Pompowanie kół azotem

0
275

Długo przymierzałem się do tego wpisu. Nie chciałem powielać przesądów i bazować na wiedzy niewiadomego pochodzenia. Zebrałem się jednak w sobie i znalazłem źródła, dzięki którym w (mam nadzieję) fachowy, metodyczny sposób będę mógł wyjaśnić czy pompowanie kół azotem jest warte swojej ceny.

Dotarcie do źródeł nie było łatwe. Próbowałem wziąć dane ze stron internetowych, ale poległem – były albo niespójne i różniły się od siebie, albo zawierały tylko częściowe dane (najczęściej dla powietrza, ale nie azotu) albo wreszcie dostęp do nich był ograniczony płatnymi subskrypcjami. W końcu jednak znalazłem pracę naukową dot. stabilności ciśnienia w kołach ciężarówek, stary skrypt politechniczny do zadań z termodynamiki oraz książkę „Perry’s Chemical Engineers’ Handbook” na której jednak bazowałem najmniej. W każdym razie przyjmuję te trzy źródła jako pewne dane, na których można pokazać co jest z tym pompowaniem.

Po pierwsze – dlaczego

Swego czasu obejrzałem kilka filmików na YT i przeczytałem kilka wpisów – najczęściej od firm mających jakiś interes w pompowaniu kół azotem. Wszystkie one przedstawiały pseudoprofesjonalne podejście, w którym podaje się niezaprzeczalne wady, ale jednocześnie informuje się, że zalety (bazujące na nieznanych faktach) przewyższają wady i należy (warto) pompować koła azotem.

Od początku nie pasowało mi to – co by nie mówić studia na politechnice oraz wrodzone „przypierdzielactwo” powodują, że wszędzię węszę spisek i chcę dowodów 🙂 W tym przypadku sygnałem ostrzegawczym była powszechna wiedza dot. składu powietrza, które przecież w ogromnej części składa się właśnie z azotu. Nie chciało mi się wierzyć, że zastąpienie 22% pozostałych gazów da jakikolwiek mierzalny efekt. Byłem jednak krótkowzroczny, ponieważ po głębszej analizie okazało się, że to tylko wierzchołek góry lodowej 🙂

Po tym wszystkim postannowiłem zatem poświęcić chwilę swojego życia aby nieść kaganek oświaty i dać Wam broń do walki z nieuczciwymi pompowaczami kół 🙂

Dlaczego pompować koła azotem – garść przykładów

Standardową śpiewką nitrogeniarzy jest mantra wad i zalet. Będę wyliczał je po kolei i od razu mówił co o nich sądzę. (Wiedzę o „zaletach” zaczerpnąłem z tej strony)

Zaleta 1: Koło napompowane azotem znacznie dłużej utrzymuje właściwe ciśnienie. Dzieje się tak dlatego, że czysty, sprężony azot nie zmienia swojej objętości, gdy dochodzi do zmian temperatury zewnętrznej. To pozwala na znacznie dłuższe utrzymanie właściwego ciśnienia, zwłaszcza wtedy, gdy dochodzi do dużych wahań temperatur. Na przykład zimą albo w trakcie gorącego lata.

Jest to oczywiste kłamstwo lub głupota. Każda osoba po szkole podstawowej powinna znać tzw. równanie gazu doskonałego (Clapeyrona, pV=nRT). Wbrew nazwie, prawo to z powodzeniem możemy stosować do gazów rzeczywistych, które przypominają doskonałe tym bardziej im niższe ciśnienie oraz wyższa temperatura.

Rys.1: Rysunki porównawcze izoterm gazu doskonałego (z lewej) oraz gazu Van der Waalsa (z prawej). Równanie Van der Waalsa rozszerza równanie Clapeyrona o objętość cząsteczek gazu i oddziaływanie wzajemne cząstek – tak jak w gazie rzeczywistym. Jest ono stosowane z dobrym skutkiem do jakościowego opisywania gazu rzeczywistego. Źródło: https://home.agh.edu.pl/~kakol/efizyka/w16/main16c.html

Rysunek nr 2 pokazuje zależność gazu doskonałego od temperatury. Wyraźnie widać, że „zaleta” jest nieprawdziwa. Gazy – czy to rzeczywiste czy doskonałe, zmieniają objętość w zależności od temperatury. Jeżeli ktoś w pierwszym zdaniu popełnia taki błąd, prawdopodobnie nie ma sensu czytać dalej, ale w końcu po to tu jesteśmy.

Rys.2 Zgodnie z równaniem gazu doskonałego, ciśnienie zmienia się proporcjonalnie do temperatury. Nie ma to nic wspólnego ze stałością – ciśnienie rośnie, gdy temperatura rośnie (przy stałej objętości). Zauważmy, że gdy v,n oraz R są stałe (a w naszym przykładzie są) i przyjmiemy n=1 oraz v = 1, równanie uprości się do p=RT, co jasno wskazuje na zależność – im wyższa temperatura, tym wyższe ciśnienie wewnątrz opony.

A co z gazami rzeczywistymi?

Szczęśliwie mamy pod ręką badanie pt. „Wpływ temperatury na ciśnienie w oponach samochodów ciężarowych” z Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Robione nie na czuja, czy zgodnie z pobożnymi życzeniami, a metodologicznie, w kontrolowanych warunkach. Co pokazało? Rysunek nr 3, wzięty z opracowania, pokazuje bardzo bliskie przebiegi zależności temperaturowych azotu i powietrza. Komuś, kto jednak powie: „ale widać różnice” odpowiem krótko: różnice na poziomie dziesiętnej części procenta. Niedowiarków odsyłam do lektury.

Rys.3: Wykres autorstwa Macieja Kotyka i Adama Troszyńskiego. Współczynnik korelacji pomiędzy temperaturą powietrza a ciśnieniem w oponie samochodu ciężarowego wynosi 0,9974 a azotu 0,9988. Różnice wręcz kosmetyczne i na 100% niezuważalne oraz nie wpływające na właściwości jezdne.

A może azot jest większy?

Jedną z bzdur, które też gdzieś widziałem, jest stwierdzenie, że cząsteczki azotu są większe, przez co trudniej przechodzą przez gumę opony i wolniej następuje utrata ciśnienia. To już w ogóle ciekawe:) Według tego artykułu cząsteczki azotu są MNIEJSZE od cząsteczek tlenu (O2 – 2.96 Angstrema a N2 3.16 Angstrema, różnica 0.2A). Pomijając fakt, że obie te wartości są i tak większe, niż „otwory” w oponie związane ze strukturą cząsteczek gumy, to azot uciekałby ze środka szybciej niż tlen.

Zaleta 2: Opona, napompowana azotem zachowuje stałą sztywność. Bez względu na to, czy kierowca jedzie w daleką trasę zimą, czy w trakcie gorącego lata. Stała sztywność pozwala na ochronę przed wystrzałem opony i przed przyspieszonym zużyciem. Opony nie ulegają niepotrzebnemu odkształcaniu, które również ma negatywny wpływ na ich trwałość.

Przede wszystkim kto słyszał o wystrzeleniu opony z powodu napompowania jej „złym” gazem? Opony strzelają bo są uszkodzone bądź przeciążone. Ponadto co to w ogóle znaczy „stała sztywność”? Mamy to szczęście, że możemy podeprzeć się autorytetem dr inż. Andrzeja Dębowskiego z WAT. Na swojej stronie wyróżnia on sztywność w zależności od kierunku działania sił (promieniową, obwodową, boczną, skrętną) i wprowadza tam pojęcie „histerezy” zachodzącej podczas deformacji opony.

Na ww. stronie znajdziemy wykres odkształceń opony w różnych kierunkach. Typowe odkształcenia to do 13 mm w kierunku wzdłużnym i nawet 50 w bocznym czy promieniowym. Co więcej, dwa z trzech wykresów nie są liniowe, a z żadnego nie można odczytać, że opona posiada stałą sztywność. Zaleta druga okazuje się drugim kłamstwem.

Zaleta 3: Koło napompowane azotem jest mniej narażone na zużycie. A dokładnie – opona. Wszystko dzięki temu, że do pompowania opony używa się oczyszczonego azotu. Pozbawionego wilgoci i zanieczyszczeń. Tymczasem standardowo opony pompuje się za pomocą sprężonego, nieoczyszczonego powietrza. Przede wszystkim może ono zawierać wilgoć. A do tego jeszcze zanieczyszczenia, takie jak olej. Zarówno olej, wilgoć, jak i zanieczyszczenia wpływają negatywnie na trwałość gumy. Czyli, mówiąc wprost, powodują przyspieszone zużycie opon (starzenie się materiału gumowego, użytego do produkcji opon).

Już na pierwszy rzut oka widać tutaj sprytny zabieg. W pierwszym zdaniu napisano „koło jest mniej narażone na zużycie”. Gdy, drogi posiadaczu samochodu, myślisz sobie o zużyciu opon, co przychodzi Ci do głowy? Najprawdopodobniej ich zużycie spowodowane ścieraniem podczas tarcia o asfalt. Rzadziej zużycie mieszanki gumowej związane z upływem czasu (starzenie się opony). Jeżeli jednak już przypominamy sobie kiedy ostatni raz zmieniliśmy opony, które się zestarzały, gdzie widoczne były oznaki owego starzenia? Wewnątrz czy zewnątrz opony?

Oczywiście na zewnątrz. Panujące tam warunki są krańcowo różne od tych w środku, niezależnie czy napompowaliśmy oponę powietrzem, azotem czy helem. Jeździmy po twardej, chropowatej nawierzchni, nierzadko poplamionej olejem i innymi płynami technicznymi. Jest woda, w ogromnych ilościach. Różnica w zużywaniu się opony wewnątrz i zewnątrz, jak sądzę, może sięgać dziesiątków lub setek razy.

Według mnie to kolejny blef, z tym, że napisany tak ogólnie, że trudny do obalenia. Opona napompowana czystym azotem, pozbawionym wilgoci, zanieczyszczeń rzeczywiście będzie w środku zużywała się minimalnie mniej niż ta sama opona wypełniona powietrzem. To „minimalnie mniej” oznacza różnicę poniżej promila i stuprocentowo nie ma wpływu na odstępy pomiędzy koniecznością wymiany opon.

Dlaczego tak piszę? Otóż trzeba sobie powiedzieć, w jaki sposób warsztaty napełniają opony azotem. Oto filmik:

Co rzuca się w oczy? Przede wszystkim niezdarna i nieefektywna próba odciągnięcia powietrza z opony (wytworzenia „próżni”). Powietrze, wilgotne i zanieczyszczone nadal tam jest. I nie ma sposobu żeby się go pozbyć. A im bardziej będziemy to powietrze próbować odciągnąć, tym większa szansa na uszkodzenie opony. Jeżeli próbowalibyśmy wytworzyć prawdziwą próżnię, opona przybrałaby kształt felgi („oblepiłaby” felgę) i byłaby do wyrzucenia.

Próżnia wymieniona w filmie nie jest zatem próżnią tylko odrobinę zmniejszonym ciśnieniem w kole. Oczywiście nie podano nawet do jakiej wartości zmniejszone, bo zespułoby to całą zabawę. Powietrze, jak wiemy zawiera 78% azotu, 21% tlenu, niecały procent argonu i resztki innych gazów. Różnica między napełnieniem opony „czystym” azotem a powietrzem to ok. 20% objętości przy założeniu początkowej próżni. Jeżeli zaś mamy, powiedzmy, 0.5 atmosfery w oponie po odciągnięciu powietrza, to po dopompowaniu azotem nie będziemy mieli 100% azotu, tylko około 90%. I nadal będziemy mieli to paskudne, przyspieszające zużycie, powietrze. Tylko w trochę mniejszej ilości.

Zaleta 4: Azot nie wchodzi w reakcje chemiczne z metalem. Dzięki temu nie pojawia się ryzyko rdzewienia felg przy stopce i na wewnętrznej części obręczy. Standardowe powietrze wchodzi w reakcje z metalem. A to powoduje, że felga stalowa może rdzewieć. Jeśli rdza pojawi się przy stopce – opona będzie tracić szczelność.

Zaleta czwarta to znów niezdarna manipulacja. Z pierwszego, prawdziwego (choć nie do końca – patrz „azotki„) zdania, dowodzi się nieprawdy. Ustaliliśmy to przed chwilą, analizując w jaki sposób pompuje się koła azotem (tlen nadal tam jest i nie ma prostego sposobu żeby go usunąć). Ponadto zastanów się – czy felga, nie rdzewiejąc od wewnątrz, nie będzie też rdzewiała od zewnątrz? Przecież tam wpływ czynników agresywnych w postaci wody, tlenu, temperatur jest pewnie z tysiąc razy większy niż wewnątrz.

Nie chcę się cały czas powtarzać, ale te zalety to także powtórzone na różne sposoby kłamstwa i niedopowiedzenia, więc trudno…

Zaleta 5: Opony napompowane azotem sprawiają, że samochód lepiej się prowadzi. Można liczyć na lepszą trakcję w trakcie jazdy po zakrętach, krótszą drogę hamowania i lepsze przenoszenie momentu obrotowego na koła.

Pomiędzy „azotem” a „sprawiają” powinno jeszcze być słowo „magicznie”. Ta „zaleta” miała w założeniu wynikać z poprzednich. Jak dowiedliśmy, poprzednie nie działają, ta też nie będzie. W filmie z pompowania podano, że napompowanie kół azotem zmniejsza do 3% zużycie paliwa, ale wiecie przecież, że… NIE.

Skoro przeszliśmy tak szybko przez zalety, przejdźmy teraz do wymienionych w artykule wad:

Wada 1: Możliwość napompowania kół azotem. Taki azot można uzyskać tylko w specjalistycznym zakładzie chemicznym. Następnie oczyszczony i sprężony azot trzeba umieścić w szczelnych butlach. I dostarczyć te butle do firm zajmujących się serwisowaniem aut. Butle ze sprężonym gazem trzeba przechowywać w odpowiedni, bezpieczny sposób.

To prawda. Ale nie do końca. Powinno się jeszcze dopisać, że koła można napełnić w zakładzie, który albo rzeczywiście wierzy w te bzdury, albo wykorzystuje niewiedzę klientów, celowo naciągając ich na kosztowną usługę.

Wada 2: Koło napompowane azotem może być napompowane tylko ze specjalnej butli. Nie da się uzupełnić poziomu azotu za pomocą pompki do kół, znajdującej się w samochodzie, albo kompresora na stacji.

Nie da się uzupełnić poziomu azotu za pomocą kompresora na stacji, ale dopompowując koło powietrzem, jak stwierdziliśmy, prawie zupełnie nie zmienimy procentowej zawartości azotu w oponie. Jednak klient, który zapłacił za „czysty azot” i wierzy, że tak jest, może narazić się na uszkodzenie niedopompowanej opony (bo nie będzie miał gdzie sprawdzić ciśnienia).

Wada 3: Nie ma możliwości sprawdzenia właściwego poziomu ciśnienia w oponie za pomocą ciśnieniomierza zwykłego albo elektronicznego. Nie uda się go zmierzyć za pomocą manometru w kompresorze albo w pompce nożnej.

Tego jednego nie rozumiem. Nie wiem dlaczego nie można byłoby zmierzyć ciśnienia ciśnieniomierzem. Jak przed chwilą ustaliliśmy, to nie czysty azot a mieszanka prawie tożsama z powietrzem. Dlaczego miałby tu nie działać ciśnieniomierz? Nie mam pojęcia. Ale wpasowuje się to w cykl kłamstw i niedomówień. Obstawam, że ktoś tłumaczył te zdanie z angielskiego, jego wiedza była zerowa i tak to zostawił. Jak dla mnie jest to spójne z resztą bzdur, przez które już przeszliśmy.

Wada 4: Opony napompowane azotem nie mogą być uzupełniane za pomocą powietrza. Można stosować tylko azot.

Już mi naprawdę ciężko. Oczywiste kłamstwo. Dopompowanie koła powietrzem zmieni tylko samopoczucie właściciela, który został nabrany na kasę za coś, co mógł mieć za darmo na każdej stacji paliw.

Analiza tego „artykułu” miała trudność podobną do stłuczenia dzieciaka. Nie stanowiła żadnego wyzwania. Poszedłem więc dalej i postanowiłem sprawdzić strony anglojęzyczne. Ale nie te, piszące dlaczego zwykłe szaraki mają być golone przez warszaty sprzedające azot, ale dlaczego Formuła 1 używa azotu.

I tutaj często powtarzana była litania o niezwykłych właściwościach azotu, ale mnie przekonało jedno wyjaśnienie sprawiające pozory podpartego nauką. Otóż:

Zaleta 6(prawdziwa?): Przy ekstremalnych temperaturach, jakie osiągają opony bolidów Formuły 1, następować może zmiana stanu skupienia wody zawartej w sprężonym powietrzu w oponie.

Widzę to tak – mamy powietrze, pompując oponę sprężamy je. Zdolność powietrza do magazynowania wody maleje, para wodna wytrąca się w środku opony. Następnie podczas jazdy opona rozgrzewa się i woda paruje, rozprężając się i zmieniając ciśnienie w oponie. Przy ochładzaniu się znów się skrapla i tak w kółko.

Może tak być, choć po pierwsze – gdy opona się nagrzeje, wątpię, żeby później się chłodziła – oni cały czas grzeją jak oszalali. Poza tym wątpię w wyczuwalną skalę tego zjawiska. Nie wiem czy kierowca, choćby najbardziej profesjonalny, odczuje zmianę ciśnienia liczoną w pojedynczych procentach, lub nawet mniejszą.

Poza tym, jak być może zauważyliście, nie chodzi tutaj dokładnie o azot, a o czynnik pozbawiony wilgoci. Mogłoby to być powietrze, może to być azot, może to być też hel czy argon. Z tym, że azot jest najtańszy, a spełnia ten warunek.

Czy Ty, drogi kierowco, najarałeś się i już biegniesz pompować swoje koła azotem? Nie tak prędko.

Azot azotowi nie równy

Azot, jak i inne gazy techniczne, to nie magiczny, stuprocentowo czysty twór. Jak wszystko, sprzedaje się go w różnych „odmianach”. Atlas Copco, jeden z wiodących producentów gazów technicznych, na swojej stronie opisuje jak od czystości gazu zależy jego cena. Nie sądzisz chyba, że warsztat, w którym chcesz napompować swoje koła, kupi ten droższy azot, prawda?

Przecież azot to azot, skoro można taniej to więcej zgoli się od klienta. Jeszcze bardziej wtopisz, jeżeli nie dostaniesz azotu z butli, tylko z wytwornicy zasilanej w warsztacie z gniazdka 230V. Taki azot nie będzie miał najprawdopodobniej ŻADNEJ zalety. Będzie zawierał parę wodną, olej ze sprężarki, a w dodatku będzie azotem tylko w, jeżeli masz szczęście, dziewięćdziesięciukilku procentach.

Uwaga poboczna: w przypadku Formuły 1 i ogromnych ilości pieniędzy wpompowanych w każdy bolid, nie wyobrażam sobie dyrektora ekipy, który powiedziałby: wszystkie inne zespoły używają azotu, ale dane naukowe pokazują że to bzdura, więc my nie będziemy. Po pierwszej, zupełnie niezwiązanej z kołami, przegranej dyrektor ten poszedłby w odstawkę. Dlatego czy to mit, czy nie, przy milionowych kosztach jednego wyścigu, koszt azotu to nieistotny promil całości i F1 zawsze będzie go stosować. W przypadku zwykłego Kowalskiego stosowanie azotu to nie przezorność, tylko frajerstwo.

I to tyle. Spędziłem nad tym artykułem trochę czasu po to, żebyś Ty nie musiał płacić podwójnie. Po raz pierwszy Januszowi-pompowaczowi, po raz drugi swoją reputacją, gdy będziesz się wykłócał, że zapłaciłeś, ale chociaż wiesz za co. Przeczytaj co napisałem, przetraw i nie daj się nabierać jeszcze przy pompowaniu opon. Wystarczy że Państwo nabiera Cię na każdym innym kroku.

0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments