A energia é algo com que convivemos constantemente. Por exemplo, os alimentos nos mantém vivos través da transferência de sua energia para o nosso corpo, a energia das quedas d’água que giram as turbinas para a geração de energia elétrica e assim por diante. Energia é sempre de transformação, nunca de criação, ou seja, o que entra é igual ao que sai a menos das perdas por eficiência do sistema.
E neste sentido o automóvel com motor de combustão interna é uma máquina realmente ineficiente em termos energéticos. Veja o leitor que da energia liberada pelo combustível no motor, somente uma pequena parcela desta chega às rodas para movimentar o veículo; o restante é desperdiçado em forma de calor espúrio.
Estudo de distribuição de energia efetuado pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), demonstrou que em ciclo urbano, dos 100% de combustível que entra no motor, somente 13% chega realmente às rodas do veículo; para o ciclo de estrada o resultado foi um pouco melhor, com 20% da energia movendo as rodas. Mais de 60% da energia combustível é gasta somente para suprir as perdas inerentes ao funcionamento do motor. Haja ineficiência!
Em motores de combustão interna de quatro tempos, em duas voltas do virabrequim, ou 720°, somente no tempo de combustão é que existe trabalho produtivo, os outros três tempos são de perdas, principalmente por bombeamento.
Eficiência de 100% seria transformar toda a energia potencial do combustível que entra no motor em trabalho, o que é um sonho. Eficiência 100% é totalmente utópica em termos de balanceamento energético e motor ideal não existe, infelizmente.
Vale a pena conceituar o que é trabalho. Por exemplo, trabalho para deslocar um objeto de um ponto a outro é o valor da força aplicada a ele multiplicada pela distância percorrida. E o que é a potência? Potência é trabalho desenvolvido por unidade de tempo. Para realizar o mesmo trabalho mais rapidamente é necessário maior potência. Em síntese, Trabalho é energia e Potência é energia por unidade de tempo.
Para os veículos de maneira geral, existe um compromisso de três pilares: o melhor desempenho, o menor consumo de combustível e o menor nível de emissões de gases poluidores. Dentro deste escopo, a procura da melhor eficiência dos motores de combustão interna está sendo alvo de várias pesquisas, porém com grandes limitações. Por exemplo, ganhar eficiência volumétrica e térmica também gera mais calor, esquentando mais a câmara de combustão. O limite da ignição espontânea do combustível faz necessário o esfriamento da câmara do cabeçote, gastando mais energia para o processo. Nada vem de graça.
Falando de gasto de energia, recentemente foi aprovada uma lei que modificou o Art. 40 d0 Código de Trânsito Brasileiro, o qual obriga agora os faróis baixos ligados durante o dia nas estradas, que teoricamente é uma boa medida em termos de segurança, pois é mais fácil visualizar o tráfego, principalmente olhando-se nos retrovisores interno e externos e durante uma ultrapassagem em estradas de mão dupla (se bem que o farol baixo normal incomoda, há outras soluções, mas é assunto para outra matéria). Porém isso vai gastar mais combustível.
Vamos supor que os dois faróis baixos e as lanternas traseiras em conjunto tenham uma potência total de 120 watts aproximadamente. Se considerarmos esta carga durante uma hora, teremos um consumo energético de 432.000 joules. Sabendo-se que a energia potencial contida em um litro de gasolina é aproximadamente 35.000.000 joules e considerando-se eficiência 100%, as quatro lâmpadas acesas consumiriam 12 mililitros de gasolina por hora, ou seja, 1.000 veículos consumiriam 12 litros a mais por hora somente pelas lâmpadas acesas.
Parece pouco, mas não é. Imagine o leitor projetando-se este valor anualmente para toda a frota brasileira de veículos. É uma questão interessante, porque mostra como uma simples ideia do tipo “vamos todos acender os faróis” pode ter um custo real enorme, além de jogar mais carbono para a atmosfera, contribuindo para o efeito estufa.
Outro ponto interessante, as cores claras, principalmente a branca, ajudam reduzir o consumo de combustível e o nível de emissões de poluentes pelo escapamento. A cor branca reflete mais os raios solares incidentes na superfície do veículo, ajudando a manter a temperatura no interior da cabine mais baixa. Assim, o compressor do ar condicionado, que é acionado pelo motor, fica ligado menos tempo para manter o conforto, consumindo menos energia. Como referência, veja no AE Clássicos Automóveis brancos consomem menos combustível.
Ações
Várias ações estão sendo estudadas e adotadas pelos fabricantes de veículos para torná-los mais eficientes e econômicos, por exemplo, a diminuição da cilindrada do motor e a adoção de turbocompressor, injeção direta de combustível, comando de válvulas com variação automática de fase, dois levantamentos das válvulas de admissão e escapamento, coletor de admissão com variação de comprimento/volume, redução do atrito interno das partes móveis do motor, diminuição das massas de inércia rotativas e lineares, alternadores inteligentes de carga variável, carroceria com melhorias de aerodinâmica, redução de peso, pneus com menor atrito de rolamento, óleos lubrificantes menos viscosos acompanhado de ações de usinagens mais precisas dos componentes do motor e da transmissão, bomba de óleo de pressão variável etc.
Uma das ações relevantes tem sido a diminuição da cilindrada dos motores combinada a adoção do turbocompressor com turbina de geometria variável (VGT). Na realidade estes aparatos se modernizaram e diminuíram de tamanho, se tornando muito mais eficientes e confiáveis devido aos materiais e aos processos de manufatura utilizados. Componentes fabricados por sinterização (pós compactados e submetidos a temperaturas elevadas), em alguns casos até com a adição de titânio, deram nova vida aos turbocompressores. O que antigamente era um problema em potencial tornou-se um item quase que fundamental e seguro para melhorar a eficiência volumétrica e térmica dos novos motores.
O turbocompressor utiliza a energia dos gases de escapamento que seriam desperdiçados em forma de calor na atmosfera para girar uma turbina acoplada por meio de uma árvore a um compressor volumétrico que aumenta a pressão do ar admitido aos cilindros. No sistema de geometria variável o rendimento da turbina é melhorado tanto em baixas quanto em altas rotações do motor, com o desenvolvimento ótimo da posição das aletas direcionadoras de fluxo na carcaça por meio de atuadores eletro-hidráulicos.
Como nada é de graça, o ganho de eficiência volumétrica e térmica aumenta o nível de temperatura da câmara de combustão do motor, sendo necessário atuar no sistema de arrefecimento para melhorar a circulação do líquido refrigerante no cabeçote. Evitar as temperaturas críticas de ignição espontânea da mistura ar-combustível (detonação) é essencial para preservar o motor em toda a sua gama de utilização.
Lembro-me de que nos sistemas antigos era comum a prática de enriquecer a mistura ar-combustível para diminuir a temperatura da câmara de combustão. Imagine refrigerar a câmara com excesso de combustível, aumentando o consumo e poluindo o meio ambiente. Normalmente o sistema de turbocompressor inclui uma refrigeração adicional para diminuir a temperatura do ar comprimido — o interresfriador — e ganhar um adicional na eficiência volumétrica.
Outra prática que está cada vez mais na moda é a adoção de motores de três cilindros. E por que não dois, ou um, pode me perguntar o leitor. Os motores tricilíndricos reúnem excelente compromisso em termos de menor inércia das massas rotativas, menor peso e redução de atritos internos. Somando-se a redução da cilindrada aos turbocompressores de última geração, o conjunto torna-se imbatível e tem sido a bola da vez em termos mundiais. A sua qualidade sonora induz à percepção de maior potência e normalmente dá gosto acelerá-los.
Hoje há motores tricilíndricos de 0,66 l (Japão, nos kei jidosha) a 1,5 litro (BMW 116i, MINI Cooper), tanto de aspiração natural quanto forçada, e seu ponto forte é o menor consumo de combustível. Há também o bicilíndrico em linha TwinAir turbo de 0,9 litro de 85 cv usado nos Fiat Panda e 500.
Uma das dificuldades inerentes ao tricilíndrico é filtrar e amortecer suas vibrações mais enérgicas através de massas sintonizadas e coxins maiores e mais eficientes; porém o compromisso continua muito favorável.
Mas de nada adianta os fabricantes de automóveis queimarem as pestanas para projetar veículos mais econômicos se o motorista não colaborar neste aspecto. Veja o leitor alguns pontos importantes que podem contribuir com o aumento do consumo de combustível:
> Dirigir de maneira agressiva com acelerações bruscas e frenagens frequentes, incompatíveis com as condições do tráfego.
> Manter o carro parado em subidas segurando no acelerador e patinando a embreagem
> Manter marchas longas com o acelerador pressionado em vez de trocar para uma marcha mais curta, evitando assim a zona crítica de enriquecimento da mistura para proteger o motor
> Manter o ar-condicionado ligado com as janelas abertas; incrível, mas é uma prática muito comum
> Pneus com pressão inferior à recomendada
> Sistema de direção/suspensão desalinhado
> Trafegar nas estradas com janelas abertas, prejudicando a aerodinâmica do veículo
> Velas gastas
> Manter “tranqueiras” dentro do porta-malas e/ou nos bancos, aumentando o peso do veículo
Enfim, economia de combustível nunca é demais.
Fica a homenagem aos veículos híbridos, que associando motores elétricos aos de combustão interna é um bom caminho em termos de compromisso entre desempenho e economia de combustível. O custo dos híbridos ainda é muito alto, porém com o aumento de produção em níveis nacionais e mundiais a tendência do preço é cair para patamares mais aceitáveis.
CM
