I pneumatici sono un componente fondamentale per la sicurezza e il rendimento di qualsiasi veicolo. Oltre alla scelta del pneumatico più adatto, diverse operazioni di manutenzione possono prolungarne la durata e migliorare l'esperienza di guida. Tra queste, il gonfiaggio dei pneumatici con azoto è un'opzione sempre più discussa e adottata, specialmente da chi cerca prestazioni e stabilità superiori. Questo articolo esplorerà in dettaglio le caratteristiche dell'azoto, i suoi presunti vantaggi rispetto all'aria compressa, i costi, le modalità di applicazione e sfaterà alcuni dei miti più comuni associati a questa pratica.
Che cos'è l'azoto e perché nei pneumatici?
L'azoto è un gas incolore, inodore e insapore che costituisce circa il 78% dell'atmosfera terrestre. È un gas inerte, il che significa che non reagisce facilmente con altri elementi o sostanze chimiche. Questa caratteristica lo rende un candidato interessante per il gonfiaggio dei pneumatici, specialmente in contesti dove la stabilità e la prevedibilità della pressione sono cruciali.
Tradizionalmente, i pneumatici vengono gonfiati con aria compressa, che è composta per circa il 79% da azoto, il 21% da ossigeno e piccole percentuali di altri gas. Gonfiare gli pneumatici con azoto significa iniettare al loro interno una miscela con una percentuale di azoto superiore, spesso intorno al 90% o più, sebbene il gonfiaggio con "azoto puro" sia un'affermazione da prendere con cautela, poiché spesso si tratta di miscele arricchite di gas inerti. Questa pratica ha avuto origine nel mondo dell'aviazione e della Formula 1, dove viene utilizzata già da diversi anni, per poi diffondersi anche nel settore automobilistico.
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Le peculiarità dell'azoto come gas di gonfiaggio
Una delle principali ragioni per cui si è iniziato a utilizzare l'azoto per gonfiare le gomme deriva dalle sue caratteristiche intrinseche. L'azoto è privo di umidità, ossigeno e impurità. Tutto ciò lo rende particolarmente adatto per la gonfiatura di alcune tipologie di pneumatici e veicoli, dove la presenza di queste componenti nell'aria compressa potrebbe generare problematiche.
In generale, il gas azoto è del tutto privo di umidità e impurità e si riscalda con maggior lentezza rispetto ad altri gas. Questo aspetto è di grande interesse in gomme destinate alle competizioni, che raggiungono temperature parecchio elevate, dove anche il più piccolo sbalzo di pressione può compromettere le prestazioni.
Vantaggi del gonfiaggio con azoto: Realtà e Miti
I sostenitori del gonfiaggio con azoto elencano una serie di benefici che spingono sempre più gommisti e officine a offrire questa opzione. È importante distinguere tra i vantaggi effettivi e le affermazioni meno fondate.
Maggiore stabilità della pressione
L'azoto è un gas più stabile dell'aria compressa, il che significa che i pneumatici gonfiati con azoto mantengono la pressione di gonfiaggio più a lungo. È vero che i pneumatici gonfiati con azoto hanno una minore perdita di pressione rispetto ai pneumatici gonfiati con aria compressa. Questo si traduce in una riduzione dei controlli periodici della pressione.
In pratica, nonostante le variazioni di temperatura che avvengono in un pneumatico durante il suo normale impiego, la pressione iniziale (effettuata con azoto) tende a rimanere più costante anche a pneumatico caldo. Questa caratteristica è particolarmente apprezzata nelle competizioni automobilistiche, dove una pressione costante garantisce un comportamento dinamico più regolare del pneumatico, con conseguenti miglioramenti in termini di costanza delle sue prestazioni nell'arco della gara. Nell'uso comune su strada, il fatto che la pressione resti costante al salire della temperatura evita potenzialmente rischi di scoppio dovuti a surriscaldamento, riducendo anche il rischio di esplosione del pneumatico nel caso sia già danneggiato nella sua struttura.
Minore perdita di pressione nel tempo
Le molecole di azoto hanno dimensioni maggiori rispetto a quelle dell'ossigeno. Si sostiene che ciò renda più difficile per l'azoto fuoriuscire attraverso le pareti del pneumatico rispetto all'ossigeno presente nell'aria compressa. Di conseguenza, i pneumatici gonfiati con azoto dovrebbero mantenere la pressione più a lungo, riducendo la necessità di controlli frequenti e prolungando la vita utile del pneumatico stesso, grazie a una pressione più costante che porta a un minor consumo del battistrada.
Tuttavia, è fondamentale chiarire che la dimensione di una molecola di gas è relativamente grande e non può certo sfuggire attraverso la struttura del reticolo delle fibre della gomma in condizioni normali. La perdita di pressione dovuta a forature, perdite dal tallone o dalle valvole non è influenzata dalla natura del gas. Se l'ossigeno sfuggisse attraverso il reticolo della gomma, la pressione "sparerebbe" l'ossigeno fuori dal pneumatico nel momento stesso in cui lo si gonfia, trasformando rapidamente l'interno in un ambiente quasi interamente azoto, cosa che non avviene. Il raggio molecolare dell'azoto è di 1.8 Å, mentre quello dell'ossigeno è 1.7 Å, differenze trascurabili per questo tipo di fenomeno.
Ridotto rischio di esplosione
La principale causa di esplosione dei pneumatici è una pressione insufficiente in combinazione con un lungo viaggio autostradale. I pneumatici sgonfi si flettono maggiormente, sviluppando calore. Il calore deteriora il pneumatico ed espande il gas al suo interno fino a farlo esplodere. L'azoto, avendo una maggiore stabilità termica, può contribuire a mitigare questo rischio mantenendo una pressione più costante e riducendo l'accumulo di calore eccessivo.
Allungamento della vita dei pneumatici e dei cerchi
Un altro argomento a favore dell'azoto è la sua assenza di umidità e ossigeno, componenti che, nell'aria compressa, potrebbero causare ossidazione e corrosione delle parti interne del pneumatico e del cerchio. L'ossigeno, in particolare, viene talvolta accusato di "aggredire" la parte interna del pneumatico e di contribuire al calo di pressione combinandosi con la gomma. Tuttavia, le gomme sintetiche moderne sono decisamente più stabili e resistenti all'ossigeno e al calore rispetto a quelle di decenni fa, rendendo questo problema molto meno rilevante per i veicoli attuali.
Risparmio di carburante
Si afferma che l'azoto riduca la resistenza al rotolamento, e che una corretta pressione dei pneumatici, mantenuta più stabilmente dall'azoto, sia un fattore chiave per l'efficienza del carburante. Sebbene la corretta pressione sia fondamentale per il consumo, l'impatto diretto dell'azoto sul risparmio di carburante nell'uso quotidiano è oggetto di dibattito. La resistenza al rotolamento può essere influenzata da vari fattori, e l'azoto potrebbe avere un ruolo marginale in questo contesto per le auto di uso comune.
Il processo di gonfiaggio e i costi
Il gonfiaggio dei pneumatici con azoto è un processo abbastanza semplice, anche se richiede attrezzature specifiche. Di solito, l'operazione viene effettuata presso un centro di assistenza auto specializzato in gomme e pneumatici. La modalità è molto simile a quella attuata per il sistema ad aria compressa:
- Sollevamento del veicolo: Il veicolo viene sollevato con un sollevatore meccanico.
- Sgonfiaggio completo: Si rimuove il meccanismo interno alle valvole e si sgonfiano completamente i quattro pneumatici. Alcuni ritengono che, per un risultato efficace, sia necessario sgonfiare e rigonfiare con azoto almeno una decina di volte, dato che una pressione di 2.5 atmosfere effettive significa 3.5 atmosfere assolute, di cui la pressione atmosferica è comunque ineliminabile. Rigonfiando una sola volta, si ottiene in realtà una miscela formata per circa il 30% da aria comune e per il 70% da azoto.
- Ricollocamento del meccanismo e gonfiaggio: Si ricolloca il meccanismo interno della valvola e si procede con l'iniettare l'azoto. Il livello di pressione da raggiungere è quello indicato dal produttore dell'autovettura e riportato nel libretto sull'uso e manutenzione del veicolo o all'interno della portiera sul lato del conducente.
- Sostituzione delle valvole: In alcuni casi, insieme al gonfiaggio con azoto, vengono usualmente sostituite le valvole dei pneumatici con altre "speciali" con guarnizione metallica per garantire una migliore tenuta.
I tempi richiesti per il gonfiaggio con azoto sono rapidissimi, equivalenti a quelli di un normale gonfiaggio con aria. Per quanto riguarda i costi, questi possono variare da gommista a gommista. Per pneumatici di media grandezza, montati su cerchi di circa 15/16 pollici, il costo si aggira intorno ai 20 euro totali. Se, invece, il diametro di calettamento dei cerchi si attesta sui 20/21 pollici, il prezzo massimo può arrivare a circa 30 euro. Questo rappresenta un costo aggiuntivo rispetto all'aria compressa, che è solitamente gratuita o di pochi euro.
Azoto e Variazioni di Temperatura: Un'analisi approfondita
Uno degli argomenti cardine proposti dai sostenitori dell'azoto è che garantirebbe una minore variazione della pressione dovuta al riscaldamento della gomma durante la marcia. Alcuni sostengono addirittura che con l'azoto la gomma si scaldi meno. Ma quanto c'è di vero in queste affermazioni?
Il comportamento dei gas e la temperatura
La pressione di gonfiaggio aumenta e diminuisce a seconda delle variazioni di temperatura; all'incirca ogni 12 gradi si verifica una diminuzione di circa 0,06 bar. Per questo motivo, è meglio che la pressione dei pneumatici venga controllata al mattino presto, prima che la temperatura aumenti a causa del calore del sole (o del calore provocato dalla guida).
Per quanto riguarda la variazione di pressione, è un'affermazione imprecisa. I gas, siano essi azoto o ossigeno, si comportano più o meno allo stesso modo. La legge dei gas perfetti (PV=nRT) e l'equazione di Van der Waals mostrano che le differenze nei coefficienti correttivi per azoto e ossigeno sono trascurabili. Quindi, le loro variazioni di pressione all'aumentare della temperatura sono praticamente identiche. Tra azoto e ossigeno, poi, formano il 98% dell'aria che respiriamo: avere solo azoto, oppure azoto e ossigeno, non cambia alcunché in termini di comportamento termodinamico fondamentale.
L'unica affermazione sensata sull'azoto, in questo contesto, è che le miscele di gas inerti sono anidre, cioè non contengono vapore d'acqua. Questo è di grande interesse in gomme destinate alle competizioni, che raggiungono temperature parecchio elevate, dove l'umidità atmosferica può creare problemi significativi.
L'impatto dell'umidità
Gonfiando le gomme con aria comune, si immette anche acqua allo stato liquido in sospensione (umidità atmosferica). L'umidità relativa dell'aria indica il rapporto tra la pressione parziale del vapore d'acqua nell'aria e la tensione di vapore che avrebbe l'acqua alla stessa temperatura. Il grosso problema nasce dal fatto che, aumentando la temperatura, aumenta la tensione di vapore dell'acqua e conseguentemente la sua pressione parziale, e questo comportamento non è lineare.
Ad esempio, a 60°C la tensione di vapore dell'acqua ha ancora solo 150 torr di pressione parziale (0.2 atm), ma a 134°C arriva a circa 1500 torr (2 atm). Ecco spiegato perché in Formula 1 è indispensabile togliere l'umidità, per sapere a che pressione si avranno le gomme a caldo. Sulle auto comuni, gonfiando a freddo (25°C) a una pressione iniziale di 2 bar con un'umidità relativa del 75%, la pressione parziale dell'acqua è di soli 18 torr (0.02 atm!). Ciò significa che di quelle 2 atmosfere, praticamente nulla è dovuto alla parte di umidità che passa allo stato di vapore.
A temperature più elevate, come 80°C (difficilmente raggiunte da gomme da strada), la differenza comincia a farsi sentire, ma nell'uso quotidiano è un fenomeno assolutamente irrilevante a causa delle temperature operative. Solo a 130°C (valori esclusivamente toccati da gomme da competizione) le cose cambiano radicalmente, e la percentuale di umidità dell'aria modifica in modo drastico la pressione delle gomme.
Quindi, senza conoscere l'esatta umidità dell'aria con la quale si sono gonfiate le gomme, non si ha modo di sapere la pressione che raggiungeranno durante l'utilizzo in condizioni estreme. Tuttavia, nell'uso comune, la differenza tra aria compressa e azoto puro in termini di variazione di pressione dovuta alla temperatura è minima, poiché le gomme da strada difficilmente raggiungono temperature che rendano significativa la variazione di pressione dell'acqua.
Limiti e considerazioni pratiche
Nonostante i presunti vantaggi, il gonfiaggio con azoto presenta anche alcune limitazioni e aspetti da considerare.
Non è una soluzione definitiva per la manutenzione
Affermare che "con l'azoto si può evitare di controllare la pressione perché questa resta stabile" è concettualmente un cattivo consiglio. Anche solo per la variazione di temperatura, il gas (quale esso sia) comporta una riduzione di 0.25 bar a freddo. Questa è una variazione non trascurabile sul comportamento di una gomma. Il produttore dei pneumatici specifica la pressione di gonfiaggio ottimale, informazioni riportate sul manuale del veicolo o all'interno della portiera sul lato del conducente. È responsabilità del proprietario del veicolo controllare regolarmente la pressione di gonfiaggio dei pneumatici.
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Applicazione specifica e utilità per l'automobilista comune
Il gonfiaggio delle gomme con azoto deriva dal mondo aereo e della Formula 1, dove le variazioni incontrollate delle pressioni di esercizio sono da evitare in quanto influenzano negativamente il comportamento dinamico dei veicoli. Nell'uso comune, sebbene l'assenza di umidità e di altri gas potenzialmente negativi per pneumatico e cerchio sia comunque un aspetto positivo, i suoi benefici sono limitati a causa dell'impiego meno intenso che l'utente comune fa della propria auto.
Per le piccole utilitarie con limitate prestazioni, dove accelerazione e velocità massima sono limitate, utilizzare l'azoto può essere considerato un vezzo in più, una spesa evitabile. Questo perché in condizioni di guida normali con automobili dalle prestazioni base, difficilmente si sollecita il pneumatico al punto da spingerne la temperatura a livelli eccessivi. Può essere utile gonfiare le gomme con azoto per auto di grossa cilindrata o che raggiungono velocità elevate: in questi casi, infatti, l'azoto riduce la resistenza di rotolamento e quindi il consumo del pneumatico. Non è necessario utilizzare l'azoto su auto utilitarie, o di medie dimensioni, che trasportano quotidianamente persone e le cui prestazioni sono limitate.
Disponibilità e reperibilità
Non tutti i distributori offrono il servizio di gonfiaggio con azoto. Nel caso in cui si verifichi una perdita di pressione improvvisa durante un viaggio, può essere difficile trovare un punto di gonfiaggio con azoto, costringendo l'automobilista a ricorrere all'aria compressa, annullando in parte i benefici dell'azoto e introducendo nuovamente umidità e ossigeno all'interno del pneumatico.
In sintesi, mentre il gonfiaggio con azoto può offrire vantaggi reali in contesti specifici, come le competizioni automobilistiche o per veicoli che operano in condizioni estreme, i benefici per l'automobilista comune che utilizza l'auto per spostamenti quotidiani sono spesso marginali e non giustificano sempre il costo aggiuntivo. La regolare verifica e il mantenimento della corretta pressione dei pneumatici con aria compressa rimane la pratica più efficace e accessibile per garantire sicurezza e longevità delle gomme.