Escuelapedia.com Ciencias ¿Por qué es tan alta la presión del aire en los neumáticos de las bicicletas?

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¿Por qué es tan alta la presión del aire en los neumáticos de las bicicletas?

Por qué es tan alta la presión del aire en los neumáticos de las bicicletas

Calibrado de neumáticos de vehículo

¿Por qué los neumáticos de bicicletas soportan más ‘libras’ que los neumáticos de los vehículos? Un error que muchas veces ocurre es confundir la presión de los neumáticos con la cantidad de aire en su interior.

La presión de gases se define como el cociente de la fuerza ejercida sobre una superficie determinada y el área de esta superficie.

P = F / A

Por lo tanto, cuando hablamos de ‘libras’, nos referimos a la presión que ejerce el aire dentro del neumático. En realidad, no es correcto hablar solo de ‘libras’ porque esto es una unidad de masa (1 libra = 0,45359 kg) y no de presión.

La unidad que mide la presión del aire dentro del neumático es, de hecho, la ‘libra-fuerza por pulgada cuadrada’ (Lbf/pol2). En inglés, esta unidad es ‘pound square inch’, siendo muy conocida como P.S.I. De modo que, generalmente, la presión recomendada para cada neumático viene especificada en su lateral, mostrando la cantidad de presión menor que evita agujeros y la cantidad mayor, que si fuera superada, reventaría el neumático. Un ejemplo de ese tipo de información que aparece en el lateral de varios neumáticos es: ‘Recommended pressure: 35-75 P.S.I.’ o ‘Keep inflated: 35-75 P.S.I.’.

La unidad del sistema internacional de presión es el pascal (Pa), pero generalmente no se utiliza para la calibración de los neumáticos. Puede ser también usado la unidad ‘barr’ que corresponde a 14.5 libras por pulgada cuadrada.

Volviendo a la fórmula de presión dada anteriormente, veamos que el área es inversamente proporcional a la presión. Por tanto, a mayor espacio, menor es la presión sobre la válvula. En el neumático del coche, el espacio que el aire ocupa es mayor, disminuyendo así la presión (cerca de 30 lbs), incluso teniendo más aire allí dentro que en la bicicleta (cerca de 70 lbs).

Una ley de los gases ideales que comprueba eso es la Ley de Boyle, que dice que en una transformación isotérmica (en donde la temperatura no varía), el volumen ocupado por un gas es inversamente proporcional a la presión ejercida. Eso significa que, por ejemplo, si disminuimos el volumen de un sistema por la mitad, la presión ejercida por las moléculas del gas duplicará y así sucesivamente. Lo contrario también es cierto, si duplicamos el valor del volumen, la presión ejercida por el gas disminuirá por la mitad y así sucesivamente.

Relacion-variacion-presion-volumen

Relación entre la variación de la presión y volumen

Notemos, sin embargo, que hablamos de una transformación gaseosa en donde la temperatura es mantenida constante, pues la temperatura afecta a la presión ejercida por el gas. Es por eso que los fabricantes recomiendan que la calibración de los neumáticos, principalmente en el caso de los vehículos, sea hecha con el neumático frío, es decir, cuando el vehículo este parado por un buen tiempo o rodó en el máximo 3 km.

Si calibramos el neumático cuando está caliente y luego se enfría, el aire en los neumáticos se contraerá al disminuir la presión interna y exigirá una nueva calibración. Y si calibramos el neumático en un día muy frío y luego empieza a hacer calor, el aire dentro del neumático se expandirá, aumentando la presión interna de la llanta y desregulando la calibración.

La Ley de Gay-Lussac para las transformaciones isocóricas o isovolumétricas (con volumen constante) dice que la presión ejercida por el gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta, es decir, cuanto mayor es la temperatura, mayor es la presión y viceversa.

Todo esto nos muestra que la cantidad de ‘libras’, es decir, la presión de aire, depende del volumen y de la temperatura.

Otro aspecto que distingue la cantidad de ‘libras’ es que los neumáticos de las bicicletas son mucho más flexibles que los de los coches y no es necesario sufrir grandes deformaciones debido a que la distancia entre el suelo y el aro es pequeña. Por otro lado, los neumáticos de los coches son mucho más estrictos y tienen más espacio para deformaciones.

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