Pneu de automóvel com nitrogênio ou com ar?

5 de dezembro, 2022 às 12:29 | Postado em Gás e vapor, Termologia, termodinâmica

Professor Lang

Por qual razão se recomenda encher pneus com nitrogênio ao invés de ar? A minha dúvida reside no fato que ar é cerca de 79% nitrogênio. Há de fato vantagem que cubra o custo? Um posto aqui em São Paulo que calibra pneus com nitrogênio cobra 15 reais por pneu.

Agradeço antecipadamente a resposta.

Desde o final da década de 1980 a Administração Federal de Aviação dos EUA (FAA) exige que os aviões comerciais usem nitrogênio em seus pneus em vez de ar (1).

Quando um pneu é pressurizado com ar atmosférico, conterá além do nitrogênio e do oxigênio, vapor de água.

A água dentro dos pneus tem efeitos indesejáveis. Um deles diz respeito a como cresce a pressão de vapor de água com a temperatura quando comparada ao crescimento da pressão nos gases nitrogênio e oxigênio. Para caracterizar isso consideremos um crescimento de 20°C para 40°C na pressão dos gases: como a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta, é fácil de demonstrar que esse crescimento é de 7% aproximadamente. Já a pressão de vapor de água nessa faixa de temperatura cresce cerca de 200% (vide a curva de pressão de vapor de água em 2). Então o pneu que tenha água além de ar no seu conteúdo responderá para a uma variação de temperatura como essa com uma mudança um pouco maior na pressão pois a contribuição do vapor de água acaba sendo pequena já que a máxima quantidade de vapor nessa faixa de temperatura não ultrapassa 3% do total da fase gasosa pressurizada (2).

O aumento rápido da pressão do vapor de água pode ser fatal na aviação se houver um aquecimento excessivo do pneu. “Em 31 de março de 1986, um pneu do voo 940 da Mexicana foi enchido por engano com ar, não com nitrogênio. Quinze minutos após a decolagem da Cidade do México, um freio superaquecido do trem de pouso causou a explosão do pneu. O acidente resultante matou todos os 167 passageiros e tripulantes.” (3)

Além disso encher os pneus com nitrogênio “reduz a taxa de processos termoxidação, que podem causar a degradação das propriedades da borracha ao longo do tempo.” (4)

“O nitrogênio puro tem outras vantagens sobre o ar além de sua ausência de umidade. Quando os pneus ficam muito quentes, o oxigênio, o segundo componente mais abundante do ar, pode reagir com os produtos químicos voláteis da borracha e causar uma explosão. Mesmo em temperaturas cotidianas mais baixas, o oxigênio reage com a borracha, enfraquecendo-a.” (3)

Será que há alguma desvantagem uso de nitrogênio em pneus? “Não, exceto seu preço: calibrar com ele tem custo, ao contrário do ar que, geralmente é gratuito nos postos. Ou seja, fosse também grátis, é claro que se deveria calibrar com nitrogênio,  que só tem vantagens. Como tem custo, então só vale a pena calibrar com ele se seu carro for um Fórmula 1 ou outro qualquer de competição. Pois nas pistas é extremamente importante manter uma pressão constante nos pneus para não influenciar seu desgaste e a estabilidade.” (5)

Nos automóveis utilizados no dia a dia, não importa que o aquecimento normal dos pneus resulte em uma pressão um pouco maior quando se usa ar ao invés de nitrogênio puro. Da mesma forma o tempo de vida útil dos pneus é decidido pelo desgaste da banda de rodagem e usualmente devem ser trocados antes que os efeitos prejudiciais do oxigênio na borracha se façam sentir.

Desta forma o nitrogênio é indicado para calibrar pneus de aviação ou de carros de competição mas, a menos que seja gratuito, não há vantagem quando se pondera o custo e o benefício para automóveis que nos conduzem diariamente. Recomenda-se que a calibragem de pneus com ar ou com nitrogênio seja realizada a cada 15 dias.

Mais sobre pneus em A Física dos pneumáticos.

“Docendo discimus.” (Sêneca)