Après recuit isotherme

Pneus ou pneumáticos são artefactos constituídos de borrachas e materiais de reforço, e têm por função a rodagem dos veículos. Os pneus possibilitam o contacto entre o veículo e o solo, suportando então a carga, a transmissão, aceleração, desaceleração e paragens. Para além disso absorve as irregularidades da via e os impactos, bem como garantem a estabilidade e influenciam o bom desempenho do veículo [3], [4].

De modo a garantir as suas funções, os pneus são, primordialmente, constituídos pela secção de contacto com o solo (banda de rolamento), os sulcos, os ombros, as lonas de reforça, a câmara-de-ar (secção interna), a lateral e o talão e o seu aro (Figura 3.1).

Figura 3.1 – Componentes de um pneu (adaptado da Basel Convention) [5]

Cada um dos elementos do pneu apresenta um papel importante e singular no seu bom funcionamento e desempenho (Tabela 3.1). A banda de rolamento permite que haja o contacto entre o pneu e o solo. Os sulcos por sua vez, que são baixos relevos na banda de rolamento, permitem a drenagem da água e auxiliam na tração do pneu. O ombro minimiza os efeitos das irregularidades dos terrenos. As lonas de reforço, que o como o nome já indica, são lonas que garantem o reforço estrutural e a rigidez do pneu. O revestimento interno encaixa na jante formando a câmara-de-ar do pneu. A carcaça ou estrutura suporta a carga, e é formada por telas têxteis que a reforça, torna mais flexível e resistente à pressão. A lateral protege a carcaça dos choques. E por fim o talão e o aro do talão, encaixam jante e protegem a carcaça dos desgastes provocados por esta [5].

Tabela 3.1 – Componentes dos pneus e a sua função

Componente Função Piso / Banda de

rolamento Secção projetada para entrar em contato com o solo, assegurando o atrito apropriado [5], [6].

Sulcos Cavidades que recortam a superfície da banda de rolamento longitudinalmente e/ou

transversalmente, definindo o padrão da banda [5]. Desempenham uma função auxiliar na tração do pneu, permitem que os blocos da banda movam e flitam à medida que o pneu adere ao solo e, promovem a drenagem de água[7].

Ombro Situada entre a banda de rolamento e a lateral, esta secção minimiza os efeitos da

irregularidade dos terrenos e, devido à travagem e sobreviragem em aceleração, permite a transferência de carga [6].

Lonas de

Reforço Camadas de filamentos metálicos revestidos de borracha. Os filamentos são cruzados obliquamente e colados uma sobre a outra. Estes cruzamentos formam triângulos indeformáveis, o que garante a rigidez e o reforço estrutural [5], [8].

Revestimento Interno

Toda a superfície interna do pneu, feita de uma camada de borracha, e aquando colocação da roda na jante a secção fica preenchida de ar, criando assim a câmara- de-ar [8], [9].

Carcaça Parte estrutural do pneu, onde a banda de rolamento é vulcanizada, e que quando

inflado suporta a carga (ex.: numa carcaça de um pneu ligeiro existe cerca de 1400 cabos que podem resistir uma força de 15kg cada, então a carcaça resistirá uma força de 21.000 Kg). É constituído por lonas de finos cabos de fibras têxteis, os quais estão dispostos radialmente, de talão a talão. As telas têxteis da carcaça permitem o reforço, a flexibilidade e resistência à pressão [5], [6], [8].

Flanco/Lateral Secção entre a banda de rolamento e a parte a ser revestida pela jante. É composto

de borracha de modo a proteger a carcaça de choques, como por exemplo pequenos choques em buracos, passeio, e entre outros. No flanco é que se encontra o código que indica as características do pneu [5], [8], [9].

Talão Secção que se encaixa e fixa na jante. Tem por função a transmissão dos binários

motor e travagem da jante para a secção de contacto com o solo, i.e., o talão é crucial para eixo da roda, pois o seu mau desempenho implicará a má transmissão do binário motor e, consequentemente, o mau desempenho da banda de rolamento [5], [8].

Aro Talão Secção interna do talão, formada por um filamento de aço, o qual permite a proteção

da carcaça contra o desgaste provocado pela jante, bem como garante a fixação do pneu na jante. O aro do talão consegue suportar até 1800Kg sem risco de rutura [5], [8].

No que diz respeito à composição dos pneus, este é muito diversificada, varia por tipo de pneu, e de fabricante para fabricante, todavia, de uma forma generalizada, os pneus são compostos maioritariamente por polímeros elastómeros, negro de fumo e sílica, e metais (Tabela 3.2) [5].

Tabela 3.2 – Composição dos pneus ligeiros e pesados [5]

Composição Pneus ligeiros Europa (%)

Pneus Pesados Europa (%)

Borracha/elastómeros 45 42

Negro de fumo (carbono) e sílica 23 24

Metal 16 25 Têxtil 6 --- Óxido de zinco 1 2 Enxofre 1 1 Aditivos 8 --- Metal 45 42

Cada um dos materiais e substâncias que compõe os pneus os fornecem propriedades e características diferentes. Por exemplo os elastómeros ― principal material dos pneus, que

podem ser tantos de borracha natural (predominantemente obtida da árvore Hevea brasiliensis) como de sintéticas (advindo de petroquímicos como a borracha de estireno-butadieno, o Polibutadieno e a borracha butílica) [4] ― são flexíveis, apresentam excelente durabilidade, resistência a abrasão, alta capacidade de suporte de carga em tensão e compressão, alta resistência ao rompimento, flexíveis mesmo em temperaturas muito baixas, resistência ao choque térmico, alta capacidade de alongamento, sob repetidas flexões resistem à rachadura, boa resistência ao calor até temperaturas de 90ºC, nível de absorção de água insignificante, isolantes elétricos, resistentes à degradação pelo ozônio e oxigénio atmosférico, resistentes a uma grande variedade de produtos químicos, e entre muitos outros [10].

Por sua vez o negro de fumo ou fuligem (derivado do petróleo) e a sílica amorfa (obtida do silício e carbonato de sódio, de origem natural ou sintética) são importantes nos pneus, pois aumentam a sua resistência e durabilidade. Quanto aos metais, estes são utilizados nas lonas de reforço para rigidez e resistência. Os cabos metálicos são de aço de alta qualidade de modo a garantir as propriedades e características de desempenho requeridas da lona de reforço [5]. No que diz respeito à restante composição dos pneus: os têxteis de reforço são normalmente de poliéster, rayon ou nylon; o óxido de zinco é adicionado, essencialmente, como um ativador no processo de vulcanização do pneumático, sendo que depois da vulcanização está presente como zinco ligado [5]; o enxofre desempenha o papel principal no processo de vulcanização, sendo que este processo consiste na aplicação de calor e pressão em borrachas para sua conformação, transformando um enredo viscoso de moléculas com longa cadeia numa rede elástica tridimensional [3], [5], [11]; dos adesivos destaca-se o resorcinol-formaldeído para adesão da borracha, as fibras têxteis e as lonas metálicas; e por fim há uma vasta gama de aditivos (óleos aromáticos) na borracha de modo a modificar as propriedades da mesma aquando do fabrico, no produto final e quanto à maleabilidade [5].

Relativamente às propriedades dos pneus, estes apresentam um elevado poder calorífico, com valores superiores aos plásticos, a celulose, aos óleos usados, aos resíduos da indústria têxtil, aos solventes e a gordura animal. De acordo com a indústria de cimento alemã o poder calorífico do pneu usado no coprocessamento é de 28MJ/kg, valores atrativos, que demonstram que os pneus são uma excelente fonte alternativa de combustível comparativamente a outros materiais (Tabela 3.3) [12]. Este elevado poder calorífico dos pneus indica um elevado potencial energético dos pneus, com um conteúdo energético de cerca de 32 GJ/t, valores muito próximos do carvão e do coque de petróleo. Para além disso o nível de emissões de carbono por conteúdo energético são consideravelmente inferiores aos do carvão, coque de petróleo e a madeira, sendo a diferença na ordem dos 6%, 15% e 23%, respetivamente (Tabela 3.4) [13].

Tabela 3.3 – Quantidade utilizada e poder calorífico médio de combustíveis alternativos em 2012 na

Indústria de Cimento Alemã [12]

Combustível alternativo 1.000 t/a MJ/kg

Pneus no fim de vida 234 28

Óleos usados 56 26

Frações de resíduos industriais e comerciais:

Celulose, papel e papelão 96 4

Plásticos 474 23

Resíduos da indústria têxtil 3 17

Outros 1246 21

Carne, ossos e gordura animal 176 18

Frações mistas de resíduos urbanos 352 15

Resíduos de madeira 8 14

Solventes 96 22

Lamas de depuração 310 4

Outros como:

Lama de perfuração de petróleo; resíduos da destilação de orgânicos

54 9

Tabela 3.4 – Conteúdo energético e emissões de carbono de combustíveis [13] Combustível Energia (GJ/t) Emissões (kgCO2/t) Emissões (kgCO2/GJ) Pneus 32 2,270 85 Carvão 27 2,430 90 Coque de petróleo 32.4 3,240 100

Gasóleo (óleo diesel) 46 3,220 70

Gás natural 39 1,989 51

Madeira 10.2 1,122 110