Essa matéria é colaboração do leitor Daniel S. de Araújo, que já o fez em várias oportunidades aqui no Ae, como falar sobre motores a pistão aeronáuticos, discorrer sobre torque e potência, descrever o avião Paulistinha, falar sobre os brinquedos e “brinquedos” de autoentusiastas, e uma ode ao seu Fusca, as duas últimas participações dentro da seção “Histórias dos leitores”.
Agora o Daniel faz uma interessante análise do que houve no Brasil em termos de motores a álcool utilizados em utilitários, caminhões e tratores, útil para quem quer saber um pouco mais da indústria automobilística além do que foi feito nos automóveis durante a euforia do álcool.
Boa leitura!
Bob Sharp
Editor-chefe
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MOTORES A ÁLCOOL EM UTILITÁRIOS, CAMINHÕES E TRATORES
Por Daniel S. de Araújo
A década de 1980 assistiu a uma verdadeira “alcoolização” dos veículos em nosso país, com a conversão e fabricação dos mais diversos tipos de modelos de motores e veículos aptos a queimarem o combustível vegetal. Neste processo, veículos de carga e máquinas agrícolas também entraram na “onda verde” e tiveram seus motores convertidos para uso de álcool e foram vendidos a usinas e algumas empresas que “embarcaram” na novidade. Contudo, as limitações do álcool, como a pouca energia contida no combustível, a relação estequiométrica menor em relação ao diesel e a gasolina incorreram em altíssimo consumo de combustível e assim, acabou inviabilizando seu emprego até mesmo em usinas.
Os motores a álcool para uso em aplicações pesadas surgidos nessa época foram projetados a partir de origens distintas. Assim esses motores podem ser conversões de motores de ciclo Otto de gasolina para álcool, a “ottolização” de motores diesel, os “dual fuel” e os motores de ciclo diesel queimando álcool aditivado para queima através da compressão.
Conversão de motores de ciclo Otto
Foi o processo mais simples. Converteram-se motores já existentes para uso de álcool com o incremento da taxa da taxa de compressão, acertos na ignição e proteção contra corrosão das partes em contato com o álcool, em especial o carburador. Uma característica conservada pelos motores a álcool, oriundas dos seus similares a gasolina foi trabalhar em rotações mais elevados se comparados com seus similares de ciclo diesel.
“Ottolização” de motores Diesel
Adotado por empresas que já tinham motores a diesel em seu portfólio. A Perkins do Brasil, a Mercedes-Benz e a Ford Tratores partiram para essa iniciativa que, em linhas gerais, consistia na redução da taxa de compressão dos motores diesel, colocação de um distribuidor de ignição (geralmente no local onde fica a bomba injetora), adaptação de velas no local dos bicos injetores do cabeçote, além da colocação de carburador na admissão.
O que destoa nesses motores em relação ao a conversão pura e simples é que esses motores conservaram o bloco e a estrutura de seus irmãos diesel, sendo, portanto bastante robustos em termos de cabeçote e bloco, sendo em alguns casos, motores estruturais que se incorporavam a estrutura do veículo como em tratores. Conservou dos motores originais, além da estrutura, a característica de trabalhar em rotações baixas, típicas de motores de ciclo diesel.
“Dual fuel”
Foi o caminho seguido pela MWM. O tradicional (e muito robusto) motor D-229 sofreu adaptações e passou a ser alimentado por álcool no ciclo diesel no chamado PID-229 (Pilot Injection Diesel).
Para queimar o álcool por sua vez, foi desenvolvido um sistema de injeção piloto de diesel. Assim, o diesel é injetado e inicia a combustão e posteriormente é adicionado o álcool como combustível principal. Esses motores continham duas bombas injetoras (a principal de álcool e outra menor acoplada a uma correia, de diesel), dois bicos injetores em cada cilindro, tinham que ter dois tanques de combustível e queimavam proporções distintas de álcool e diesel, predominando o álcool quando exigido.
O diesel, dessa maneira é o responsável pela ignição por compressão e o álcool injetado entra na câmara se aproveitando da queima do diesel, sendo que a força mesmo do motor advém da queima do álcool. Segundo especificações de catálogos da época, com meia carga, o álcool corresponde a 80% do volume de combustível consumido e os 20% restantes de diesel. Com carga total, essa relação aumenta para 90% de álcool e apenas 10% de diesel.
Uso de álcool aditivado
Uso de aditivos foi outra solução encontrada para viabilizar a ignição do álcool por compressão, uma vez que combustível vegetal tem elevada resistência à detonação.. Dessa maneira, pode-se empregar uma mistura predominantemente de álcool no motor em um único tanque e queimá-lo em um motor de ignição por compressão.
Embora o exemplo que sempre seja lembrado seja o da Scania, a idéia não é nova, havendo testes na década de 80 realizados pela Mercedes Benz. Na Suécia os ônibus de transporte público usam esta solução há pelo menos dez anos, sendo o aditivo um composto à base de trintitrotolueno, o conhecido TNT, que é um explosivo.
Uma característica presente em tratores agrícolas (e em alguns caminhões) dessa época foi a presença do governador de rotações no ciclo Otto.
Comum no ciclo Diesel, o governador serve para limitar a velocidade rotacional do motor, impedindo-o de sair de giro, além de compensar as alterações de rotação em função das oscilações da carga de trabalho, um fenômeno extremamente comum nos tratores, onde uma mancha de terra mais dura, por exemplo, acarreta um esforço maior do motor para tracionar.
Nesses motores, foram acoplados governadores centrífugos acionados por correia. O acelerador dessa maneira era ligado ao governador e do governador saía a haste para o carburador.
Alguns veículos utilitários e tratores Diesel que foram produzidos em versão a álcool:
Chevrolet
A General Motors produziu diversos modelos de utilitários a álcool, todos empregando o motor GM 292 (4.747 cm³, 98,42 x 104,6 mm, o 250 pol³/4.093 cm³ de 7 mancais com aumento do curso dos pistões, originalmente 89,66 mm). A empresa que já produzia versões a gasolina de seus caminhões desde a série 60, passou a oferecer a opção dos modelos a álcool, facilmente identificáveis pelo “A” na frente do nome (A-40, A-60, A-22000).
Esses modelos tiveram grande aceitação em órgãos públicos, sendo que a Sabesp (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo) possuía um significativo número de caminhões leves A-40 e a Eletropaulo (Eletropaulo Metropolitana Eletricidade de São Paulo S.A.), de médios A-60, caminhões estes que eram possíveis de serem vistos até inicio dos anos 2000.
O motor GM 292 a álcool rendia 143 cv a 4;000 rpm (potência líquida NBR 5484) e tinha taxa de compressão de apenas 9,5:1.
CBT
A Companhia Brasileira de Tratores desenvolveu três produtos a álcool: o CBT 8440, 3000 e o 3500e suas respectivas versões de carregamento de cana.
O CBT 8240 era um trator na faixa dos 80/85 cv e empregava o Perkins AE4.236 de 3,85 L, um motor originalmente projetado para ser a diesel e convertido para o uso de álcool, idêntico ao utilizado no Massey Ferguson 290A (conforme veremos abaixo). Produzia 80 cv a 2.200 rpm e 29,2 m·kgf a 1.400 rpm. À guisa de comparação, o 8240 a diesel utilizava o Perkins 4.248 (4 L) com 81 cv a 2 200 rpm e 29,7 m·kgf a 1.400 rpm.
Por usa vez, o tradicional produto CBT, os tratores de mais de 110 cv, também receberam a opção de queimar álcool e foram equipados com o motor Chrysler/Dodge V-8, rendendo 112 cv a 2.200 rpm e uma taxa de compressão de 10,5:1. Esses tratores foram denominados como CBT 3000 e posteriormente 3500 e eram a versão a álcool do famoso CBT 2105 de 112 cv a diesel (motor Mercedes-Benz OM352 do L-1113), o trator que ajudou a abrir o Mato Grosso!
Há relatos de diversas unidades do CBT 3000 trabalhando em canaviais do Estado de São Paulo na década de 80, contudo hoje sabe-se apenas de um sobrevivente, no Mato Grosso do Sul. O CBT 3500, desconhece-se a sua fabricação em série. Existe apenas uma única fotografia de um protótipo em um catálogo da empresa.
Fotos de um CBT 3000 em fase de restauração (agradecimentos a Lucas Nori Micheletti)
Dodge/Volkswagen
A Dodge fabricou os seus caminhões E11/E13 e E21 no álcool utilizando os motores Chrysler V-8 318 pol³ (5,2 litros). Posteriormente com a absorção da Chrysler pela Volkswagen, esses motores acabaram sendo empregados nos Volkswagen 11-160, 22-160 (6×4) e 12-160.
Esses V-8 eram originalmente empregados no Dodge Dart e foram amansados para uso em veículos e máquinas. Assim, dos 198 cv (potência NBR bruta), tiveram potência aumentada para 156 cv líquidos a 4000 rpm, torque de 36,5 m·kgf a 2.400 rpm e uma taxa de compressão de 10,5:1. Sua potência líquida original era de cerca de 140 cv.
Atualmente é muito raro encontrar um caminhão desses em operação. Alguns meses atrás estava anunciado no interior de São Paulo um Dodge E-13 ainda com motor V-8. Já o Volkswagen foi relativamente comum nos anos 80 em usinas, em especial o 6×4 22-160, sendo produzidos 597 unidades até 1987. Ainda se acham esses caminhões em circulação (todos os Volkswagen 11-160 e 22-160 até 1987 eram originalmente V-8 a álcool), mas todos eles tiveram esses motores descartados em favor do Diesel (geralmente o Mercedes-Benz OM352 do L-1113 ou o MWM D-229/6).
Ford
A Ford empregou o MWM PID-229, um motor “dual fuel”, nos F-13000-A e no F-22000 (6×4). Esses caminhões foram produzidos em números restritos na primeira metade da década de ’80 e em 1986 remanesceu apenas o F-22000 em catálogo voltado para as usinas até 1988.
Esses MWM “dual fuel” eram de 6 cilindros em linha, 5,9-L, aspiração natural e produziam 127 cv a 2.800 rpm e 36,8m·kgf a 1.400 rpm. Apresentavam potência e torque idênticos ao da versão Diesel, diferindo apenas na taxa de compressão (de 16,6:1 nos motores Diesel para 18:1 para os “dual fuel”). Devido à sua similaridade aos motores de ciclo diesel, todos eles foram convertidos em Diesel sem grandes dificuldades, não havendo nenhum Ford a álcool que tenha sobrevivido até os dias de hoje.
No segmento de tratores, a empresa lançou o Ford 4810, um trator na faixa dos 60 cv rodando com um motor próprio da Ford, o 3.201 OHV de 3 cilindros em linha e 3,3 L, um propulsor a diesel “ottolizado”. Trata-se de um motor com bloco estrutural (o motor pode ser usado como elemento estrutural em um trator, por exemplo), baixa rotação e ainda contava com governador centrífugo. Foi o motor mais elaborado da época com 66 cv de potência e taxa de compressão compatível para o álcool, de 12:1.
O Ford 4810 era idêntico ao 4610 da imagem acima, diferindo apenas no uso de álcool no ciclo Otto. Não se sabe de nenhum em uso atualmente.
Massey Ferguson
Uma das mais tradicionais e conhecida fabricante de tratores agrícolas do Brasil, a Massey Ferguson não ficou de fora da onda verde e fez a sua subsidiária, a Perkins, desenvolver um motor a álcool para emprego em seus tratores.
Dessa feita, a Perkins utilizou seu tradicional 4-cilindros, o 4.236 e 3,85 L empregado nos modelos 275 e o converteu para o ciclo Otto, colocando distribuidor de ignição no lugar da bomba injetora, velas, carburador e governador centrífugo, criando dessa maneira o Perkins AE4.236. Este motor, de caráter estrutural (ele é parte da estrutura do trator) produzia 80 cv a 2.200 rpm e 29,2 m·kgf de torque a 1.400 rpm, idêntico ao 290 a diesel. Contudo, o 290 a diesel empregava um motor ligeiramente maior, o Perkins 4.248 de 4,05 L.
Sabe-se muito pouco dos Massey Ferguson movidos a álcool e os poucos que existiram devem ter sido convertidos para diesel após poucos anos de uso.
Mercedes-Benz
A Mercedes-Benz seguiu dois caminhos simultâneos: converteu seus motores para uso de álcool aditivado em alguns modelos e “ottolizou” outros.
O tradicional motor OM352, o primeiro motor Diesel com injeção direta fabricado pela empresa, foi adaptado para utilizar álcool aditivado, mantendo o ciclo Diesel. Nesta época, ela chegou a apresentar e produzir (pelo menos em protótipo) um caminhão L?2219 6×4, equipado com o igualmente conhecido OM355/5, de 5 cilindros e 9,65 L.
Contudo, o veículo que teve algum destaque comercial foi o Mercedes L-2215 (6×4), um veículo voltado para o mercado canavieiro, equipado com motor M-352. Este motor nada mais é que um OM352 comum mas adaptado com velas e distribuidor, taxa de compressão reduzida para 10,0:1 e produzindo 143 cv a 2.800 rpm e 43 m·kgf a 1.600 rpm (marcas superiores ao OM352 original de 126 cv a 2.800 rpm e 36 m·kgf a 1.600 rpm). Contudo, diziam que, apesar do tanque de 300 litros de álcool, a autonomia desses caminhões Mercedes era muito baixa devido ao consumo de combustível dos M-352: 0,8 km/L ou apenas 800 metros com 1 litro de álcool!
Outro produto de destaque da Mercedes foi o caminhão leve L-610. O L-610 é uma variante do 608 tradicional equipado com motor OM-314 de 3,8 L “ottolizado” e denominado M-314, de 92 cv a 2.800 rpm (o original a diesel desenvolve 80 cv) e 31 m·kgf a 1.400 rpm, com uma taxa de compressão de 11:1. Esse produto encontrou alguma notoriedade fazendo parte da frota da Companhia Brasileira de Cigarros Souza Cruz, empresa que anos antes, participou junto com a Volkswagen, no desenvolvimento da Kombi “etílica”.
Valmet
A Valmet, seguindo a mesma linha da CBT lançou produtos “etílicos” em dois segmentos: O Valmet 88, trator na faixa dos 80 cv, e a série 118 (4×2 e 4×4, segmento de 110/120 cv) bem como carregadeira de cana 88PCR.
Esses Valmets empregavam os motores MWM PID-229 de 4 e 6 cilindros e tal qual os CBT a álcool, devido ao porte dos tratores tiveram alguma aceitação nos canaviais e usinas do Estado de São Paulo.
Segundo relatos de quem conheceu de perto essas máquinas, esses 118 a álcool eram idênticos aos seus similares a diesel, exceto pela presença de dois tanques, dois jogos de filtro de combustível e da bomba injetora piloto de diesel, movida a correia dentada. Apresentavam um bom funcionamento global, com desempenho melhor que seu irmão a diesel (em parte devemos creditar a maior taxa de compressão do PID-229 – de 16,6:1 do Diesel puro para 18:1 no PID) mas eram comuns os problemas de bico injetor de álcool e o alto consumo. Dessa maneira, na região de Bocaina, toda a frota de Valmet 118-4 de 1983 já no ano seguinte já havia sido convertida para se tornar 100% Diesel.
E hoje?
Desde a última euforia dos biocombustíveis, pouco ou nada se falam sobre o uso de álcool em caminhões e ônibus. Excetuando o uso de diesel de cana, nada mais se fala sobre este assunto.
Em 2008 a Massey Ferguson, em parceria com a MWM-International e a Delphi, ensaiaram um retorno a tecnologia “pilot injection diesel”, empregando um Massey Ferguson 275 de 73 cv e adaptando seu motor, um A4-4.1 (na realidade uma variação do antigo Maxion S4 aspiração natural da Silverado), para queimar diesel e álcool no ciclo Diesel, igual ao que ocorria nos antigos Valmet 118. O ano de 2008 foi de euforia no setor, a ponto de se perder cana de açúcar plantada pela incapacidade de colheita.
Também encontraram algum eco no Brasil as experiências da Scania com álcool aditivado (para queima no ciclo diesel sem injeção piloto) e as experiências da Bosch com álcool e injeção piloto de diesel no estilo dos MWM.
Contudo, esses experimentos não passaram da fase de testes e as respectivas idéias foram colocadas em segundo plano devido à crise do setor sucroalcooleiro.
DSA
Fotos e agradecimentos:
Evandro dos Santos Fullin – Proprietário da Fullin Soluções Automotivas e editor do site Caminhões Antigos do Brasil (www.caminhaoantigobrasil.com.br)
Lucas Nori Micheletti – Tratorentusiasta, editor do site (http://tratoresantigos.blogspot.com.br/)
Jorge Luiz Granai, produtor rural com grande experiência em máquinas agrícolas (aprendi muito sobre o assunto com ele)
