باد نیتروژن، راهکار موثر یا حقه تبلیغاتی؟ :: وبلاگ تخصصی لاماری

آیا استفاده از نیتروژن در تایر خودروهای عادی واقعا موثر است؟

در این مطلب سعی خواهد شد تا به تمام ادعاهایی که در رابطه با بهتر بودن نیتروژن نسبت به هوا برای لاستیک خودرو منتشر شده‌اند با رویکرد علمی پرداخته شده و تا جای ممکن به صورت بی‌طرفانه موضوع استفاده از نیتروژن به جای هوا در لاستیک‌ها نقد شود.

رینگ و لاستیک لاماری

نگارش مطلب به این صورت است که در ابتدا یکی از فواید ادعا شده برای نیتروژن بهمراه شرح آن منتشر شده و سپس نظر نگارنده در قالب واقعیت ماجرا مطرح می‌شود. در انتهای مطلب نیز نکات منفی استفاده از نیتروژن طبق مطالب عمومی منشتر شده در فضای اینترنت گردآوری شده‌اند.

ادعای حذف رطوبت با استفاده از باد نیتروژن

متن ادعا: بر اساس گزارشات و اطلاعات در این زمینه می‌توان به این موضوع اشاره کرد که هوای معمولی استفاده شده در لاستیک خودرو دارای ناخالصی بوده و شامل ۷۸ درصد نیتروژن، ۲۱ درصد اکسیژن، ۱ درصد سایر گازها و رطوبت می‌باشد. به همین دلیل این رطوبت موجود در هوای معمولی منجر به افزایش خورندگی لاستیک‌های خودرو و کم شدن عمر سیم لاستیک‌ها می‌شود. از همین رو استفاده از باد نیتروژن می‌تواند کاملا مفید باشد و به این دلیل که رطوبت به طور کامل حذف می‌شود، عمر لاستیک‌های خودرو افزایش می‌یابد.

واقعیت ماجرا: به صورت کلی برای جداسازی اجزا گازهایی مانند هوا سه روش وجود دارد: یکی به صورت کرایوژنیک است که ابتدا همه اجزا تحت فشار در دمای منفی به صورت مایع درآمده و سپس با افزایش دما و کاهش فشار، گازهای تشکیل‌دهنده به صورت انتخابی از سیستم خارج می‌شوند. در این روش ظرفیت بسیار بالا بوده و برای تولید محصول به صورت پیوسته و با حجم بالا استفاده می‌شود که به عنوان مثال می‌توان به کارخانجات تولید نیتروژن مایع اشاره کرد. در این روش محصول معمولا به صورت مایع در تانکرها ذخیره می‌شود و خلوص آن بالا است که برای نیتروزن مورد استفاده در لاستیک از این روش استفاده نمی‌شود.

دو روش دیگر عبارتند از روش غشایی و جذب سطحی که در هر دو روش محصول به صورت گازی بوده و درصد خلوص محصول در بهترین حالت ۹۵ درصد خواهد بود. در این روش‌ها یا از جاذب‌هایی استفاده می‌شود که توانایی جذب گازهای ناخالصی را داشته و گاز اصلی مانند نیتروژن را جذب نمی‌کنند، یا به علت تفاوت در خواص فیزیکی مانند شعاع اتمی، از یک غشاء خاص برای خالص‌سازی گاز به صورت انتخابی استفاده می‌شود.

لذا با توجه به خلوص حداکثر ۹۵ درصد، اینکه در نیتروژن به دست آمده هیچ گونه بخار آبی وجود نخواهد داشت صحیح نیست. همچنین امروز در تمام کپرسورهای هوا جهت جلوگیری از زنگ زدن مجراهای آهنی، فیلتر رطوبت‌گیر نصب می‌شود و درصد رطوبت بسیار کم شده است که نافی ادعای مطرح شده است.

ادعای امنیت بالا و کاهش خطر ترکیدگی تایر با باد نیتروژن

متن ادعا: باد نیتروژن به دلیل بزرگتر بودن اندازه مولکول آن حدود چهاردرصد سبکتر از باد معمولی می‌باشد و این عامل باعث می‌شود تا گرما را با سرعت بیشتری از دست دهد و به دنبال آن خطر ترکیدگی لاستیک به شکل قابل توجهی کاهش پیدا کند. به همین دلیل هم است که باد نیتروژن در ماشین‌های مسابقه‌ای کاربرد بسیار زیادی دارد و خطر احتمالی از طرف لاستیک را کاهش می‌دهد.

واقعیت ماجرا: چگالی نیتروژن و اکسیژن در شرایط یکسان استاندارد تقریبا برابر با ۱/۲۵ و ۱/۴۲ گرم بر لیتر است. برای یک لاستیک به قطر ۱۵ اینچ و عرض ۱۸۵ میلیمتر با فرض در نظر گرفتن یک استوانه به این ابعاد، حجم تقریبا ۲۱ لیتر به دست می‌آید که در این حجم (تقریبا دو برابر حجم واقعی) مقدار نیتروژن ۲۶/۲۵ گرم و مقدار هوا ۲۶/۹۳ گرم (با فرض ۸۰ درصد نیتروژن و ۲۰ درصد اکسیژن) خواهد شد یعنی فرق این دو گاز تنها ۰/۶۸ گرم است!!! که در حجم یک لاستیک عملا صفر محسوب می‌شود.

در رابطه با نرخ خنک‌شوندگی بهتر لاستیک در اثر استفاده از نیتروژن نیز باید گفت که از لحاظ علمی بی پایه می‌باشد: برای توضیح این موضوع ابتدا باید منبع تولید حرارت حین رانندگی مشخص شود، این عامل اصطکاک بین زمین و لاستیک می‌باشد. لذا حین رانندگی دمای لاستیک افزایش می‌یابد و با گرم شدن لاستیک عملا گاز درون آن هم گرم می‌شود. نکته مهم این قسمت است که کل لاستیک با توجه به چرخش و درگیر شدن با زمین به صورت میانگین دارای دمای یکسانی خواهد شد و عملا منبع سرد و گرمی برای انتقال توسط گاز درون آن وجود ندارد که حرارتی منتقل شود. لذا صرفا می‌توان خنک شدن لاستیک و رسیدن به یک دمای تعادل را ناشی از برخورد هوا با سطح بیرونی لاستیک عنوان کرد. همچنین در شرایط یکسان ظرفیت حرارتی اکسیژن و نیتروژن به ترتیب عبارتست از ۲۹/۳۷۸ و ۲۹/۱۲۴ ژول بر مول کلوین، یعنی برای افزایش دمای حجم مولی مشخص از هر دو گاز میزان حرارت مورد نیاز برای افزایش یک درجه سلسیوس در اکسیژن بیشتر از نیتروژن بوده و در شرایط یکسان اکسیژن دیرتر از نیتروژن و با مصرف انرژی بیشتر گرم خواهد شد.

ادعای فشار ثابت لاستیک‌ها

متن ادعا: در لاستیک‌هایی که با گاز نیتروژن پر می‌شوند به ندرت شاهد کم شدن باد هستیم و به مرور زمان باد آنها کاهش نمی‌یابد. دلیل آن هم این است که اتم‌های نیتروژن ابعاد بزرگ‌تری نسبت به اتم‌های اکسیژن دارند و همین باعث می‌شود نیتروژن به سختی از لاستیک خارج شود و منجر به کاهش فشار باد لاستیک شود. همچنین باد نیتروژن حساسیت بسیار کمتری نسبت به تغییرات دمایی از خود نشان می‌دهد. در نتیجه آمار نشان داده باد لاستیکی که با اکسیژن پر شده‌ است چیزی حدود ۶/۱ برابر نسبت به نیتروژن سریع‌تر خالی می‌شود.

واقعیت ماجرا: در رابطه با این ادعا شعاع واندروالسی اتم اکسیژن و نیتروژن به تریب برابر با ۶۶ و ۷۱ پیکومتر است. یعنی ۶۱ در ده به توان منفی ۱۲ متر که با توجه به کوچکی شعاع این دو اتم عملا تفاوت چندانی در عبور از روزنه‌های میکرونی درون لاستیک نباید وجود داشته باشد. و حتی با فرض اینکه نسبت خروج اکسیژن متناسب با سایز آنها باشد نهایتا فرق باید ۷ درصد باشد (با فرض اینکه لاستیک فقط از اکسیژن پر شود که برای هوا این نسبت ۱/۴ درصد است) نه اینکه ۱ به ۶!!! باشد.

ادعای کاهش مصرف سوخت

متن ادعا: همین ثابت بودن فشار باد لاستیک منجر می‌شود راندمان افزایش پیدا کرده و به دنبال آن مصرف سوخت کاهش پیدا کند. یعنی می‌توان استفاده از گاز نیتروژن در لاستیک خودرو را از روش‌های کاهش مصرف سوخت خودرو در نظر گرفت. به طور دقیق می‌توان گفت استفاده از باد نیتروژن می‌تواند حدود سه درصد در کاهش مصرف سوخت خودرو تاثیر مثبت داشته باشد. البته این میزان خیلی زیاد نیست ولی با توجه به استفاده طولانی مدت از خودرو می تواند عدد بزرگی شود.

واقعیت ماجرا: با توجه به مطالب عنوان شده در بدترین حالت لاستیک پر شده با هوا می‌تواند ۱/۵ درصد زودتر از لاستیک پر شده با نیتروژن دچار کاهش فشار شود. بدترین حالت یعنی اینکه خلوص گاز نیتروژن نزدیک به ۱۰۰ درصد بوده و فقط عامل سایز اتم‌های نتیروژن و اکسیژن در ثابت ماندن فشار لاستیک موثر باشند که در عمل این طور نیست. موثرترین عامل در میزان مصرف سوخت فشار درون لاستیک می‌باشد و با بررسی دوره‌ای باد لاستیک عملا برای هر دو گاز هوا و نیتروژن مصرف سوخت از لحاظ علمی تفاوتی نخواهد داشت.

ادعای عدم شرکت نیتروژن در احتراق

متن ادعا: یکی از علت‌های مهم در تحریک احتراق، اکسیژن می‌باشد و این عمل در حوادث بسیار ممکن است خطرناک باشد و جان سرنشینان را به خطر بیندازد اما باد نیتروژن تاثیری در تحریک حریق ندارد و این عامل می‌تواند یک مزیت برای انتخاب باد نیتروژن برای لاستیک‌های خودرو باشد. تمامی خودروهایی که ممکن است نیاز به ورود در آتش داشته باشند مثل خودروهای آتش‌نشانی و…. باید از باد نیتروژن برای لاستیک‌های خود استفاده کنند چون ممکن است دچار حادثه در حریق شوند و باید عامل کمک‌کننده‌ای به افزایش حریق نباشند.

واقعیت ماجرا: فرض این ادعا رانندگی در خلاء و محیط عاری از هوا می‌باشد، در نتیجه تنها منبع اکسیژن جهت مشتعل شدن لاستیک‌ها هوای موجود درون آنها اعلام شده و فراموش شده که در کنار خودرو منبع هوا و اکسیژن جهت شعله‌ور شدن وجود دارد (همین هوای بیرون) و نیازی به هوای درون لاستیک نمی‌باشد!!! بعلاوه با توجه به اینکه جنس خود لاستیک‌ها از پلیمرهای قابل اشتعال تهیه می‌شود (در خودروهای سواری)، اینکه لاستیک‌ها با نیتروژن هم پر شود عملا مانعی برای سوختن آنها هنگام آتش ایجاد نخواهد کرد.

ادعای دوستدار محیط زیست بودن

متن ادعا: سالانه بیش از ۳۰۰ میلیون حلقه تایر به عنوان زباله دفع می‌شوند. با این وجود اگر در یک تایر از باد نیتروژن استفاده کنید روند فرسایش آن نزدیک به ۳۰ درصد کندتر می‌شود ضمن این که باد نیتروژن با داشتن تاثیر مثبت بر روی مصرف سوخت خودرو می‌تواند از آلودگی بیشتر محیط زیست جلوگیری کند.

واقعیت ماجرا: اینکه با استفاده از نیتروژن روند فرسایش لاستیک ۳۰ درصد کاهش می‌یابد ادعایی گزاف بوده و به نظر نمی‌تواند درست باشد. علت این موضوع در این است که طبق تحقیقات انجام شده یکی از مهمترین دلایل فرسایش پلیمرها و لاستیک‌ها، ریز ترک‌های ایجاد شده به واسطه ازن می‌باشد و این عامل برای هر دو گاز نیتروژن و هوا به صورت یکسان عمل می‌کند. حتی با فرض مخرب بودن گاز اکسیژن در فرسایش لاستیک، با پر کردن درون لاستیک از نیتروژن نمی‌توان مانع از تماس اکسیژن موجود در هوا با سطح خارجی لاستیک شد.

ادعای بهبود هندلینگ خودرو

متن ادعا: از آنجایی که باد نیتروژن ثبات بیشتری را در اختیار لاستیک‌ها قرار می‌‌دهد خودرویی که لاستیک‌های آن با نیتروژن باد شده باشد در بهترین حالت هندلینگ خود قرار می‌گیرد. این فرایند برای رانندگانی که وسواس زیادی در خصوص هندلینگ خودرو دارند کاملا مشخص خواهد بود اما راننده‌های معمولی متوجه این تفاوت جزئی نخواهند شد.

واقعیت ماجرا: این ادعا که به صورت کلی بی‌پایه می‌باشد. خودروها هندلینگ مشخصی دارند و حضور نیتروژن در لاستیک‌های یک خودرو در هندلینگ آن معجزه نمی‌‌کند. هندلینگ خودرو به طراحی سیستم تعلیق خودرو و اجزای آن و سایز رینگ و لاستیک و عملکرد سیستم‌های کمکی رانندگی نظیر ESP بستگی دارد. تنظیم نبودن باد لاستیک‌ها می‌تواند روی هندلینگ خودرو تاثیر منفی بگذارد که این با چک کردن منظم باد لاستیک‌ها حل می‌شود و باد نیتروژن نمی‌تواند تاثیر محسوسی روی آن داشته باشد.

ادعای افزایش عمر لاستیک

متن ادعا: از آنجایی که نیتروژن دیرتر تخلیه می‌شود، ‌ فشار بهینه‌ای از باد در لاستیک‌ها قرار می‌گیرد. در نتیجه اصطکاک لاستیک‌ با سطح جاده کاهش پیدا می‌‌کند و ساییدگی کمتر لاستیک‌ها را در دراز مدت شاهد هستیم.

واقعیت ماجرا: جواب این مورد در موارد قبلی داده شده است.

ادعای استفاده خودروهای مسابقه و هواپیما‌ها از باد نیتروژن

متن ادعا: نیتروژن بسیار امن‌تر از هوای فشرده است، به همین دلیل نیتروژن را برای هواپیماها و ماشین‌های مسابقه‌ای استفاده می‌کنند. به خصوص برای خودروهای مسابقه‌ای فرمول یک، سوپراسپرت‌هایی که سرعت‌های بالاتر از ۲۰۰ مایل بر ساعت دارند و یا خودروهایی که کاربرد آنها در شرایط طولانی و سخت است. همچنین میزان تغییرات فشار با دما در نیتروژن کمتر از هوا است، چرا که هوای معمولی دارای اکسیژن و رطوبت بوده که میزان فشار رطوبت آن (هر چند ناچیز) با دما بیشتر تغییر می‌کند.

واقعیت ماجرا: این که در خودرو های مسابقه‌ای از نیتروژن استفاده می‌کنند دلیل بر مفید بودن آن برای خودروهای معمولی نمی‌شود. چون به صورت کلی نیتروژن استفاده شده برای خودروی معمولی دارای ناخالصی‌هایی همچون بخار آب می‌باشد و در بهترین حالت خلوص آن ۹۵٪ است در صورتی که در جاهای حساس مانند مسابقه اتوموبیل‌رانی در صورت استفاده از نیتروژن از کپسولهای آن با خلوص حداقل ۹۹/۹٪ استفاده می‌شود که مقایسه این دو نیتروژن صحیح نیست. بعلاوه، در خودروهای مسابقه‌ای گاه هزارم ثانیه‌ها در تعیین سرنوشت مسابقه اهمیت حیاتی پیدا می‌کنند و بدین دلیل شرکت‌کنندگان از هر تغییری که باعث کوچکترین بهبود در عملکرد خودرو شود استفاده می‌نمایند و باد نیتروژن در تایر هم یکی از این تغییرات کوچک است. تغییرات کوچکی که در دنیای واقعی برای خودروهای شهری به چشم نمی‌آیند و کارایی ندارند.

سایر نکات

در ایران تقریبا هیچ آپاراتی از کپسول نیتروژن استفاده نمی‌کند و همه از دستگاههای وارد شده‌ای استفاده می‌کنند که اکسیژن را با استفاده از عبور از جاذبهای سطحی و یا با روش غشایی جذب کرده و از نیتروژن جدا می‌کنند. خلوص گاز خروجی در این روش در بهترین حالت ۹۵ درصد است. جاذب‌ها عمر مفید دارند و در ۹۰ درصد مواقع به موقع و یا اصلا تعویض نمی‌شوند که در نتیجه کیفیت نیتروژن تولید شده تحت تاثیر قرار گرفته و خلوص آن به مراتب پایین خواهد آمد.

بعلاوه فرآیند باد کردن لاستیک با نیتروژن دشوار و زما‌ن‌بر است. باد کردن لاستیک‌ها با نیتروژن به اندازه اکسیژن راحت نیست و پیچیدگی‌‌های خاص خودش را دارد. اگر برای اولین بار لاستیک‌ها را با نیتروژن باد می‌کنید باید حتما ابتدا تیوپ لاستیک از اکسیژن خالی شود که این فرآیند نیز زمان‌بر و دردسرساز است. برای این کار از پمپ خلا استفاده می‌شود که حین خلاء لاستیک به صورت فشرده و اعوجاج یافته‌ای در می‌آید که همین امر می‌تواند در صورت تکرار در دراز مدت باعث ایجاد ریز ترک و فرسودگی لاستیک شود.

به این موارد اضافه کنید دسترسی کم به باد نیتروژن را. زیرا باد نیتروژن را در هر جایی نمی‌توان به راحتی یافت و این خود یکی از محدودیت‌هایی است که در پیش روی طرفداران استفاده از نیتروژن وجود دارد. مشکل اصلی مخصوصا در ایران این است که اگر شما لاستیک‌های خود را با باد نیتروژن پر کنید، بالاخره بعد از مدتی که احتیاج به تنظیم باد داشته باشید، ممکن است هر تعمیرگاهی این باد را نداشته باشد و آن وقت است که برای یک تنظیم باد عادی باید به دنبال یک مکان مناسب باشید که خود دردسرساز است و از آن سو استفاده از باد معمولی باعث ناخالص شدن نیتروژن داخل تایر می‌گردد.

حرف آخر

در واقع موافقیم که استفاده از باد نیتروژن نسبت به هوا مزایایی دارد اما معتقدیم که این مزایا آنقدر کوچکند که احتمالا به چشم مصرف‌کننده عادی با خودروی عادی نخواهد آمد بعلاوه‌ی آنکه پیدا کردن باد نیتروژن و حفظ آن هم سخت است. بنابراین به نظر ما باد نیتروژن ارزش هزینه و صرف وقت را ندارد.