¿Por qué se usa nitrógeno y no dióxido de carbono en aplicaciones críticas de neumáticos?

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En aplicaciones críticas, los neumáticos se inflan con nitrógeno puro ( enlace ).

Pero el dióxido de carbono (CO2) es una molécula más grande (se escapará más lentamente del neumático), así como inerte (no oxidará la llanta y no se quemará en caso de accidente). ( enlace )

Además, según la ley del gas ideal , la presión es proporcional a la densidad, la constante de gas individual y la temperatura. Suponiendo un volumen constante (es decir, P ∝ R * T), cualquier cambio en la temperatura se "amplifica" por la constante de gas individual. Y la constante de gas está a favor de CO2: R(CO2) < R(O2) < R(N2). ( ref ) Entonces, el CO2 parece proporcionar una mejor estabilidad de la presión sobre las fluctuaciones de temperatura.

Además, el almacenamiento de CO2 es más barato que el almacenamiento de nitrógeno.

Entonces, ¿por qué los neumáticos se inflan con nitrógeno y no con CO2?

tires wheels pressure Bengala
fuente
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Creo que he oído hablar de cartuchos de CO2 que se usan para neumáticos de bicicleta, aunque pierden presión bastante rápido. Dudo de la validez de las pequeñas moléculas que se filtran a través de la teoría de los neumáticos. Diría que las principales ventajas del nitrógeno sobre el aire son la estabilidad de la presión en un rango más amplio de temperaturas y la falta de propiedades corrosivas.
No tengo idea de lo que estoy haciendo el
Si la presión es proporcional a la densidad como sugiere, entonces los globos de hidrógeno no son flotantes (porque tienen la misma densidad que el aire circundante) o colapsan (porque la presión es más baja que la del aire circundante). La observación sugiere lo contrario.
No solo aplicaciones críticas, sino el GT-R
cat
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"así como inerte (no oxidará el borde y no se quemará en caso de accidente )", solo asegúrese de no decirle al magnesio que tiene tendencia a estar en desacuerdo. El Mg se quemará cuando esté rodeado de hielo seco sólido, tal es su capacidad de tomar oxígeno, puede extraer el O₂ del CO₂. Aquí hay un video de muestra: youtube.com/watch?v=2oQ_9nFe9HU
enhzflep
La fuente que cita sugiere que el vapor de agua presente en el aire "normal" utilizado para inflar los neumáticos es uno de los grandes factores y que una molécula más grande también ayuda. Más allá de eso, supongo que la respuesta tiene que ver con el costo de producción de nitrógeno frente a otras opciones razonables de gas.
dlu

Respuestas:

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El nitrógeno es inerte y no afecta el caucho ni la llanta de acero. El dióxido de carbono es altamente reactivo y afecta tanto al caucho al causar hinchazón en el caucho. También causaría corrosión en las llantas a base de hierro (particularmente acero al carbono).

Editar: cuando el CO2 se mezcla con la humedad se convierte en ácido carbólico que es corrosivo. Todo depende de la concentración. Es como comparar el ácido acético comúnmente conocido como vinagre. Al 3% puedes poner papas fritas. Con una fuerza industrial del 97%, no solo disolverá las papas fritas sino también la carne humana hasta el hueso muy rápido. En cuanto al efecto del CO2 en el caucho, cité una fuente de la industria (Air Liquide), una empresa especializada en gases comprimidos.

En el caso de los neumáticos de automóviles que usan CO2, probablemente causarían fallas catastróficas. Mi experiencia con el nitrógeno es que he notado que es mucho más silencioso mientras conduzco y con menos variaciones de presión cuando la temperatura varía de una estación a otra.

http://encyclopedia.airliquide.com/encyclopedia.asp?LanguageID=11&GasID=26

Verifique en Compatibilidad de materiales bajo el título de Elastómeros: bastante iluminador .....

Fósil Antiguo
fuente
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Altamente reactivo puede estar exagerando. No es Cl2, etc.
Lyndon White
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Está exagerando totalmente . El CO₂ no es muy reactivo en absoluto, ciertamente no corroe el acero al carbono. (¡De hecho, el acero se produce al reducir el mineral con monóxido de carbono a Fe y CO₂!) Si ese artículo advierte sobre la hinchazón, entonces seguramente hay un punto para esto, y puede ser una razón por la cual no se usa para neumáticos de automóviles, pero es no como cualquier componente de goma falla inmediatamente cuando los pone en contacto con CO₂. De hecho, creo que el CO₂ se usa con bastante frecuencia para los neumáticos de bicicleta; quizás el almacenamiento más fácil supera las peores propiedades aquí.
Leftaroundabout
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El dióxido de carbono es tan altamente reactivo que incluso se usa en extintores de incendios .
Dmitry Grigoryev
El nitrógeno no es inerte, quizás no sea muy reactivo con los materiales involucrados, pero no es inerte. Sería bueno tener algunas citas, por ejemplo, ¿por qué el CO2 causaría una falla catastrófica? ¿Qué componente fallaría, bajo qué condiciones?
dlu
Esperaría que el CO2 utilizado para llenar los neumáticos esté seco (libre de vapor de agua) ya que esta es una de las principales razones para no solo usar aire comprimido "normal" (el agua cambia de estado y la diferencia de volumen entre el agua líquida y el agua el vapor produce cambios de presión en los neumáticos). Esto me lleva a pensar que la creación de ácido carbónico no es la razón para no usar CO2, aunque el efecto sobre el caucho podría serlo.
dlu
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El nitrógeno constituye alrededor del 80% del aire, por lo tanto, se recupera y separa más fácilmente que las cantidades más pequeñas de otros gases en el aire. Es decir, el proceso para recuperar nitrógeno del aire podría ser menos eficiente que el de recuperar CO2 del aire y aún así ser rentable. Además, su estabilidad a temperaturas más altas significa que se comporta de manera más predecible y significa que las características de manejo de los neumáticos son consistentes.

Mauro
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Entonces, ¿estás diciendo que el nitrógeno para este propósito se puede separar en el acto? es decir, no es necesario almacenarlo en forma líquida?
Sparkler
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Puede crear CO2 fácilmente, no necesita recuperarlo. Apuesto a que no puedes crear nitrógeno, pero debería ser fácil sacarlo del aire.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
Mauro, mira mi pregunta actualizada sobre la estabilidad de la temperatura.
Sparkler
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No necesita almacenar nitrógeno o CO2 en forma líquida, solo comprimido. El nitrógeno también tiene la ventaja de ser inerte, lo que significa que no reaccionará con nada. El CO2 puede combinarse con otras moléculas, por ejemplo, agua + CO2 produce ácido carbónico, que no es lo que desea en un neumático. Probablemente cantidades lo suficientemente pequeñas como para no importar, pero eso es solo un ejemplo.
Di
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@dlu: el nitrógeno N2 es inerte a temperaturas normales.
Joshua
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El nitrógeno es más barato porque está fácilmente disponible en el aire y se puede extraer con un generador de nitrógeno bastante compacto . La extracción de dióxido de carbono del aire es ineficiente, por lo que debe producirse quemando combustibles (como el metano) o mediante la descomposición térmica de la piedra caliza.

Dmitry Grigoryev
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El nitrógeno es un gas muy predecible. Todos sus comportamientos han sido probados rigurosamente durante muchos años. Como tal, pueden predecir el comportamiento mucho más fácilmente que un gas mixto. Además, su rendimiento es muy similar al del aire. Si no pudo tener acceso a una botella de nitrógeno, aún podría usar aire normal y estar cerca del rendimiento original.

Desde una perspectiva de seguridad, el nitrógeno no contiene oxígeno. Si hubo un accidente, no hay oxígeno para propagar un incendio (el aire contiene ~ 21% de oxígeno).

Kris
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Esto no parece correcto. El nitrógeno es un gas muy predecible. Todos sus comportamientos han sido probados rigurosamente durante muchos años. También se conocen las propiedades del CO2. Como tal, pueden predecir el comportamiento mucho más fácilmente que un gas mixto. El CO2 no es una mezcla. * Si hubo un accidente, no hay oxígeno para propagar un incendio (el aire contiene ~ 21% de oxígeno). * Esta respuesta parece estar comparando nitrógeno con aire, pero la pregunta es acerca del nitrógeno en comparación con el CO2.
Ben Crowell
El CO2 es un gas mixto, per se: un carbono, dos oxígenos. Aunque no veo el oxígeno en sus neumáticos como un gran peligro de incendio ... Más que el aire que respiramos
Cullub