O volume da banda de rodagem do pneu é um depósito de energia química, à medida que esta se desgasta, a energia vai sendo consumida. Na verdade, a banda de rodagem de cada pneu é um depósito fixo de energia, mas com uma quantidade limitada desta. Uma boa analogia é que a banda de rodagem é uma espécie de bateria, pois conforme esta vai se desgastando, sua espessura vai diminuindo, assim menos calor é gerado pelo atrito. A energia produzida pode ser descrita pela seguinte equação:

∫₀^EOL (F∙σ)dt = ∫₀^EOL(F∙V)∙(1/V)dt

Onde F é o vetor de força generalizada (F_x e F_y), σ é o vetor de deslizamento generalizado (v_x e v_y) e EOL refere-se ao final da volta ou qualquer outro limite superior relativo à quantidade de voltas. Essa equação ajuda a entender a durabilidade do pneu e, assim, fazer previsões sobre quanto tempo pode durar um stint. No entanto, a correlação simples é válida, pois quanto mais potência for solicitada, menos voltas durará o pneu.

Desgaste do pneu

Como a energia é função da espessura da rosca do pneu, seu desgaste resulta em perda de desempenho. Embora isso seja esperado, existem alguns problemas causados pelo desgaste que não são previstos. Existem três tipos de degradação dos pneus, a degradação superficial, térmica e química. Porém, existe um detalhe importante sobre o desgaste dos pneus, trata-se de um fenômeno totalmente não uniforme. Várias razões podem explicar isso. Basicamente, os pneus são a principal fonte de energia, estão expostos às entradas do motorista, transferência de carga, traçado da pista, composto do pneu e condições ambientais. Assim, entendendo que a degradação nunca é igual devido aos transientes, é possível compreender melhor a degradação da rosca do pneu.

Degradação da superfície

O fio é o ponto principal aqui. Na verdade, a rosca do pneu pode indicar algumas informações como ângulos de escorregamento e configuração do carro, pois ele se desgasta de acordo com esses dois fatores. Portanto, é importante entender as principais degradações da superfície que são granulação e bolhas.

Granulação (graining)

É a degradação superficial mais comum, pois é também o desgaste do pneu. Tecnicamente, a granulação ocorre quando um pneu novo é exposto a cargas massivas ou a ângulos de deslizamento lateral excessivos (α) muito cedo. Existem outras causas, por exemplo, quando o pneu é muito macio para o asfalto da pista. Assim, a granulação (Figura 1) ocorre quando muito calor é gerado quando o pneu é novo, o que significa uma rosca mais grossa. Isso significa muita distorção da rosca e calor, então algumas tiras de borracha começam a ser arrancadas do pneu, mas também podem ser recolocadas nele. Outro ponto interessante, é que a orientação das faixas de granulação dão uma pista de α a qual o pneu foi submetido. A granulação pode ocorrer tanto em condições de pneus frios quanto quentes. O primeiro caso resulta em granulação, pois a carcaça está muito fria, portanto, em condição frágil. Quando o fio está muito quente, a temperatura é maior do que a temperatura a granel. Normalmente, uma granulação quente é causada por uma configuração errada do carro, por exemplo, uma curvatura excessiva ou um pneu muito macio. As tiras depois de rasgadas são deixadas na pista. Como eles estão em temperatura muito alta, eles ainda são pegajosos. Assim, quando outros carros passam por cima das faixas, estas ficam coladas em seus pneus. Na verdade, as tiras deixadas na pista são chamadas de marbles.

Bolhas (blistering)

Formação de bolhas (Figura 2) é um dano mais grave do que a granulação, pois ocorre em duas regiões do pneu, na correia e na rosca. Na verdade, começa na interface entre esses dois. A principal causa das bolhas é o fio excessivamente quente, que resulta na reversão para um estado de subcura. No entanto, isso também pode ser uma indicação de um problema de construção. Outro motivo é a pressão excessiva do pneu, que deforma a rosca e gera uma grande concentração de contato no meio dela. O aspecto das bolhas é como erosões no fio, mas eram bolhas de ar que estouram. A formação de bolhas é um problema irreversível e o pneu não pode mais ser utilizado, pois atinge a parte estrutural do pneu, as correias.

Degradação térmica

Degradação térmica é um termo que se refere ao desempenho do pneu devido à operação fora da faixa de temperatura. Na verdade, a capacidade do pneu em gerar atrito e calor está ligada à espessura da rosca. Conforme o fio vai sendo consumido, os pneus vão perdendo temperatura. Uma vez que esta temperatura reduza para um valor abaixo do limite inferior da janela de temperatura do pneu, a aderência obtida é menor. Os pneus devem operar dentro da janela de temperatura para evitar o superaquecimento. Ambas as condições de operação, em temperatura mais baixa ou superaquecida, resultam em menor geração de aderência.

Degradação química

A degradação química do pneu é tão relevante, pois o pneu tem prazo de validade. Os pneus de corrida são ainda mais críticos em termos de envelhecimento, devem ser usados o mais rápido possível e devem ser estocados adequadamente. Na verdade, qualquer contato destes com a luz solar resulta na aceleração do processo de envelhecimento, pois os pneus ainda estão em processo de vulcanização. Os pneus envelhecidos são testados no campo para verificar sua dureza. Quanto mais duro o pneu, mais envelhecido ele fica. No entanto, a medição da dureza do pneu no campo tem uma razão diferente do mesmo procedimento no laboratório de campo. Este define o tipo de borracha aplicada na fabricação do pneu, mais dureza resulta em uma menor aderência que o novo pneu desenvolverá com esta borracha.

Detritos na pista

Alguns engenheiros costumam afirmar que os pneus são operados em uma nuvem de mármores ou detritos. Na verdade, quando um pneu de corrida está sendo usado, a temperatura atingida o torna pegajoso. Portanto, os pneus durante uma corrida sempre pegam bolinhas de gude, ficam grudadas na rosca e podem afetar a aderência. Mármores (Figura 3) são pedaços quentes de borracha que se desprendem do pneu devido à granulação. Quando outro pneu gira sobre eles, algumas bolinhas são coletadas. Normalmente, eles não resultam em mudanças significativas de aderência, mas no passado, quando muitas séries de corridas geralmente tinham mais de um fornecedor de pneus, os mármores são de pneus feitos com diferentes compostos químicos. Assim, uma variação de aderência foi sentida pelo motorista. Na verdade, isso pode ser intencional, já que a quantidade de detritos depende da composição química do pneu. Os fabricantes de pneus podem produzir intencionalmente pneus de corrida que descolam demais as bolinhas de gude para reduzir o desempenho dos concorrentes que usam outro fornecedor. Por outro lado, um fabricante de pneus pode desenvolver um pneu com composição química incompatível com a composição química do pneu concorrente. Portanto, as bolinhas de gude não grudam nos pneus.

Marbles

Durante uma corrida é comum observar uma mancha sobre a pista. Normalmente esta é uma linha escura sobre o asfalto. Este é composto pela borracha que a cada volta é deixada pelos pneus devido ao atrito entre eles e o asfalto. Esse trecho desenvolve uma aderência maior do que as linhas fora da área escura, pois a borracha deixada pelos pneus praticamente gruda no chão o que aumenta a aderência. Porém, existe outra parte da borracha do pneu que pode ser encontrada na pista, esta ainda mais visível, os marbles. São pequenas peças de borracha que se desprendem dos pneus durante as corridas, geralmente se concentram fora do traçado da pista. Como são deixados em alta temperatura, eles se ligam na superfície. Porém, diferentemente da borracha do caminho, os marble são grandes, geralmente de 2 a 5 cm. Em algumas categorias, os marbles não são tão visíveis, porque a quantidade deixada pelo pneu é baixa. De fato, alguns pneus não deixam muitas bolinhas, estes costumam ser do tipo duro. Ou seja, pneus que produzem maior aderência costumam soltar muitos marbles, que podem ser observadas pelo expectador. Na verdade, a quantidade está ligada à composição química da borracha do fio, com baixa quantidade de negro de fumo. No campo das corridas, costuma-se dizer que os pilotos correm em uma “nuvem de marbles”. Esse termo foi dado, pois quando um pneu passa por cima dos marbles, a temperatura do pneu faz com que estes fiquem coladas nele. Isso pode ter dois efeitos, um aumento imperceptível de aderência ou, o mais comum, uma perda sutil de aderência que geralmente resulta em um acidente.

Referências

• Haney, Paul. The Racing & High-Performance Tire – Using the Tires to Tune for Grip & Balance. TV Motorsports, SAE, January, 2003.