Existem muitos tipos de pneus, mesmo que sejam consideradas apenas as aplicações automotivas, ainda existem muitas variações de pneus. Assim, algumas normas foram desenvolvidas para classificar os pneus e orientar os clientes a comprar e usar o pneu correto para suas aplicações. Este artigo propõe uma breve revisão sobre a classificação e referências de pneus.

Padrões básicos

Para pneus de estrada, os padrões ECE e DOT foram introduzidos para classificar o tipo de pneu. Estes definem que os pneus devem possuir um código, geralmente chamado de referência, com informações como fabricante do pneu, tamanho, aplicação, estrutura, capacidade de carga e categoria de velocidade. A Figura 1 ilustra um exemplo comum de um pneu de veículo de roda:

Para pneus de corrida, a referência é semelhante, mas há algumas diferenças devido à finalidade de um pneu de corrida. Basicamente, um pneu de corrida deve fornecer o maior coeficiente de atrito possível. Em outras palavras, a maior aderência. Para isso, o piso deve ser o mais plano possível, portanto, as paredes laterais devem ser rígidas. Às vezes, a referência de pneus de corrida refere-se à largura como a largura da banda de rodagem, em vez da largura do pneu.

A Figura 2 ilustra um pneu usado no evento Indy 500. É possível visualizar a referência em milímetros e em polegadas. A Figura 3 ilustra que diferentes referências vistas na Figura 2 descrevem diferentes informações.

Como pode ser visto, o padrão em milímetros descreve esse pneu pela banda de rodagem nominal enquanto o padrão em polegadas descreve apenas a banda de rodagem propriamente dita, ou seja, a parte do pneu que realmente está em contato com o asfalto.

Portanto, para fins de corrida, o número que descreve a largura, em algumas séries de corrida, descreve a largura da área de contato do pneu. Esta é a parte mais importante de um pneu, especialmente para carros de corrida. Enquanto que o número após a barra descreve o diâmetro nominal do pneu.

Referência do pneu

Os principais parâmetros do pneu estão listados abaixo:

• Largura nominal;
• Razão de aspecto (AS);
• Construção do pneu: Lona cruzada ou radial;
• Diâmetro do aro do pneu;
• Carregando índice;
• Índice de velocidade;
• Tipo de pneu.

Largura do pneu e relação de aspecto

A largura nominal é basicamente o valor da largura do pneu na pressão nominal, que é o comprimento entre a borda interna e externa do pneu. Na verdade, a pressão dos pneus tem efeitos na largura do piso. É suportado pelas paredes laterais que garantem sua planicidade. A altura das paredes laterais pode ser calculada pela razão de aspecto, que é a porcentagem da parede lateral em relação à largura nominal. A importância da relação de aspecto (AS) é a capacidade do pneu de absorver choques e vibrações na banda de rodagem. Quanto maior o AS, maior a absorção de choque, mas ao custo da planicidade da banda de rodagem, porque as paredes laterais altas são flexíveis. No caso oposto, uma relação de aspecto baixa fornece um piso mais rígido, mas com um custo de absorção de choque. No entanto, é possível visualizar que em aplicações de corrida existem alguns pneus com AS razoavelmente alto, mas estes ainda são possíveis de gerar e suportar altas forças laterais e cargas nas rodas. O motivo é o material de que esses pneus são feitos, que fornece uma parede lateral muito rígida e uma banda de rodagem plana.

Construção de pneus

Normalmente, antes do diâmetro do aro vem a palavra R, que se refere à construção do pneu. Os pneus são feitos por cinta de arame de aço interna, suas camadas são chamadas de lonas. Os primeiros pneus pneumáticos tinham uma correia chamada cross-ply. Assim, a correia era composta por camadas que se cruzavam e isso dava a esses pneus uma forma circular da área de contato, semelhante a um pneu de moto. Para esse período, isso foi útil, porque as estradas não eram devidamente planas. No entanto, à medida que as estradas evoluíram e se tornaram mais planas e suaves, esses tipos de pneus tornaram-se obsoletos. Isso ocorre porque a construção cross-ply fornece uma banda de rodagem muito flexível e arredondada, que distorce demais. O pneu moderno possui lonas radiais, assim as camadas da correia estão dispostas na mesma orientação do eixo de rotação do pneu. Essa configuração proporciona uma banda de rodagem mais plana, por isso esse pneu gera mais aderência, pois a banda de rodagem tem um contato mais uniforme com a superfície. Além disso, as paredes laterais e a banda de rodagem são mais rígidas, o que torna este pneu capaz de manter a banda de rodagem na posição correta. O único problema com esta construção é a sensibilidade à curvatura. Portanto, os carros modernos devem ter uma manutenção rígida em relação ao alinhamento das rodas.

Diâmetro do aro

O diâmetro do aro é descrito após o código de construção do pneu, ou apenas em um breve espaço das dimensões do pneu. Este parâmetro é usado para calcular o diâmetro do pneu, que é o diâmetro total. Na verdade, o diâmetro do aro tem efeito em muitos fatores do projeto do carro, mas no que diz respeito à montagem da roda, o tamanho do aro é definido de acordo com o disco de freio e os tamanhos dos montantes. Outro aspecto importante do diâmetro do aro é a dinâmica do veículo. Quanto maior o aro, menor será o pneu em termos de quantidade de borracha. O volume interno para pneus de aro grande é pequeno, portanto, para a mesma quantidade de ar dentro da câmara do pneu, a pressão é consideravelmente maior. Portanto, pneus com aros grandes (Φ>17″) geralmente são rígidos e fornecem respostas rápidas de direção, mas ao custo de uma menor capacidade de choques e absorção de vibração.

Índice de velocidade do pneu

O índice de velocidade está diretamente relacionado à construção do pneu e à temperatura que este pode suportar durante a operação. Na verdade, conforme a velocidade do carro anda, a banda de rodagem sofre ondas que se propagam pela circunferência do pneu. A construção do pneu deve ser rígida o suficiente para manter a área de contato na superfície, que é a principal função da carcaça do pneu. O problema são as chamadas ondas estacionárias estáticas (Figura 6), pois os pneus são deformáveis como o ar dentro deles. A avaliação dessas ondas é feita pelo número de Turner, que está escrito abaixo:

C_W = √(t_c/ρ_c) [m/s] ; tc [(N∙L^-2)/L] = [(M∙L∙s^-2)/(L²/L)] ; ρ_c [(M∙L^-2)/L]

λ = k√[1 – (V/C_W)²] = k√{1 – [ρ_c∙(Ω∙R_u)²]/t_c}

N_t = V/C_W = Ω∙R_u/[√(t_c/ρ_c)]

Onde tc é a tensão circunferencial da banda de rodagem por unidade de largura, ρc é a densidade da banda de rodagem por unidade de largura, λ é o comprimento da onda e V é a velocidade periférica do piso e Nt é o número de Turner. Esse parâmetro é uma espécie de número de Mach para pneus, pois define o quanto um pneu é propenso a gerar ondas. Como pode ser visto, Nt depende de V e CW. Este último parâmetro é uma razão entre tc e ρc. Em outras palavras, a propagação da onda ao redor da circunferência é diretamente dependente de V, mas pode ser reduzida pela estrutura do pneu e pelos parâmetros do material, que são contabilizados pelo CW.

Exemplo – Índice de velocidade

O exemplo ilustrado nas Figuras 7 e 8 é o relato sobre o estouro do pneu ocorrido no carro Max Verstapen Red Bull durante o Grande Prêmio de Fórmula 1 do Azerbaijão de 2021. O piloto da Red Bull não terminou a corrida devido a um problema no pneu. Após a equipe Red Bull reclamar da qualidade dos pneus, a Pirelli apresentou um relatório que mencionava claramente as ondas estacionárias estáticas (Figuras 7 e 8) e seu aumento com a velocidade. Além disso, a Pirelli afirmou que o corte no ombro do pneu enfraqueceu o ombro do pneu. É importante mencionar que este é um ponto crítico do pneu, pois é a interface entre a banda de rodagem e as paredes laterais. No entanto, isso não está relacionado com ondas estacionárias, mas sim com a pressão de inflação. Para sustentar seu argumento, a Pirelli testou quatro pneus com pressões de inflação diferentes para ilustrar e provar como pneus com pressão excessivamente baixa (P < 20 psi) a expõem a problemas como o da Red Bull. Equipes de F1 às vezes com pressões mais baixas para obter mais aderência dos pneus. No entanto, os fornecedores de pneus costumam informar às equipes as características dos pneus, qual delas é a pressão mínima de enchimento.

Tabela de índice de velocidade

Índice de carga do pneu

Outra informação importante é o índice de carga que é um número que fica escrito na lateral do pneu junto com uma letra, que é o índice de velocidade. As cargas dos pneus são definidas pela quantidade de ar dentro do pneu. Portanto, um pneu com uma relação de aspecto baixa pode não fornecer uma alta capacidade de carga, mesmo que a pressão de inflação seja alta. Uma vez conhecidas as informações do pneu, também é possível calcular a capacidade de carga do pneu:

L = K∙0.425∙P^0.585∙S^1.39∙(D+S)

Onde K é um fator de serviço geralmente dado por 1 quando oscila de 0,9 a 1,1, P é a pressão de inflação, S é a largura da seção do pneu e D é o diâmetro nominal do aro. Todos esses parâmetros definem a capacidade de carga a uma determinada pressão. Assim, na ausência da tabela de índice de carga, pelas informações da parede lateral, é possível calcular a uma determinada pressão.

Tabela do índice de carga

Exemplos

14 inch × 25.4 mm/inch = 355.60 mm → Rim diameter

185 mm × 0.75 = 138.75 mm → Sidewall height

355.60 mm + (2×138.75) = 494.35 mm → Total wheel diameter

2πr = 2π∙(494.35/2) = 1553.0463 mm → Tape ratio

185∙1553.0463 = 287313.51 mm² → Tape area

82S → 475 kg and 180 km/h

A Figura 5 ilustra um pneu comum para carros de passeio, enquanto a Figura 11 também ilustra um exemplo semelhante, mas com uma variação da nomenclatura anterior.

15 inch × 25.4 mm/inch = 381.0 mm → Rim diameter

0.70∙205 mm = 143.50 mm → Sidewall height

381 + (2∙143.50) = 668.00 mm → Tire diameter

2πr = 2π∙(668/2) = 2098.584 mm → Tape ratio

2098.584 × 205 = 430209.698 mm² → Tape area

90w → 600 kg e > 270 km/h → Speed and load index

XWX → Padrão da banda de rodagem

Referências

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