (como por ejemplo en los sistemas de asistencia a la conducción o a los sistemas de seguridad activa como el control de estabilidad) o de responder activamente a cambios en las condiciones de la carretera o de la conducción.

Para construir neumáticos inteligentes pertenecientes a la primera categoría necesitamos dotarles de sensores mejorados… pero todavía lo relativamente baratos como para ser comercialmente viables. La idea es medir nuevas variables, más allá de la presión, la temperatura y el desgaste. Los factores clave serían las dimensiones de la superficie de contacto con la carretera, la carga sobre el neumático y la deformación del neumático. Estos nuevos sensores serían capaces de adquirir medidas que, tratadas adecuadamente, permitirían extraer información sobre la interfaz entre neumático y carretera, y que podrían serle muy útiles a los sistemas de control del vehículo, llevando la efectividad de esos sistemas a un nivel completamente nuevo.

De las diversas alternativas existentes, los más prometedores son los sensores basados en fibra óptica. Es posible fabricar fibras ópticas especiales (denominadas FBG o Fiber Bragg Grating) que varían su transmisión de luz en función de su deformación y su alargamiento. Enterradas en la banda de rodadura y en los flancos del neumático, estas fibras proporcionarán información en tiempo real sobre la carga y los esfuerzos que está soportando la rueda.

Construir neumáticos inteligentes capaces de adaptarse a la conducción y la carretera va a ser bastante más difícil, pero aún posible. Sin embargo, es improbable que los veamos en la próxima década. Por ejemplo, Continental tiene un prototipo de neumático capaz de adaptar su anchura y su presión a diferentes condiciones de uso. De esta manera, puede hincharse y estrecharse para combatir el aquaplaning, o desinflarse para mejorar la adherencia sobre firmes deslizantes o el confort al rodar sobre una carretera empedrada.