¿Es peligroso inflar los neumáticos con Nitrógeno?

Rueda de repuesto

Hace unos días un lector se puso en contacto con nosotros para comentarnos sus temores sobre la peligrosidad de inflar los neumáticos con Nitrógeno. La tesis que nos hacía llegar nuestro comunicante decía que una rueda de repuesto alojada en el maletero e inflada con Nitrógeno podría ir perdiendo gas de forma imperceptible hasta causar la asfixia de los ocupantes del vehículo. Antes de llegar a tan letal extremo, nos decía, vendrían los mareos y los adormecimientos, con el consiguiente riesgo para la seguridad vial.

Entre los editores de Circula Seguro releímos el mensaje y decidimos que lo mejor era poner el asunto sobre la mesa. ¿Es peligroso llevar Nitrógeno en las ruedas? ¿Realmente puede marearnos una fuga de Nitrógeno en el interior del coche? ¿Puede llegar a ser mortal para los ocupantes del vehículo?

Composición del aire

Lo primero es tener en cuenta algunos datos. El Nitrógeno es un gas inerte y no deflagrante que está presente en el aire que respiramos. De hecho es el elemento químico que más abunda en el aire, con un 78%. Luego está el Oxígeno, con un 21%, el Argón, con un 0,9%, y el resto de elementos y compuestos, de entre los que destaca el dióxido de Carbono, con un 0,03%. Esas proporciones se mantienen de forma aproximada en cualquier fracción de aire.

Unos neumáticos inflados con Nitrógeno presentan una menor variación de la presión ya que el Nitrógeno no sufre tantas alteraciones térmicas como el aire común. Con Nitrógeno también es menor la infiltración del gas a través de la goma del neumático. Sin embargo, sobre este punto hay que tener en cuenta que el poder de retención del aire en el interior del neumático depende también de factores tales como el espesor y la calidad de las gomas utilizadas, la hermeticidad de las uniones entre el talón y la llanta, entre la válvula y la llanta y en el mismo mecanismo de la válvula de inflado.

En definitiva, se utiliza el Nitrógeno cuando se emplean neumáticos inflados a alta presión en ambientes de alto riesgo y también cuando se precisa reducir un posible sobrecalentamiento del conjunto llanta neumático, como sucede en el caso de algunos aviones, por ejemplo. Sin embargo, y en contra de lo que se cree comúnmente, la utilización del Nitrógeno en la alta competición no es una práctica habitual, sino que normalmente se emplea aire seco para este cometido.

Bibendum, inflando un neumático

En cualquier caso, si por el motivo que sea decidimos que nuestro coche debe llevar Nitrógeno en sus neumáticos, la rueda de repuesto no debería ser una excepción. Ahora bien, ¿puede representar un peligro que esa rueda pierda su gas dentro del habitáculo?

Se considera que un nivel de Oxígeno inferior al 19% es peligroso para los seres humanos. Esto quiere decir que la fracción inspiratoria de Oxígeno en el aire que nos rodea debe mantenerse por encima de ese valor. Con una fracción inspiratoria de Oxígeno inferior al 15% ya notamos asfixia y el descenso de esta proporción hasta el 6 o el 8% puede causarnos la muerte. No estaríamos hablando de una intoxicación similar a la que se produce por inhalación del monóxido de Carbono, sino que nos encontraríamos ante una asfixia por falta de Oxígeno. Como síntomas encontraríamos, de forma progresiva: mareo, náuseas, visión borrosa, pérdida de conocimiento, convulsiones y asfixia, paro cardiorrespiratorio y muerte.

¿Es eso técnicamente posible? Centremos el problema. Habría que imaginar un escenario en el cual una rueda de repuesto inflada con Nitrógeno perdiera su gas y este desplazara al Oxígeno a tal velocidad y en tanta proporción que la fracción inspiratoria de Oxígeno descendiera de forma relevante en un tiempo mínimo. Y todo esto, con el coche herméticamente cerrado, detenido y con el motor parado, ya que en cuanto el vehículo se pone en marcha comienza un intercambio de aire entre el interior y el exterior del habitáculo.

Pero, por encima de todo, hay que considerar una cuestión. Si quisiéramos asfixiarnos con un neumático cargado de Nitrógeno deberíamos llevarlo en el maletero de un coche en el que el 78% del volumen del interior del neumático de la rueda de recambio fuera superior al 15% del volumen interior del habitáculo. Es decir, el volumen de Nitrógeno presente en el neumático debería ser lo suficientemente grande como para poder desplazar al Oxígeno necesario para la vida dentro del vehículo.

Pongámosle cara a estos números. ¿Cuál es el volumen de un neumático? ¿Y cuál es el volumen de un habitáculo? Salgo a la calle con el flexómetro en la mano y tomo cuatro medidas aproximadas con el primer coche que pillo: un utilitario cualquiera. Sus ruedas miden unos siete centímetros desde la parte exterior del neumático hasta la parte exterior de la llanta, 165mm de anchura en su banda de rodadura y unos 500mm de diámetro.

Hago cuatro cálculos básicos y me sale que el neumático tiene un volumen exterior de unos 18,14 litros aproximadamente. Sé que el volumen interior del neumático inflado será menor, pero no voy a destrozarle las ruedas al pobre coche para averiguar el grosor de la goma. Me dispongo a medir por encima el habitáculo del vehículo: 2990 litros, más o menos.

Total, que si el 78% de 18,14 litros de aire es 14,15 litros, tenemos que la rueda de repuesto contiene una cantidad de Nitrógeno que queda muy por debajo de los casi 628 litros de Oxígeno presentes en el habitáculo del vehículo.

Volviendo a las preguntas que nos planteábamos al inicio de esta entrada… Bueno, quizá en un Mini-Cooper calzado con ruedas de bigfoot y cerrado a cal y canto durante toda una noche podría darse el caso de que una rueda perdiendo Nitrógeno a buen ritmo llegase a matar a alguno de los ocupantes del coche. El resto de los mortales, sin embargo, podemos respirar tranquilos.

Asesoramiento | Actualidad Técnica Michelin, Dr. Josep Serra

Foto | Flickr (mrwynd), Michelin

Infografía | Josep Camós

  • @Josep, una corrección a los cálculos.
    El volumen de los gases no se puede calcular en función del recipiente. Sin entrar en mucha parafernalia, tengamos en cuenta que un gas se pouede comprimir y el valor de la cantidad de gas contenida en un recipiente viene dado por la ecuación de los gases ideales.
    m(gr)/P molecular=PV/RT.

    Es decir, la cantidad en gas que contiene un recipiente, además del volumen de dicho gas depende de también de la presión, la temperatura y R(constante de los gases).

    Si ajustamos los valores, tanto para el aire del habitáculo como para la rueda, los valores que proporcionas varian muchísimo.

  • Quizás para el aire del habitáculo podamos despreciar el tema de la presión, asumirla a 1 atm perfectamente ¿no?

  • A ver, por partes. En primer lugar, el volumen de la rueda está mal calculado. Tenemos que considerar que el volumen disponible corresponde con la sección exterior de un cilindro, por lo que calculamos el volumen total (suponemos rueda cilindrica) y le restamos el cilindro de la llanta.

    Josep, tu has calculado la longitud de la circuferencia, por los otros dos valores de altura y es incorrecto, dado que es el area total de la rueda * el ancho.

    Tomando tus mismas dimensiones, ( y pasando a metros para no liarnos la operación que me queda es la siguiente: 33,74 litros. Esta cifra es baja incluso porque has utilizado ruedas de 165. Si nos vamos a 185 o 195, más usuales, el volumen pasa de 40 litros.

    Aquí no estoy muy seguro, pero creo que la presión de las ruedas se mide en bares (equivalente a las atmósferas), con lo cual, si estoy en lo cuerto la presión adecuada oscila entre 3 y 4 bares. Supongamos 3,5 bares.

    Suponiendo que la relación de presiones es de 3,5/1 entre la rueda y el interior del coche, y que la temperatura en ambos sitios es equivalente, el desplazamiento de aire del interior del coche a consecuencia de la invasión del jnitrógeno de la rueda es del volumen de la rueda * 3,5 = 140 litros del interior del coche desplazados por el nitrógeno.

    Por otra parte, ese volumen es totalmente miscible con el aire (lógico) por lo que ese desplazamiento de 140 litros genera una pérdida de oxígeno en unos 30 litros.

    El porcentaje de oxigeno optimo disminuiria hasta el 20%, en lugar del 21%.

    No llega siquiera al % de seguridad del 20%, pero en todo esto hay una premisa base que no podemos perder nunca de vista.

    Si el habitáculo fuese totalmente hermético, moriríamos asfixiados por nuestra propia respiración, dado que consumiriamos el oxígeno del mismo sin más remedio, con lo cual la cuestión no es relevante para la seguridad.

    Un saludo

  • Gracias por las precisiones, Remo.

    No acabo de comprender por qué para calcular un volumen sólido no podemos “cortar” el neumático, “estirarlo” y hacer de él un prisma rectangular de longitud igual al perímetro de la rueda, y altura y anchura las referidas, pero bueno. Tú sabes más que yo de estos temas, así que no lo discutiré. 🙂

    Es cierto que me despisté con el asunto de la presión y su influencia en el volumen de los fluidos comprimibles, etcétera, etcétera, pero independientemente de todo esto, hay otro factor que no puse en el post por puro olvido, y que tiene también bastante importancia en la cuestión de la asfixia no ya por desplazamiento de gases sino por simple consumo de Oxígeno:

    Se considera (bueno, “Se” no: Michelin considera) que un neumático puede perder presión por sí mismo de forma natural a un ritmo de 80mbar por mes. Como digo en el post, esto es variable, pero viene a significar que en medio año un neumático perdería en torno a 0,5bar de presión.

    Y dicen que con Nitrógeno la cosa es más estable…

    Total, que para que los temores de nuestro lector tuvieran lugar, deberíamos pasar cerrados herméticamente dentro del coche como un par de años o así. Como para estar todo ese tiempo viviendo de Conguitos…

    Rizando el rizo, me pongo en la situación de que la pérdida de presión de la rueda de repuesto se produzca a un ritmo mayor, digamos que porque está pinchada. Bien, si está pinchada, seguramente esa pérdida de presión se habrá producido antes de que los ocupantes del vehículo se aislen del mundo exterior durante dos años. 😛

    En resumen, asumiendo los errores de cálculo, que los asumo, la conclusión del post sigue siendo válida. Y los miedos al Nitrógeno como agente asfixiante en el maletero de un coche, prescindibles.

  • Un pajarito me ha pedido que rehaga los cálculos 😉 Veo que remo ya ha explicado uno de los fallos, el volumen del neumático está mal calculado. Aunque no me acaba de cuadrar la cuenta que él ha hecho. Si cortamos el neumático y lo estiramos, veríamos que no sale igual a un rectángulo, sino que debido al hecho de estar enrollado ese corte quedaría en diagonal. El lado más largo mediría 2 pi r(exterior), y el lado más corto 2 pi r(interior). Entiendo que Josep dice que 500mm es el diámetro exterior, por lo que el radio correspondiente serán 250mm y el interior 180mm. La fórmula correcta es esta, y su resultado son 15.6l. Es lógico que salga menos que lo que ha dicho Josep por que él ha incluido los “triangulitos” que le sobran a un prisma. No sé como a Remo le daba un resultado inexplicablemente mayor.

    Luego, hay que hacer una suposición de la temperatura del vehículo. Como representativa del rango de temperaturas a los que vivimos los seres humanos, cojeré la temperatura de 20ºC, que equivale a 293.15K (grados Kelvin). Me comentan que la rueda de recambio debe ir sobreinflada a 2.2bar, que equivale a 2.17atm (no, la atmósfera y el bar no son exactamente lo mismo, aunque se parecen). En estas unidades, la constante universal de los gases vale R = 0.082atm l/mol K. La ecuación de los gases ya ha sido mencionada, así que me voy a limitar a aplicarla. En estas condiciones, el número de moles de nitrógeno que lleva la rueda es

    n(rueda) = pV/RT = 2.17 · 15.6 / (0.082 · 293) = 1.41mol

    Este número de moles se sumará al total de moles de aire que hay en la cabina, que se calcula de la misma forma. En este caso, supongo que la cabina está presurizada con el exterior,

    n(cabina) = pV/RT = 1 · 2990/(0.082·293) = 124.4mol

    De estos moles iniciales de la cabina, el 21% son de oxigeno, o sea tenemos un total de 26.1mol de O2. La cantidad de moles de oxígeno no va a cambiar, por que en la rueda no hay ni uno; pero la cantidad total sí. Aquí hay que hacer un par de hipótesis físicas (que la mezcla de gases es ideal, y por lo tanto se cumple la ley de Raoult), pero no os voy a liar con eso. En cualquier caso, después de la mezcla hay un total de

    n(total) = 125.8mol

    de aire. La proporción de moles de oxígeno será

    26.1/125.8 = 20.7%

    que está por encima del 19% que se considera nocivo. O sea, que dicha rueda llena de nitrógeno, en dicha cabina, sería completamente inocua.

    Además, no hay ningún coche en el mercado que sea totalmente estanco. Uno puede hacer la prueba, quedarse un día a dormir en el coche totalmente parado, sin el motor ni ventilación forzosa. El hecho de que no se muera de hipoxia demostrará que hay intercambio de aire con el exterior. Incluso podría fumarse un cigarro, bastante más peligroso que pinchar la rueda de recambio (ya que no solo libera gases, que además son nocivos, sino que la combustión quema oxígeno).

    • 52280

      es obvio que el nitrogeno es mucho mas inflamable que la gasolina y el mismisimo aire sin duda. si se llegara a reventar un neumatico de forma espontanea seria peligroso

      • José

        ¿Inflamable? No.
        El aire viene siendo nitrógento, estamos hablando si le quitamos el 20% de otras cosas o no. Lo que se diga para el nitrógeno vale al 80% para el aire o más porque todos son gases; de hecho solo en el vapor de agua puede haber un cambio de estado.

  • Coñe, pues claro que no es un prisma rectangular. Qué tonto soy. Está visto que el próximo día tendré que pillar unas tijeras y cortar el neumático de verdad… 😀

    No, mejor no lo hago, que a todas estas el coche que tomé de modelo es el de mi mujer. Y sí, realmente salí a la calle a las tantas de la noche con un frío del carajo a tomarle las medidas (al coche, no a mi mujer).

  • Muy acertados todos los comentarios tecnicos.

    Todo en su justa medida

    Solo una apreciacion:
    En realidad la hipotetica asfixia por el nitrogeno predominante en ese tipo de neumaticos, si llegara a producirse, seria por lo que se llama hipoxemia hipoxica(falta de O2 en sangre porque no llega ya desde el exterior atm ) , es decir una asfixia por desplazamiento de una gas (O2) por otro(N), dicho de otra manera, el riesgo hacia el conductor siempre dependera de la cantidad de fracion de O2 disponible (21%=normal), subamos lo que subamos el volumen de Nitrogeno ya que repetimos no es tecnicamente una intoxicacion sino una falta de O2.

    de todas maneras hay que felicitar al Sr que inicio este debate ya que de hecho a veces no caemos en cosas tan elementales como esa(llevar algo dentro del maletero, y sus efectos) aunque en este caso parece muy poco probable su riesgo para el ser humano.
    gracias por su apreciacion

  • @Jaume, las fórmulas utilizadas por ambos son las mismas, pero me equivoqué con las medidas proporcionadas por Josep. Vamos, por lo que veo, la primera vez supongo que me equivoqué y en una de ellas utilicé el diámetro en lugar del radio (se nota mucho que no hago operaciones? :-))))

    El resultado al que llegamos ambos es equivalente, siempre y cuando tomemos los mismos volúmenes.

    Por cierto, no me habeis aclarado mi duda ¿la presión de los neumáticos que se mide en bares? Es correcto decir que un neumático tiene 3,5 bares de presión?

    Al igual que hemos llegado a esta conclusión con un coche, me parece a mi que con la cabina de un camión nos podemos sorprender.

    Teneis por ahí las medidas y la presión de una rueda de camión, suponiendo que el volumen de la cabina es equivalente?

    No obstante, buen tema y buen post Josep. Eres un monstruo ;-)))))

  • Me he quedado impresionado del debate técnico que se ha levantado aqui por algo que siquiera me había planteado nunca. A mi ya se me olvidó casi por completo a que equivalía la R de los gases y todo eso, pero lo primero que pensé es que era completamente absurdo por el hecho de que el coche no es estanco. De igual manera que no nos va a matar el gas inerte de los airbags al desplegarse…tampoco lo puede hacer el de la rueda, por muy rápido que quiera deshincharse.
    De todas maneras felicidades a los participantes, muy bien razonado.

  • Mauricio

    Bueno …solo comentar un detalle que entiendo es menor y no se tuvo en cuenta en los cálculos. Lo comento solo para darle más gracia al asunto que de por si está bastante gracioso.
    En realidad en el cálculo del nitrógeno que escapa del neumático faltó considerar que parte del nitrógeno que hay dentro del neumático quedará dentro del neumático ya que la deformación y disminución de tamaño del mismo son pequeñas en la medida que no está soportando el peso del vehículo. O en caso que se considerara que el oxígeno puede entrar al neumático el volumen de este debería considerarse como que pasa a formar parte del habitáculo.
    Otro detalle si el habitáculo es completamente hermético posiblemente nos molestaría más el incremento de presión que se produce en el mismo al adicionarle el nitrógeno y no la falta de oxígeno que como bien se calculó no es significativa ni en el peor de los escenarios.
    No quiero terminar el comentario sin poner sobre la mesa que si bien los neumáticos de recambio no revientan comúnmente (nunca ha escuchado que a nadie le suceda) seguramente la probabilidad de originar un accidente por el susto del reventón del neumático (si es que no te da un infarto en el momento) dentro del habitáculo (si es que no te da un infarto en el momento) sea mucho mayor que la de quedar asfixiado dentro del auto por un neumático pinchado.

  • Mauricio

    Aprovecho también para comentar algo que se me vino a la mente.
    A groso modo para llevar la presión de los neumáticos a 4 bares estaríamos metiendo en el volumen de la Rueda 4 veces el volumen de nitrógeno. Pero en los neumáticos que usamos en la actualidad, sin cámara en realidad el nitrógeno será 3 veces y no 4 dado que el neumático esta inicialmente lleno de aire a presion ambiente, con su humedad y todo. Con lo cual nuestros neumáticos nunca estarán completamente llenos de nitrógeno ni libres de humedad etc. Solo se reducirá su porcentaje de “contaminantes” a ¼ en comparación con el aire en el mejor de los casos.
    Posiblemente si la reparación e inflado inicial se hacen un día húmedo díganle adiós a las ventajas del itrógeno.

  • mauricio delgado

    bueno yo tengo una empresa y se dedica solo y exclusivamente a la carga de neumaticos con nitrogeno se llama NITROCAR y estamos en antofagasta, bueno en referencia al tema yo por seguridad sencillamente no cargo el neumatico de repuesto en vehiculos que lo lleban dentro del habitaculo y es solo por precaucion tengo 16 años de experiencia con distintos gases del aire espero haber aportado con el tema lo mas sencillo es que carguen sus neumaticos de trabajo y dejen con aire el repuesto que ademas es solo para salir del paso saludos a todos.

  • Jose Luis

    Como me puedo asegurar que los establecimientos que ofrecen el inflado de los neumaticos con nitrogeno, siertamente esten usando NITROGENO y no aire comun.

    • José

      Es facil y dificil.
      Si enciendes una velita flotando en agua y le pones un vaso encima lleno de aire segirá ardiendo un momento y el agua subirá por dentro del vaso.
      Si el vaso está lleno de nitrogeno se apagará al momento y el agua no subirá por dentro del vaso.
      ¿Como consigues un vaso lleno de solo nitrogeno? Auqne el nitrogeno pesa menos ya no es tan facil.

  • Una pregunta en motocicletas n da problema de echarles helio a los neomaticos envés de aire común y si n es peligroso en las bueltas

    • José

      Digamos que un litro de aire pesara como 8 litros de helio. Para un globo es importante… para algo que va por el suelo no creo que se note nada.

  • José

    Me lo han ofrecido regalado… y creo que lo voy a dejar correr.
    No me vale que me digan que es bueno para esto y para lo otro, tengo que saber por que.