O COMBUSTÍVEL: DO POSTO AO MOVIMENTO – PARTE 2 DE 2

PERDAS MECÂNICAS

As perdas mecânicas podem ser entendidas como energias desperdiçadas pelo motor durante seu funcionamento. Aqui precisamos trazer o conceito de rendimento novamente: imagine um motor que recebe uma quantidade de combustível suficiente para gerar “x” joules de energia, que se esperam estar disponíveis no virabrequim na maior quantidade possível. No mundo ideal, seria possível retirar os mesmos “x” joules e, se isso ocorresse, esse motor milagrosamente teria 100% de rendimento. Infelizmente, o mundo real não permite essa façanha. As irreversibilidades estão presentes onde quer que analisemos esta magnífica máquina térmica.

A energia entregue pelo combustível queimado começa a se perder desde a eficiência de queima, atritos que geram ruídos, aquecimentos, etc. Ao conjunto de perdas por atrito, vibração e contato denominamos perdas mecânicas. Lembra do diagrama do começo deste texto? Com o fluxo de energias do veículo e o que realmente era para gerar movimento, chegamos ao movimento do carro com algo em torno de 25% apenas do que foi entregue para o motor em forma de combustível. Os outros 75% se perderam, sejam perdas mecânicas ou periféricas, como no gráfico abaixo.

Existem alguns exemplos interessantes de perdas mecânicas clássicas, como o atrito dos anéis do pistão nas camisas dos cilindros, que são necessários para vedação, lubrificação e então limpeza do cilindro para a combustão. O atrito de componentes pode representar até 20% da perda mecânica do motor! É curioso pensar, mas até os retentores de virabrequim contribuem de maneira significativa no resultado de rendimento.

Nós da LEV7 somos prova disso. Em nosso “métier” de engenheiros numa multinacional, durante o desenvolvimento e aprovação dos motores para a última lei de emissões, foi um desafio de engenharia enorme enquanto estávamos por lá.

PERDAS MECÂNICAS: anéis do pistão com a camisa do cilindro, retentores de virabrequim, arrasto de óleo nos mancais, comandos de válvulas e válvulas, polias, correias e correntes. Para se ter uma ordem de grandeza das perdas, só a interface anéis e camisa do cilindro pode representar sozinha 50% de toda a perda por atrito do motor. Os motores modernos estão utilizando cada vez mais materiais de altíssima densidade e dureza, para assim diminuir a área de contato e o atrito resultante. As perdas variam significativamente de motor para motor, mas os valores de referência deste material levam em conta os mais aceitos pela literatura industrial.

PERDAS DE CALOR E FLUIDODINÂMICAS: o aquecimento e resfriamento de óleo e fluidos, aquecimento dos componentes em geral, bombeamento de óleo e fluidos por bombas de água e óleo. Motores modernos fazem uso de sistemas de arrefecimento individuais para bloco e cabeçote, por exemplo, de modo a otimizar os bombeamentos e o fluxo energético. Ainda nesse quesito, bombas de água elétricas com vazão variável, assim como em algumas bombas de óleo, estão sendo empregadas em nome da eficiência.

Eis mais uma variável que está totalmente ao alcance do motorista: a rotação do motor. No gráfico da Figura 10, há uma relação teórica das perdas do motor e como estas são aumentadas de maneira exponencial em função da rotação.

Estas perdas se dão de várias formas e por diversos fenômenos físico-químicos. Por exemplo: a agitação do óleo e seu impacto nas bielas e contrapesos do virabrequim começa a ganhar relevância com mais impactos num mesmo intervalo de tempo (mais trabalho desperdiçado). Pistões e anéis também varrem mais área, por consequência, mais temperatura e leve aumento da dimensão, o que diminui as folgas, bem como os trabalhos das bombas de óleo e água passam a ter valor mais significativo. Não esqueça: o ruído gerado aumenta, e este também é uma fonte de energia retirada do sistema pelos fenômenos que chamamos de tribológicos.

Sabe aquele óleo bem fininho que os motores estão utilizando agora? Sim, parte desta evolução dos óleos foi motivada pela eficiência dos motores. Ou seja, quanto mais fino, menor a resistência ao movimento das partes móveis e, por consequência, melhor a eficiência global da máquina.

Agora, um compilado em câmera lenta sobre tudo que estes dois textos abordaram, de como sua condução pode interferir na eficiência do uso do combustível:

• Rotação baixa, ou mais próxima da rotação de torque máximo, é a região do motor que apresenta a melhor relação de rendimento volumétrico. Portanto, a estratégia de injeção pode empobrecer a mistura e ainda assim entregar desempenho, sem desperdiçar combustível.

• Rotação baixa também reduz as perdas mecânicas globais do motor. É por isso que os motores downsizing usam e abusam de torque em regimes cada vez mais baixos, e relações de marcha overdrive (menores que 1:1), portanto longas, permitindo velocidades de cruzeiro relativamente altas em rotações de motor baixas.

• O bom combustível é fundamental numa equação cada vez mais apertada de eficiência. Portanto, tenha este cuidado com seu motor. Um combustível de má qualidade não permite que todas as rotinas e relações físico-químicas projetadas sejam operadas em seu ponto ótimo.

• O óleo de motor é mais do que um elemento para evitar o atrito entre as peças móveis. Lógico, esta atribuição permanece firme, mas agora mais restrita. Portanto, a manutenção correta e a troca de óleo rigorosa são vitais para o motor e para a manutenção da sua máxima eficiência.

Esperamos que tenham gostado do nosso compilado.
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Até logo.
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