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06/09/2008 - 12h00

Desenvolvimento de novos materiais permite evolução de motores automotivos

da Auto Press
Tal como o design dos automóveis, a engenharia de motores também evolui a passos rápidos. A utilização de novas soluções técnicas, processos de fabricação e novos materiais possibilitam a criação de motores cada vez mais eficientes em desempenho, consumo e emissões. Contudo, a utilização de soluções e materiais alternativos nos propulsores modernos é mais realidade na Europa e nos Estados Unidos. No Brasil, essas inovações ainda caminham a passos curtos. Uma substituição comum de material, como a usinagem de motores em ferro fundido por alumínio, embora disponível em modelos nacionais, é pouco realizada em fábricas

Ilustração: Afonso Carlos/Carta Z Notícias



A própria aplicação do bloco de alumínio é emblemática. Amplamente usada em motores de diferentes modelos na Europa, nos carros brasileiros ela equipa automóveis da PSA Peugeot Citroën, Renault, Honda e Toyota. Coincidentemente, são montadoras que se instalaram recentemente no país. Os blocos, porém, são desenvolvidos e feitos lá fora -- a Honda começou a produzir em Sumaré recentemente. Já as linhas de motores das quatro grandes -- GM, Fiat, Ford e Volkswagen -- são quase jurássicas, com quase duas décadas.

"Com bloco de alumínio, os motores são mais compactos, leves e eficientes. O mercado de blocos em alumínio já está fortalecido no exterior. No Brasil, porém, poucas fundições aderiram", pondera Paulo Marino Marchina, diretor de Desenvolvimento de Novos Negócios da Magal, que irá fornecer um novo bloco em alumínio para a PSA Peugeot Citroën em 2009.

Se alguns materiais estão distantes da política de baixos custos brasileira, outros "novos" materiais já se popularizaram extensivamente, como o plástico. São utilizados em coletores de admissão. E não apenas em modelos mais sofisticados, mas também em carros mais baratos, como o Chevrolet Corsa.

"O desenvolvimento de novas tecnologias voltadas aos carros pequenos, de baixo custo, que devem manter uma boa relação peso/potência, é um dos desafios atuais", explicou Geoff Davis, engenheiro da empresa britânica de engenharia automotiva Ricardo UK, durante o seminário sobre motores e câmbio da SAE Brasil (Sociedade de Engenheiros da Mobilidade), realizado em agosto, em Campinas (SP).

NOVO MILLE É EXEMPLO
Eugênio Augusto Brito/UOL
Mais leve, motor 1.0 flex do Fiat Mille Economy gera 65/66 cv e promete maior economia de combustível, segundo a desenvolvedora FPT Technologies
LEIA TEXTO SOBRE O MILLE ECONOMY
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
A escolha de materiais mais leves amplia a eficiência energética. Uma eficiência que, é claro, resulta no famoso baixo custo. Em um motor a gasolina, por exemplo, apenas entre 25% e 30% da energia contida no combustível é utilizada para mover o veículo. A maior parte da energia acaba desperdiçada na forma de calor que não foi transformado em propulsão ou é gasta pelas próprias peças.

"A indústria automobilística desenvolve metodologias para calcular o benefício financeiro que a redução de peso de um componente pode trazer para o projeto de um veículo, na relação dólares/kg de peso reduzido", ressalta Fernando França, do Grupo Rima, fabricante primário de magnésio.

A receita para a diminuição do peso total de um veículo atual, que possui cada vez mais componentes eletrônicos e equipamentos de conforto, também aponta para materiais mais leves. A aplicação de metais alternativos como alumínio e magnésio obedece a parâmetros técnicos e operacionais. Características que abrangem os aspectos ligados à fabricação de componentes com determinado tipo de material são levados em consideração. Mas tudo também depende do preço da matéria-prima em comparação a uma liga tradicional.

"A inovação de material está muito ligada a custo. A tendência é o uso de materiais mais baratos", contabiliza Erlon Rodrigues, engenheiro da FPT (Fiat Powertrain Technologies).

Com os novos materiais, a indústria automotiva busca também uma modelagem mais próxima de sua forma final, evitando desperdícios provocados pela usinagem, processo de remoção de material que adequa precisamente a peça às especificações. "O uso extensivo da usinagem a partir da década de 70, passou a gastar mais horas/máquina. É um desperdício, inclusive do ponto de vista ecológico, pois existe uma energia contida nesse material", defende Rodrigo Magnabosco, professor de Engenharia Mecânica da Fundaçao Educacional Inaciana, a FEI, de São Bernardo do Campo (SP).

A fase de projeto de um propulsor também foi aperfeiçoada graças à criação de ferramentas de engenharia virtual. O projeto de peças com maior refinamento e sofisticação possibilita a economia de materiais, sem perder a resistência necessária, gerando, conseqüentemente, um maior aproveitamento de recursos energéticos. Em um segmento marcado pela constante evolução, tais melhorias prometem ser benéficas para ambos os extremos da cadeia de consumo. E no resultado, acena com as palavras que a indústria mais gosta de ouvir: redução de custos.

ACELERADAS: O HISTÓRICO DO USO DE MATERIAIS ALTERNATIVOS
- Além do aço, o metal mais utilizado na construção automotiva é o alumínio, com uma média de 60 kg por veículo.
- Além do alumínio, outro metal bastante utilizado é o magnésio, com aplicação média de 5 kg/automóvel. Ele é o mais leve dos metais utilizados na construção automotiva.
-Peças em liga de magnésio chegam a pesar 1/3 a menos que as de alumínio -- a sua densidade é exatamente 1/3 menor.
- Compostos plásticos são cada vez mais utilizados em componentes do motor, como em coletores de admissão.
- Os antigos motores refrigerados a ar da Volkswagen utilizavam extensivamente magnésio em sua construção, inclusive em seu bloco.
- Veículos como a Kombi e o Fusca utilizavam até 20 kg de magnésio por veículo, uma proporção quatro vezes superior a média de um modelo atual. Em 1971, o consumo de magnésio da Volkswagen atingiu o pico mundial de 42 mil toneladas/ano, quantidade nunca superada por nenhum fabricante no mundo.
- O Ford T, em 1908, já utilizava uma liga especial de aço, o vanádio, mais leve e resistente que o tradicional.


NOVAS FERRAMENTAS
A fase de projeto de um novo motor é uma das mais dispendiosas do processo de criação ou adaptação de um veículo. Mesmo a criação de um novo componente exige que o motor seja reprojetado para se adequar à peça. Se antigamente o projeto era feito no papel, com a fundição de peças para testes, na atualidade, a maior parte dos testes é realizado em computadores, capazes de recriar detalhadamente as condições reais de testagem.

Um programa de possibilidades finitas é uma ferramenta de desenho que divide estruturalmente uma determinada peça ou componente em pequenos pedaços, que são submetidos a cálculos de esforço individuais limitados, que, depois, serão analisados de maneira integrada. Isso permite que o desenho do componente seja construído, analisado e refinado antes mesmo de ser fabricado, com maior exatidão.

O cálculo de tensões localizadas minimiza a possibilidade de fadiga de material, aumentando a resistência de cada um dos componentes. A otimização do desenho de cada peça aumenta a economia de material sem influenciar negativamente na resistência da mesma. A introdução de novas ferramentas aumenta a produtividade e o retorno financeiro, além de reduzir custos e a duração de um projeto.

"Antigamente você fazia um cálculo de resistência de determinada seção de uma peça. Atualmente fazemos um modelo no software de possibilidades finitas em que calculamos a tensão a que será submetido cada um detalhe de uma peça", detalha Erlon Rodrigues, da FPT.
(por Julio Cabral)

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