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quarta-feira, 11 de janeiro de 2012

Pneus de aviões: vitais, mas quase esquecidos

Os aviões foram construídos para voar, mas entre os itens mais críticos para a sua segurança estão os pneus, que os suportam no solo. Embora tenham grande importância, são frequentemente negligenciados e esquecidos pelos pilotos e até pelos mecânicos.
Trem de pouso do Boeing 777, no pouso
Os pneus de avião são itens críticos para a segurança porque, além de suportar o peso da aeronave no solo, devem absorver grande parte do choque da aeronave com a pista, no pouso, acelerações e desacelerações súbitas e grandes variações de temperatura.

Pneus aeronáuticos têm pouco a ver com os pneus de carros e caminhões. Pneus de veículos terrestres são construídos para suportar cargas relativamente pequenas, mas continuamente e em longas distâncias. Requisitos como alta durabilidade e resistência ao desgaste são importantes na maioria dos veículos terrestres, enquanto fatores como aderência ao piso e flexibilidade são secundários, em razão da baixa velocidade alcançada por esses veículos.

Nos aviões, a resistência ao desgaste é secundária, enquanto a aderência e a flexibilidade são essenciais. Suportam cargas muito maiores que os pneus automotivos. Praticamente cem por cento dos pneus aeronáuticos são feitos de borracha natural, extraídos de seringueiras, enquanto a maior parte dos pneus automotivos é feita em borracha sintética, ou compostos de borracha natural e sintética.

Pneus de aeronaves, em primeiro lugar, suportam grandes variações de temperatura, especialmente em aeronaves a jato. Em grandes altitudes, suportam temperaturas que podem chegar a 55 graus negativos, em grande altitude, enquanto suportam temperaturas de mais de 80 graus positivos durante o pouso ou mais de 100 graus em uma rejeição de decolagem (RTO - Reject Take-off). Tais extremos geralmente são experimentados a cada voo, ou cada ciclo.
Pneus destruídos em uma RTO
Essas variações extremas de temperatura criam um problema: o ar se expande fortemente com o aumento de temperatura, e poderia causar explosões dos pneus com o súbito aumento de temperatura no pouso ou em uma RTO. Esse problema é solucionado substituindo-se o ar pelo nitrogênio seco. O uso do nitrogênio também soluciona outro problema que o uso do ar tras às câmaras de ar, que é a oxidação interna da borracha das mesmas. O nitrogênio puro e seco se expande muito pouco com o aumento da temperatura, diminuindo o risco de explosões, e é pouco reativo quimicamente, eliminando o risco de oxidação interna. Desde 1987, os pneus de aeronaves de transporte comercial devem, obrigatoriamente, ser inflados exclusivamente com nitrogênio.

Um dos mitos mais propalados a respeito de pneus de avião é o que afirma que tais pneus são maciços, para suportar as grandes cargas e não correrem risco de explosão. Pneus maciços são impraticáveis, no entanto, a não ser para pneus de bequilha de aeronaves muito leves e de baixa velocidade. O atrito interno de um pneu maciço causaria grande aumento de temperatura em pouco tempo de rolagem no solo, o que degradaria a estrutura do pneus e causaria sua desintegração ou incêndio.
Pneus destruído por aplicação inadequada dos freios
Estruturalmente, um pneu de avião não difere muito de um pneu automotivo: a parte que fica em contato com o solo é a banda de rodagem; os talões, reforçados com arames de aço, garantem a fixação do pneu à roda; as paredes laterais, muito flexíveis nos pneus aeronáuticos, e os ombros constituem a estrutura lateral do pneu.
Estrutura de um pneu aeronáutico
A estrutura interna é constituída de várias camadas de lona cobertas com borracha. As bandas de rodagem incorporam, geralmente, uma ou mais camadas reforçadoras, tecidas em finos, mas resistentes, arames de aço ou em polímeros de grande resistência à tração, como o Kevlar. Uma espessa camada de borracha completa a estrutura da banda de rodagem e suporta grande desgaste, sem atingir as lonas.
Pneus AWT no trem de pouso de um B29
As bandas de rodagem geralmente possuem desenhos simples, ao contrário dos pneus automotivos. O desenho mais comum é o raiado (Ribbed Tread), de uso recomendado em pistas pavimentadas e de grande resistência ao desgaste. Os pneus AWT (All-Weather Tread), com ranhuras dispostas em duas diagonais, eram muito usadas em pistas não pavimentadas, pois tinham características de autolimpeza, que removia barro acumulado nas ranhuras. Pneus lisos (Smooth Tread) chegaram a ser usados, especialmente em aeronaves de trem de pouso fixo, por serem mais aerodinâmicos, mas foram praticamente abandonados por terem péssimo desempenho em pistas contaminadas. Um quarto desenho combina características dos AWT e raiados (Grooved All-Weather Tread), e tem bom desempenho em qualquer tipo de pavimento, mas hoje seu uso é raro.
Pneu Smooth Tread do Douglas XB19
Pneus com câmara de ar são os mais comuns na aviação. Existem pneus sem câmara, mas tais pneus exigem rodas especiais, com vedação entre as suas partes por O-rings. Rodas de aviões são desmontáveis, ao contrário de rodas automotivas, e os pneus não são encaixados nas mesmas "à força", como nesses últimos. Os pneus sem câmara são virtualmente idênticos aos com câmara, mas possuem melhor vedação no talão, para evitar vazamentos.
Pestanas do pneu dianteiro do Cessna Citation
Alguns pneus, especialmente os do trem de pouso do nariz, possuem defletores logo abaixo do ombro, chamados popularmente de "pestanas", que se destinam a evitar que a água lançada da pista pelos pneus atinja os motores. Tal recurso é comum em aeronaves que possuem motores na parte traseira, como os Cessna Citation e os antigos Sud-Aviation Caravelle.
Pneus de aeronaves são caros, podem ultrapassar US$ 5 mil a unidade, no caso de pneus de trem de pouso principal de um jato comercial. Como duram relativamente pouco, de 250 a 500 pousos, são recondicionáveis. Pneus de jatos comerciais podem ser recauchutados teoricamente por até 11 vezes, com grande economia para o operador., mas, na prática, uma carcaça geralmente é recauchutada, em média, por 5 vezes.

Tanto o processo de fabricação quanto o de recauchutagem devem ser certificados pelas autoridades aeronáuticas. No Brasil, a Goodyear é a única empresa certificada para recauchutagem de pneus de aeronaves. Pneus de aeronaves leves, devido ao seu baixo custo, raramente são recondicionados.
Pneus gastos, de um Boeing 777
Pneus de aeronaves devem ser bem cuidados, tanto em uso quanto armazenados. Quando armazenados, devem ser armazenados em posição vertical e em câmaras escuras, pois a borracha natural sofre com corrosão fotoquímica, especialmente por raios ultravioleta, que dá um aspecto "ressecado" para o pneu e compromete sua durabilidade, que está limitada a, no máximo, 5 anos, em uso ou não. Outro poderoso agente corrosivo de pneus é o gás ozônio, presente em atmosferas poluídas e em locais onde estão instalados equipamentos elétricos de alta tensão. O uso de lâmpadas fluorescentes em locais de armazenamento de pneus deve ser evitado, pois sempre emitem radiação ultravioleta.
Pneus gastos do Boeing 787 Dreamliner
Em aeronaves armazenadas, alguns cuidados devem ser tomados: proteger os pneus com capas metalizadas e movimentar o avião frequentemente, para evitar o "achatamento" da banda de rodagem. Qualquer tipo de contaminação por combustível, óleo lubrificante e fluido hidráulico deve ser imediatamente removido com sabão neutro (sabão de coco ou, eventualmente, detergente doméstico de cozinha).
Pneus protegidos para evitar corrosão fotoquímica
Em aeronaves em uso, o cuidado mais importante é manter a pressão correta dos pneus. Aeronaves leves usam pneus de baixa pressão, mas jatos comerciais usam pneus de alta pressão, em torno de 200 PSI. Aeronaves que operam em porta-aviões usam pneus com até 350 PSI em operações embarcadas. Procedimentos como a "sangria" de ar de pneus aquecidos, para aliviar a pressão, são totalmente desaconselhados.

Quando armazenados montados nas rodas, a pressão é reduzida, sendo calibrados para a pressão de serviço quando são instalados nas aeronaves. Quando um pneu é removido da aeronaves, a pressão deve ser aliviada imediatamente, por motivo de segurança.

Os pneus devem passar por inspeção pré-voo, verificando-se a pressão correta, se o pneu não está "corrido" (deslocado em relação à roda), se não tem desgastes inaceitáveis (sem sulcos ou com desgastes atingindo as lonas, por exemplo), ou defeitos diversos, como cortes profundos, bolhas ou "ressecamento", ou se não estão contaminados com fluido hidráulico, óleo lubrificante ou combustível.

Qualquer pneu, aeronáutico ou não, possui limite máximo de velocidade. No caso de jatos comerciais, tal limite está compreendido entre 190 e 205 Knots (352 a 378 Km/h). Pneus que sofrerem esforços e aquecimento excessivos, como em uma RTO entre 80 Knots e a V1, devem ser substituídos por segurança.
Inscrições em um pneu, indicando sua velocidade máxima
Aeronaves que decolam ou pousam em velocidades muito altas possuem pneus especiais. Os pneus do Concorde, por exemplo tinham a borracha impregnada com pó de alumínio, que lhes davam uma característica cor cinza, bem mais clara que o preto do pneus comuns. O aluminio, por ter melhor condutibilidade térmica que a borracha, facilitava a dissipação do calor.
Pneus do Concorde
Alguns tipos de pneus possuem um "fusível", que permite o esvaziamento lento do pneu em caso de superaquecimento. É um dispositivo de segurança, que evita a explosão do pneu em caso de RTO ou pouso com excesso de velocidade.

Pilotos devem se lembrar que pousos "chuleados", com impacto quase imperceptível no solo, provocam desgaste excessivo tanto nos pneus quanto nos freios, comprometendo a durabilidade de ambos. Um toque firme e seguro é a melhor solução, ainda que não arranquem aplausos de passageiros.
Desgaste tipo Chevron
Outro cuidado a tomar com os pneus é na decolagem: Depois de taxiar por longos períodos, especialmente em tempo muito quente, é conveniente retardar um pouco o recolhimento do trem, para esfriar os pneus. Aviões que passaram recentemente por manutenção nos freios também merecem atenção. Já houve pelo menos um caso de uma aeronave, no caso um Boeing 727, que estava com os freios muito "justos", e que se aqueceram em demasia durante o táxi e a corrida de decolagem. Embora o alarme de fogo no trem tivesse soado, o trem foi recolhido, e os dois pneus de uma perna do trem explodiram dentro do alojamento, abrindo um buraco na asa tão grande que dava para passar uma pessoa por ele. O trem despencou, mas todas as conexões hidráulicas e elétricas foram destruídas, e os pilotos não sabia se o trem estava em baixo ou não. Mesmo sem os pneus, o trem estava travado embaixo e o pouso foi bem sucedido.
Aeronave Yak-42, com fogo no trem de pouso
A maior parte do desgaste dos pneus de aeronaves ocorre durante a decolagem, e não no pouso, pois as aeronaves estão mais pesadas e consomem mais pista ao decolar.

Como curiosidade, lembramos que pneus de aeronaves não são geralmente de grandes dimensões. O pneu do trem de pouso principal de um Boeing 737 possui aros de 19 a 21 polegadas de diâmetro, 40 a 44 polegadas de diâmetro total e 14,5 a 16 polegadas de largura, no talão. No Boeing 747, não são muito maiores, pois possuem dimensões de 22 polegadas de aro, 49 polegadas de diâmetro total e 19 polegadas de largura. Os pneus dos MD-11 são consideravelmente maiores (54 x 21,0 x 24 polegadas). Nas aeronaves leves, são muito comuns os pneus de 5 x 5 polegadas no trem de pouso auxiliar e 6 x 6 polegadas no trem de pouso principal (aro x largura).

27 comentários:

  1. Olá Professor!

    Bem interessante mesmo essa matéria, mas fiquei intrigado em saber o porquê dos pousos "vaselina" desgastarem mais o pneu, não era pra ser o contrário??? Sei que em pistas contaminadas é recomendado um pouso mais duro pra não aquaplanar, mas no seco, achei estranho.

    Abraço

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  2. Olá Jonas. Seu artigo me fez lembrar de uma foto que tirei no museu da USAF.
    Na foto aparece o primeiro modelo de pneu utilizado no trem de pouso principal do B-36.
    A foto era pra ser uma visão geral de um dos hangares do museu, e o dito cujo apareceu ali. A pessoa em frente da uma noção do tamanho.
    Devido o peso do avião o trem de pouso do B-36 foi modifcado e ganhou um trem de pouso com 2 sets de pneus. Você sabe melhor que eu.
    A foto está no google +. Tentei colocar aqui, mas não consegui
    Um abraço.

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  3. Lucas, sim, é verdade, o pouso mais suave vai cobrar o seu preço em desgaste dos freios e pneus, porque o piloto tem que fazer o toque com mais velocidade para evitar o toque brusco. Consequentemente, a desaceleração vai desgastar mais os freios e pneus, além de consumir mais pista.

    Luiz, eu não sei se vc já leu meu artigo sobre os B-36 aqui no blog. Esses pneus monstruosos do B-19 e B-36 tinham tendência de afundar a pista, e no caso do B-36 foram substituídos por rodas duplas, para melhor distribuição de peso. Tenho interesse nas tuas fotos do Museu da USAF, se eu precisar aqui, vc me cede alguma?

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    1. Sem problemas Jonas, me passe um email que posso te contatar.

      Abraço!

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  4. Olá pessoal! Então, notei um pequeno erro em uma descrição de uma foto e gostaria de ajudar a corrigir. A descrição da oitava foto, está dizendo que os pneus que se encontram na mesma, são de um Boeing 747, mas eu reparei e são 3 pares de pneus, e os trens de pouso do Boeing 747 são 2 pares de pneus cada. Sugiro que o trem de pouso da foto seja de um Boeing 777 ou se um Airbus A380-800. Abraços, Gabriel.

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  5. Gabriel, obrigado pela correção, a foto é de um trem de pouso do Boeing 777, e não do 747, que tem quatro bogies de 4 rodas cada. A legenda da foto já está devidamente editada. Obrigado pela visita e pela contribuição.

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  6. Olá, muito legal mesmo, tirei muitas informações
    importantes deste artigo PARABÉNS, abraços.

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  7. Ola, Jonas, gostei meuito de seu artigo sobre pneus mas me acendeu uma curiosidade: Voce teria ideia de quantos quilometros uma aeronave anda no chao durante pouso, decolagem e taxi em toda sua vida util? Abcs.

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  8. aonde sera que eu encontro 2 pneus de boeing 737 eu acho que e esto 40x14x19 usado.
    pois estou querendo por num hot hod.valeu

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    1. André, não será fácil você achar um pneu desses á venda em boas condições, pois as carcaças boas tem grande valor pra recauchutagem. Você só achará carcaças condenadas, o que representa sério risco para o uso. Esses pneus não são adequados para uso em carros ou outros veículos, pois desgastam-se muito rápido, usam pressão muito alta (200 PSI), o que forçaria a roda a esforços além do seu limite estrutural.

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  9. Boa tarde,
    Sou engenheiro e estou trabalhando numa possível pavimentação de um aeródromo que tem como aeronave tipo um King Air C90. No manual especifica pneus 8.5 x 10. Eu queria entender mais sobre nomenclatura, principalmente no que diz respeito ao conceito de raio de área de contato de roda simples. Obrigado!

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  10. CARAMBA!!! ESTOU SATISFEITO COM ESTA MINHA PESQUISA, JAMAIS PODERIA IMAGINAR QUE TINHA TANTA IMPORTÂNCIA ESSE NEGÓCIO DE PNEUS DE AERONAVES. PARABÉNS AO BLOG, MUITO BOA EXPLICAÇÃO. VALEU PESSOAL... HÁ SOU APENAS CURIOSO, NADA A VER COM ENGENHARIA TRABALHO ESCOLAR OU COISA DESTE GÊNERO, APENAS DUVIDAS DE AMIGOS EM UM BAR.

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  11. Qual a distribuição de pesos em cada eixo em um 747 ?

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  12. Este comentário foi removido pelo autor.

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  13. Este comentário foi removido pelo autor.

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  14. Pneus cada um demonstra sua qualidade de terreno muito bom seu conteúdo

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  15. Adorei a postagem. Texto de qualidade! Parabéns, prof!

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  16. Adorei a postagem. Texto de qualidade! Parabéns, prof!

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  17. Extremamente elucidativa! Show!
    Parabéns ao redator! ��
    Nos auxiliou bastante em nossa pesquisa sobre os pneus.

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  18. Por gentileza, quais seriam os locais de descarte dos pneus de aeronaves, você sabe?
    E quanto pesa, em média, um pneu como estes retratados?
    Muito obrigada! ;)

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    1. O destino final dos pneus deve ser dado pelo fabricante. Quanto ao peso dos pneus, varia de acordo com as suas medidas.

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  19. Ola, entao aquele atrito na aterrisagem é o correto? Se o pneu estivesse rodando na velocidade de descida nao seria melhor?

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    1. Aquele atrito na hora do pouso tem pouca influência na durabilidade do pneus, e seria contraproducente fazer o pneu girar na velocidade do pouso, iria alongar desnecessariamente o pouco e acrescentar peso inútil na aeronave, graças ao mecanismo necessário para isso.

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  20. É verdade que a borracha do pneu aeronáutico tem mais carbono em sua composição, por causa da descarga de energia estática na hora do pouso?

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    1. Negativo, a presença de mais carbono na composição da borracha está mais ligada à resistência contra o calor excessivo.

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  21. Olá, Jonas, tudo bem? Seu artigo é ótimo e muito bem escrito. Só há um detalhe que gostaria de esclarecer. Sou mecanico de aeronaves na Gol, e ao contrário do que está escrito, temos sim muito cuidado e atenção com os pneus a ponto de termos que informar ao nosso operacional se tiver indicios de primeira lona aparente. É um item critico que cada vez que um avião pousa, os pneus tem que ser obrigatóriamente inspecionados. Espero ter ajudado, um abraço.

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  22. Olá, Jonas, tudo bem? Seu artigo é ótimo e muito bem escrito. Só há um detalhe que gostaria de esclarecer. Sou mecanico de aeronaves na Gol, e ao contrário do que está escrito, temos sim muito cuidado e atenção com os pneus a ponto de termos que informar ao nosso operacional se tiver indicios de primeira lona aparente. É um item critico que cada vez que um avião pousa, os pneus tem que ser obrigatóriamente inspecionados. Espero ter ajudado, um abraço.

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