]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.
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