Com todas as boas contribuições e com um pouco mais de pesquisa, gostaria de responder à minha própria pergunta. Então, aqui estavam as preocupações que levantei ao deixar o tanque de combustível de um carro quase vazio:
Preocupação 1: sua bomba de combustível superaqueceria se secasse
As bombas de combustível no tanque são resfriadas pelo fluxo de gás ao redor do motor:
Fonte: www.aa1car.com
Portanto, existe uma preocupação válida de que o funcionamento da bomba a seco deixe o motor sem refrigeração, causando danos. No entanto, as bombas parecem consumir menos de 10 amperes (veja aqui , aqui e aqui ), que a 12 volts é provavelmente menor que 100 watts. Isso não é muito poder; levaria pelo menos quinze minutos para aquecer um copo de água até ferver. Você provavelmente não deveria tentar continuamente dar a partida no carro com um tanque de gasolina vazio, mas duvido que um ou dois segundos de corrida sem combustível superaquecessem uma bomba.
Preocupação 2: a água se condensaria nas áreas vazias do tanque, congelando ou causando corrosão
A água pode entrar no tanque de combustível de duas maneiras: misturada ao gás bombeado durante o enchimento ou à entrada de ar úmido à medida que o combustível é retirado e usado. Para o primeiro, a quantidade de água é a quantidade de gás que você bombeia; não importa como você o divide em recheios. Para o último, como observou cbeleites , esvaziar um tanque pela metade duas vezes aspira exatamente o mesmo ar que esvaziar um tanque completamente uma vez; assim, novamente, você obtém a mesma quantidade de água aspirada, não importa como você o divide em enchimentos.
Como observou Freeman , os tanques de combustível OEM atualmente são de plástico, não de metal, portanto a corrosão não será um problema. Em termos de congelamento, se houver etanol no gás, a água provavelmente se misturará ao gás, para que não congele. Qualquer água que não se misture afundará no fundo e provavelmente será puxada pela bomba de combustível. Isso pode ser um problema, mas a magnitude do problema não dependerá da existência ou não de muito gás flutuando sobre a água.
Preocupação 3: sedimentos se acumulariam e bloqueariam seu filtro de combustível
Isso não me parece provável, supondo que você compre em postos de gasolina semi-respeitáveis. Mas, se um posto de gasolina lhe vender gás sujo, ou se alguém derramar lama na entrada de gás, ele afundará no fundo e provavelmente será sugado para a bomba, com ou sem muito gás no tanque. Sim, o deslizamento de um tanque com menos do que o máximo movimentaria o sedimento e aumentaria a probabilidade de ser puxado para a bomba, mas, a menos que você dirija uma limusine em estradas realmente lisas ou mantenha o tanque quase completamente cheio, isso ainda irá acontecer. E, como ivan observou, é para isso que serve o filtro de combustível; eles são projetados para capturar lodo e serem substituídos em intervalos regulares.
Preocupação 4: você pode ficar sem combustível inesperadamente, deixando-o em apuros
Essa é uma preocupação real, mas precisa ser avaliada com base em onde você mora e quais são suas prioridades. Eu moro nos subúrbios da Nova Inglaterra, onde há um posto de gasolina a cada poucos quilômetros, e mesmo na estrada, sou claro sobre o quanto preciso ir e até onde meu tanque me levará. E, se eu cometer um erro e ficar sem combustível, será inconveniente, não terrível. Se você quiser ter certeza de que pode sempre dirigir algumas centenas de quilômetros a qualquer momento, mantenha um pouco de gás no tanque. Caso contrário, não se preocupe.
Postscript: o benefício de encher apenas quando o tanque estiver vazio
Meu carro tem cerca de 25MPG e tem um tanque de 14 litros. Se eu dirigi-lo por 120 mil quilômetros, são 4800 galões de gás ao longo de sua vida útil. Se eu encher meu tanque completamente toda vez, isso significa 340 enchimentos; se eu preenchê-lo até a metade, são 680 preenchimentos.
Se levar cinco minutos para chegar e sair do posto de gasolina (ignorando o tempo gasto na bomba), 340 preenchimentos levariam cerca de 28 horas e 640 preenchimentos levariam cerca de 56 horas. Assim, ao reabastecer apenas quando vazio, economizaria cerca de 28 horas durante a vida útil do meu carro. Parece valer a pena para mim.
Obrigado pela contribuição de todos! Comentários adicionais são bem-vindos!