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]Novas tecnologias: a reinvenção dos motores a combustão Tecnologicamente mais avançados, os modelos a combustão interna não têm data para se aposentar Por Paulo Campo Grande Publicado em 27 mar 2018, 16h50 Virou lugar-comum dizer que o futuro da mobilidade passa pela eletrificação, o que é a mais pura verdade. Mas isso não significa o fim dos motores a combustão interna. Ao que tudo indica, os veículos elétricos terão papel importante nos próximos anos, mas daí a substituírem os motores a combustão existe uma longa distância, especialmente nos países emergentes. Perguntamos a profissionais da indústria qual a expectativa de vida dos motores a combustão e todos foram unânimes em dizer que esses motores ainda serão usados por muito tempo. A maioria não se arriscou a apontar um número de anos. “Quem sabe?, perguntou o diretor de pesquisa e desenvolvimento da fabricante de autopeças Schaeffler, Claudio Castro. “Acho que eles (motores elétricos e a combustão interna) seguem juntos por um longo período”, diz. “Por isso, continuamos a investir nos dois tipos de tecnologia.” A concorrente Bosch também adotou essa estratégia de dividir-se entre as duas frentes. Segundo o gerente de desenvolvimento de produto, Fábio Ferreira, a Bosch estudou cinco cenários possíveis para o comportamento do mercado e somente um deles considera a mudança radical, rápida e massificada, de uma tecnologia para outra. Os outros cenários contemplam a evolução gradual do mercado mundial. Para Marco Mammetti, gerente de motores da empresa de engenharia Idiada, as mudanças devem ser cadenciadas porque, por um lado, a eletrificação está em implementação (requer desenvolvimento de vias, formas de geração de energia e infraestrutura para recarga) e, por outro, a indústria automobilística está toda fundamentada na produção dos veículos de combustão interna. “Isso implica milhares de empregos” (segundo a organização mundial de fabricantes – Oica, na sigla em inglês –, são mais de 8 milhões de postos diretos, no mundo). O aumento da oferta de modelos elétricos e as restrições legais que os países estão impondo aos motores a explosão são vistos como algo relativo pelos especialistas, uma vez que ainda existem aplicações em que os elétricos não conseguem substituir os movidos a gasolina, etanol ou diesel. É o caso dos veículos usados no transporte de cargas e de longas distâncias. “Isso porque as baterias ainda pesam muito e têm pouca autonomia”, explica Mauro Simões, gerente sênior de engenharia da MAN Latin America. De acordo com os engenheiros, antes de o motor a combustão interna se aposentar, ele ainda vai evoluir bastante, ficando mais limpo e eficiente. Ao lado, reunimos 12 soluções apontadas pelos profissionais, que deverão estar nos motores nos próximos anos. Escala evolutiva Individualmente ou combinadas, soluções técnicas inovadoras vão tornar os motores a combustão interna ainda mais limpos e eficientes que os padrões atuais, prolongando assim sua aplicação nos diferentes tipos de veículos – (reprodução/Internet) 1- Injeção de GNV ou água junto com a gasolina para reduzir emissões. 2- Desativação de cilindros a partir do corte da alimentação para diminuir consumo e emissões. 3- Uso massificado de plástico, o que ajuda a baixar o peso dos componentes, minimizando o esforço do motor. 4- Turbo variável permite ganhos de desempenho e eficiência nos diferentes regimes de funcionamento. 5- Taxa de compressão variável para aumentar a eficiência em todos os regimes. 6- Redução de atrito a partir do tratamento das peças e da diminuição do número de componentes. 7- Tratamento químico dos gases de escapamento (como já existe no diesel) para reduzir emissões. 8- Gestão de energia (com sistema de 48V e freios regenerativos) dispensando dispositivos como alternador e motor de partida (para redução de peso). 9- Híbridização tendo o motor elétrico como aliado na busca de eficiência. 10- Sistema elétrico robusto, responsável pelo acionamento dos diversos sistemas do carro, incluindo aqueles que hoje dependem do motor. 11- Ciclo variável alterando as durações dos tempos (admissão, compressão, explosão e escape) para diminuir consumo e emissões. 12- Gestão térmica com recursos como o aquecimento do combustível para encurtar a fase fria de funcionamento e, assim, reduzir emissões. httpss://quatrorodas.abril.com.br/auto-servico/a-reinvencao-dos-motores-a-combustao/ Acessado: 13/02/2020. PROBLEMÁTICA Para que o motor a combustão tenha uma sobre vida conforme descrito no artigo, a maior parte das 12 soluções apontadas envolve um elemento denominado câmara de combustão, portanto é um elemento que pode ser otimizado. Câmara de combustão, as vezes chamada de combustor, é o espaço em que ocorrem a combustão da mistura ar-combustível em um motor. Durante a fase de admissão é preenchida com o carburante e, após a combustão, esvaziada. As câmaras de combustão nos motores a reação têm diversas formas podendo ser composta por vários tubos dispostos entre o compressor e a turbina. Podem ser também anelares ou seja um espaço contínuo onde ocorre a queima do combustível. Um dos maiores problemas numa câmara de combustão é a estabilidade da chama devido a rápida corrente de ar sob pressão. Para se obter a estabilidade da chama, o combustível é pulverizado já no estado gasoso num tubo interno a câmara de combustão. Este tubo possui diversos furos posicionados de tal forma que admitem a entrada de ar suficiente para a queima eficiente do combustível sem desestabilizar a chama. Outro problema é o resfriamento da parte externa da câmara de combustão onde para isto há o desvio de uma parte importante do ar vindo do compressor que "banha" a câmara externamente obtendo-se assim seu resfriamento. As câmaras de combustão recebem o ar comprimido do último estágio do compressor e para tanto tem um desenho que cause a menor interferência possível no fluxo de ar. A função principal de uma câmara de combustão é naturalmente queimar a mistura ar/combustível, adicionando energia calorifica ao ar, para isso a câmara de combustão deve queimar essa mistura de forma eficiente, resfriar os gases resultantes da combustão para que as palhetas de turbinas suportem a temperatura operacional. Todas as câmaras de combustão contêm as mesmas estruturas básicas: • carcaça • camisa interna perfurada • sistema de injeção de combustível • sistema de ignição (vela) • sistema de drenagem para o combustível residual na câmara Existem quatro tipos básicos de câmara de combustão: • câmara múltipla ou caneca • anular ou tipo cesta • caneca anular ou canelar • câmara de fluxo reverso DESAFIO Desenvolver um projeto de câmara de combustão de apresente algo inovador de acordo com alguma das soluções apresentadas no artigo acima. REGRAS • A AEP deverá ser elaborada em grupo de no máximo 4 alunos. • A pesquisa deverá ser realizada em bases de dados nacionais ou internacionais contendo mínimo cinco referencias dos últimos cinco anos, de acordo com as normas da ABNT. • A atividade de cada bimestre deverá obrigatoriamente ser enviada nos prazos estabelecidos no calendário acadêmico em seu ambiente online. 1º BIMESTRE: Pesquisar quais são as câmaras de combustão existentes e elaborar a hipótese do que seria possível melhorar em seu projeto; Elaborar o projeto da câmara de combustão; Entregar a proposta do projeto com o memorial descritivo. 2º BIMESTRE: Elaborar a simulação do projeto; Fazer a simulação e apresentar na forma de mídia visual. ORIENTAÇÕES GERAIS A resolução deste desafio depende dos conteúdos abordados nas seguintes disciplinas: • Termodinâmica – Prof. Cláudio Ichiba • Materiais da Construção Mecânica – Prof. Samuel • Mecânica e Resistência dos Materiais – Prof. Ronan Y. T. Violin • Programação e Cálculo Numério – Prof. Fernando Calderaro. REFERÊNCIAS 1. Brunetti, Franco. Motores de combustão interna, v. 1. São Paulo: Blucher, 2018. 2. Andrade, Artur Sabino de; Paz, Alfredo Müllen da. Motores a combustão têm futuro? Sobre Tudo; v. 8, n. 01 (2017): Escolas Livres; 56 ; 1519-7883. http://ojs.sites.ufsc.br/index.php/sobretudo/article/view/2187 3. Silva, Daniel Henrique Figueiredo. ANÁLISE DE VAZÃO DA MISTURA AR-COMBUSTÍVEL NA INTERFACE PISTÃO-CILINDRO EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA. Rio de Janeiro: MAXWELL, 2019.