sábado, 18 de abril de 2015

Uma reflexão sobre as normas MAR-I

De acordo com a Resolução CONAMA 433/2011, editada em 13 de julho de 2011 e publicada no Diário Oficial da União no dia subsequente, máquinas agrícolas e outros equipamentos autopropulsados para aplicações fora-de-estrada novos passariam a ter as emissões de poluentes e ruídos regulamentadas a partir de 1º de janeiro de 2015 de acordo com Instrução Normativa a ser publicada pelo IBAMA, o que acabou ocorrendo apenas com a Instrução Normativa nº 6 de 15 de abril de 2015, entrando em vigor no dia 16. As novas normas receberam a denominação MAR-I, numa referência às "Máquinas Agrícolas e Rodoviárias" e à 1ª regulamentação das respectivas emissões.

À primeira vista, causa alguma estranheza o uso de kW (kilowatts) como unidade de potência, ao invés do CV (cavalo-vapor francês, equivalente ao PS alemão) amplamente usada no mercado brasileiro ou do HP (horsepower anglo-americano) bastante usado no segmento náutico e também em equipamentos estacionários, enquanto kW é mais usada em ex-colônias britânicas na África, Ásia e Oceania. A primeira fase da MAR-I já impunha limites aos níveis de ruídos para todos os equipamentos atingidos pela norma, bem como a adequação das emissões de poluentes em equipamentos de construção e movimentação de solo com potência superior a 37kW (50,3cv), enquanto para máquinas agrícolas a entrada em vigor se inicia em 2017 para potências iguais ou superiores a 75kW (102cv) e abrangendo todas as faixas de potência a partir de 2019. Há equivalência entre a nova norma brasileira e a EPA Tier III americana e a Euro III-A européia, e eventuais avanços deverão acompanhar o que vem ocorrendo naqueles mercados.

O controle de emissões faz algum sentido, principalmente com relação aos níveis de ruído que chegam a ser particularmente incômodos em regiões metropolitanas e outras áreas densamente povoadas, mas não seria apropriado desconsiderar o impacto financeiro provocado pelos upgrades necessários aos equipamentos para que se enquadrem nas novas normas, e eventualmente algumas particularidades de cada cenário operacional. Algumas medidas que seriam justas num equipamento de construção como uma motoniveladora (também conhecida em algumas regiões como "patrola"), podem não ser tão adequadas a um trator agrícola ou de manejo florestal. A emissão de óxidos de nitrogênio (NOx), que além de serem classificados como gases-estufa com maior intensidade de carbono que o CO² (dióxido de carbono) são apontados como um dos principais causadores da chuva ácida em áreas urbanas, pode até ser benéfica às lavouras ao se considerar a aptidão de alguns cultivares na fixação de nitrogênio atmosférico no solo, como é o caso do amendoim, da mamona e da mandioca (aipim/macaxeira).

A questão dos ruídos, por se refletir diretamente na saúde do operador, é muito bem-vinda, e o custo relativamente baixo de um silenciador (também conhecido no Rio Grande do Sul como "surdina") diminui eventuais resistências ao controle desse parâmetro, principalmente em tratores de movimentação industrial como os que são usados para o transporte interno de suprimentos entre os hospitais do complexo da Santa Casa de Misericórdia de Porto Alegre e unidades de apoio (lavanderia, nutrição e dietética, entre outras). Outros dispositivos com um custo mais elevado e necessidade de manutenção mais constante, como o EGR e o SCR já aplicados em alguns automóveis, caminhonetes, caminhões e ônibus para reduzir as emissões de óxidos de nitrogênio e o filtro DPF usado para limitar as emissões de material particulado (a fuligem em suspensão na fumaça preta visível, que ainda constitui um dos estereótipos mais associados ao Diesel), por sua vez, ainda provocam alguma resistência devido a eventuais aumentos no custo operacional e menor adaptabilidade ao uso de biodiesel ou mesmo de óleos vegetais naturais diretamente como combustível, uma pauta particularmente útil para atender ao setor agropecuário.

Outro aspecto relevante nas novas regulamentações é a classificação de alguns implementos especiais e o caminhão no qual estejam montados como um único conjunto autopropulsado. Tal fato acaba por levar a algumas dúvidas: mesmo que a superestrutura tenha um motor próprio para acionar o equipamento especial mas não auxilie na propulsão, e que este seja devidamente enquadrado na MAR-I, faria algum sentido que o motor do caminhão seguisse a mesma norma ao invés da Proconve P7, equivalente à Euro-V e atualmente em vigor para veículos automotores no mercado brasileiro. Entretanto, a possibilidade de um relaxamento na P7 para atender especificamente ao setor da construção civil é muito improvável de ser levada adiante.

Não é de se descartar que a MAR-I possa levar a especulações em torno de uma migração de operadores do ciclo Diesel para o ciclo Otto, que até hoje predomina nas empilhadeiras em função da possibilidade de usar combustíveis gasosos sem depender de uma injeção-piloto de algum combustível líquido para gerar centelha. Seria leviano negar que o menor custo de aquisição e a menor complexidade dos dispositivos de controle de emissões favorecem os motores de ignição por faísca. Certamente o etanol ou biogás seriam mais atraentes em zonas rurais por conta da facilidade em implementar uma produção local, eventualmente aproveitando rejeitos agrícolas, valendo-se também de uma maior estabilidade dos custos desses combustíveis em comparação ao gás liquefeito de petróleo (GLP, vulgo "gás de cozinha") que ainda é muito usado nas empilhadeiras.

A bem da verdade, causa alguma estranheza a não-inclusão na MAR-I dos motores utilizados para acionamento do compressor em caminhões e semi-reboques com câmara frigorífica, que ainda não seguem uma regulamentação específica no tocante às emissões. Até não deveria ser muito difícil ir um pouco mais além, e certificar os sistemas de refrigeração nas mesmas normas em vigor para veículos automotores ao invés da MAR-I, mas certamente as restrições ao Diesel em veículos leves pelas capacidades de carga, passageiros ou tração atualmente em vigor no mercado brasileiro levam a um desinteresse na busca de soluções para adequar os níveis de emissões de motores Diesel de baixa cilindrada e faixas de potência mais modestas aos rigorosos padrões aplicáveis ao mercado automotivo. Tomando um exemplo aleatório, não seria tecnicamente impossível usar um motor como o Fiat 1.3 Multijet em substituição aos Yanmar da série TNV atualmente empregados em alguns produtos das marcas Carrier e ThermoKing.

A implementação de normas de emissões para máquinas agrícolas e equipamentos de construção tende a suscitar polêmicas por afetar diretamente dois segmentos de grante importância para a economia brasileira. Há ainda muito o que se evoluir, e pode-se dizer que faltou um pouco de coerência e bom-senso ao se negligenciar algumas particularidades de cada cenário operacional abrangido pela MAR-I, mas não deixa de ser interessante a possibilidade de um controle de emissões mais rigoroso servir para mudar a percepção de motores Diesel como "sujos" que ainda é muito arraigada na "cultura" brasileira.

quinta-feira, 16 de abril de 2015

Motores 2-tempos de ignição por faísca: esclarecendo algumas dúvidas

Motores 2-tempos ainda são muito aclamados em alguns cenários operacionais pela simplicidade construtiva, relação peso/potência mais favorável e volume físico mais contido em comparação com um 4-tempos numa faixa de desempenho similar. Porém, um motor 2-tempos de ignição por faísca não é tão fácil de converter em um Diesel legítimo, de ignição por compressão, ao contrário do que ocorre num motor do ciclo Otto (4-tempos com ignição por faísca). Ainda assim, apesar da participação no mercado de veículos terrestres estar mais restrita a algumas motocicletas e equipamentos especiais como snowmobiles, tem ressurgido um interesse pelos motores 2-tempos de ignição por faísca devido a rumores quanto a uma eventual adaptabilidade ao uso de óleo diesel e respectivos substitutivos de origem renovável.

Para interessados numa conversão clandestina em um veículo leve para funcionar com óleo diesel, a hipótese de usar um motor 2-tempos de ignição por faísca se mostra particularmente convidativa por, teoricamente, não atrair uma atenção indesejada da parte da polícia ou das autoridades de trânsito. Apesar do ruído característico denotar que se trata de um motor "especial", a simples presença das velas de ignição já reduz consideravelmente o risco do operador ter o veículo apreendido e ser enquadrado por crime contra a economia popular, no entanto uma série de razões tornam tal plano muito mais difícil do que possa parecer inicialmente. A própria disponibilidade de motores 2-tempos de ignição por faísca em faixas de potência e torque adequadamente dimensionadas para aplicações automotivas já é muito limitada, e há ainda outros fatores que vão desde as próprias características do processo de combustão quanto ao controle de emissões de poluentes em localidades com uma inspeção veicular mais rigorosa.

Um possível empecilho à reintrodução dos motores 2-tempos de ignição por faísca em aplicações automotivas, e que também afeta os motores Diesel de um modo geral, é o controle das emissões de óxidos de nitrogênio. Pareceria simples usar o sistema EGR, que promove uma recirculação de parte dos gases de escapamento para que a presença de gases inertes de certo modo mantenha a temperatura do processo de combustão mais limitada, que tem predominado em motores de ignição por faísca e também amplamente usado em motores Diesel leves, porém o problema da carbonização que já é crítico ao atingir o coletor de admissão num motor 4-tempos de injeção direta (tanto Otto quanto Diesel) tomaria proporções caóticas no cárter e "janelas" de admissão dum 2-tempos com lubrificação por "perda total". A injeção suplementar de água com álcool no coletor de admissão, que num 4-tempos não só reduz as emissões de óxidos de nitrogênio mas também reduz a carbonização, prejudicaria a lubrificação num 2-tempos. Uma opção que resta, e tem sido predominante em aplicações rodoviárias pesadas (caminhões e ônibus), é o SCR, que promove a redução catalítica seletiva dos óxidos de nitrogênio por meio de uma reação entre os gases de escape e um fluido à base de uréia (32,5% de uréia industrial com 67,5% de água desmineralizada) disponível comercialmente com as nomenclaturas ARLA-32, ARNOx-32, AdBlue e DEF.

Em motores 2-tempos de ignição por faísca de concepção mais tradicional, ainda equipados com carburador, há operadores que de tempos em tempos usam querosene puro, sem adição do óleo, em pequenos percursos (ou num cavalete de manutenção) com o intuito de descarbonizar o motor por dentro. Pode parecer, à primeira vista, interessante usar óleo diesel convencional ou mesmo biodiesel devido à lubricidade mais intensa em comparação ao querosene, no entanto a volatilidade mais baixa não proporcionaria uma adequada vaporização. De qualquer maneira, tal procedimento não é possível num motor 2-tempos de ignição por faísca com injeção direta, visto que o óleo lubrificante ainda passa pela fase de transferência entre o cárter e os cilindros, junto ao ar da admissão, ao passo que o combustível é injetado separadamente já na câmara de combustão.

A injeção direta, um avanço que teve introdução relativamente recente nesse tipo de motor, de fato contribui para uma maior adaptabilidade aos combustíveis pesados, devido ao controle mais preciso do processo de combustão e principalmente à estratificação mais fina do combustível durante a injeção, e também contribui para um menor consumo de óleo lubrificante e carbonização menos intensa tanto ao redor dos eletrodos de vela quanto das "janelas" de escape e válvulas de potência (YPVS da Yamaha e similares - quando aplicáveis), mas o método de lubrificação mais comum ainda é por "perda total" do óleo durante a combustão. Atualmente a Evinrude já disponibiliza motores de popa com essa configuração para o Departamento de Defesa dos Estados Unidos, podendo operar tanto com gasolina quanto querosene (querosenes de aviação como o Jet A-1/JP-8 e outros de especificação estritamente militar como o JP-5 e até o "querosene iluminante") em caráter primário mas, ao contrário de alguns mitos que tem circulado amplamente, o uso de óleo diesel convencional deve ser mais limitado a casos de extrema necessidade quando não haja outro combustível à disposição.

Até não seria de todo impossível converter um motor 2-tempos de ignição por faísca para Diesel, mas um supercharger (compressor volumétrico de acionamento mecânico, também conhecido por "blower") se torna imprescindível para gerar pressão de admissão suficiente, tanto num motor com lubrificação por "perda total" quanto num com lubrificação por recirculação forçada do óleo. Considerando o crescimento no interesse pelo uso do gás natural como combustível para o transporte comercial em substituição ao óleo diesel que vem ocorrendo na Europa e nos Estados Unidos, e o uso do etanol em maquinário agrícola pelo setor sucroalcooleiro no Brasil, oferecem perspectivas mais adequadas aos motores 2-tempos de ignição por faísca, mas de fato ainda há precedentes para quem se disponha a fazer experiências com o óleo diesel e o amplo espectro de substitutivos de origem renovável economicamente viáveis.

segunda-feira, 13 de abril de 2015

Caso Ultracargo: convite a uma breve reflexão

No dia 2 de abril, um incêndio atingiu um depósito da empresa Ultracargo, em Santos, e persistiu até a última sexta-feira (10). Nos tanques, havia gasolina, mas numa simulação apresentada pela Rede Globo na edição de ontem do programa "Fantástico", por motivos de segurança foi utilizado ÓLEO DIESEL ao invés de gasolina. Além de todo o transtorno que já seria de se esperar em decorrência dum incêndio de grandes proporções, há de se considerar também o passivo ambiental. Vazamentos de gasolina chegaram a provocar uma alarmante mortandade de peixes no município de Cubatão, trazendo prejuízos à pesca artesanal que tem uma participação expressiva na economia local e prejudicando a disponibilidade de uma proteína animal mais facilmente acessível a algumas camadas mais pobres da população naquela região.

O que já seria um bom pretexto para reflexões quanto às vantagens do óleo diesel e dos principais substitutivos de origem renovável (tanto vegetais quanto animais) no tocante à segurança devido à menor volatilidade e pontos de fulgor mais elevados que dificultam a propagação de um eventual incêndio, também fomenta discursos a favor do biodiesel ao considerarmos a componente ambiental envolvida no referido episódio. Além do biodiesel apresentar uma toxicidade absolutamente desprezível em comparação à gasolina, a ponto de alguns adeptos desse combustível eventualmente beberem pequenas amostras, é biodegradável e pode até servir como substrato para o desenvolvimento de microalgas que acabam por servir de alimento para a fauna marinha, e portanto o impacto de um vazamento de biodiesel viria a ter menos efeitos adversos sobre ambientes naturais.

Num país com forte vocação agroindustrial, como é o caso do Brasil, chega a soar incoerente que tais características venham sendo solenemente ignoradas pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) e pelo Ministério de Minas e Energia, o que acaba por levar a uma perpetuação das absurdas restrições impostas ao uso de motores Diesel em veículos automotores em função das capacidades de carga, passageiros e tração. A população fica mais exposta ao risco de catástrofes semelhantes ao incêndio em Santos, devido à incompetência de uma administração pública que elevou a corrupção ao patamar de uma endemia, e vale-se do infame monopólio da Petrobras como uma vaca leiteira para cobrir rombos nas contas públicas provocados pela irresponsabilidade fiscal.

segunda-feira, 6 de abril de 2015

Caso para reflexão: Diesel HPR da Propel Fuels

Há quem diga que os americanos são mais refratários ao Diesel, por razões tão diversas quanto uma eventual aversão ao odor dos gases de escape ou o fracasso do motor Oldsmobile 350 Diesel V8 (também conhecido como LF9), mas é dos Estados Unidos que vem algumas significativas evoluções em combustíveis alternativos. Uma delas é o Diesel HPR (High-Performance Renewable), produzido pela empresa californiana Propel Fuels, que também opera com etanol.

Embora tenha como principal matéria-prima óleos vegetais e gorduras animais, o Diesel HPR não é idêntico ao biodiesel que nós conhecemos. Ao invés de passar por uma transesterificação alcoólica, processo em que a glicerina separa-se enquanto um álcool (normalmente metanol ou etanol) se agrega ao óleo, o Diesel HPR é hidrocraqueado e refinado, e posteriormente aditivado para manter a lubricidade de acordo com as especificações ASTM D975. Vale destacar que o Diesel HPR já é vendido na Califórnia a preços competitivos, custando US$2,89 por galão contra a média de US$3,001 cobrada pelo óleo diesel convencional por lá, e num país com forte vocação agropastoril como o Brasil não seria difícil manter (ou até melhorar) essa vantagem.

Enquanto o biodiesel tem, de fato, um footprint ambiental menor que o do óleo diesel convencional, a emissão de óxidos de nitrogênio (NOx) persiste como calcanhar-de-Aquiles, e o blend conhecido como B20 (80% de óleo diesel convencional e 20% de biodiesel) resulta num acréscimo de 1,5% em comparação com o óleo diesel convencional puro, enquanto o Diesel HPR reduz em 14,3% as emissões de óxidos de nitrogênio. Tal redução se mostra particularmente benéfica ao considerarmos que acarretaria também num menor consumo da solução-padrão à base de uréia (AdBlue/DEF/ARLA-32/ARNOx-32) usada no sistema SCR (também conhecido como BlueTec quando aplicado a veículos Mercedes-Benz, Bharat-Benz, Mitsubishi Fuso, Freightliner e algumas versões da Dodge Ram) que vem sendo usado principalmente em veículos utilitários de médio e grande porte. De modo geral, o decréscimo nas emissões de gases-estufa, medida por "equivalência em carbono", atinge uma média de 67% em comparação ao óleo diesel convencional, enquanto com o blend B20 fica limitada a 13,7%.

A redução nas emissões de material particulado (a fuligem presente na fumaça preta usualmente apontada como um dos maiores inconvenientes dos motores Diesel) atinge assombrosos 34,2% e portanto é de se esperar uma saturação menos intensa do filtro de material particulado, mais conhecido como DPF. O índice de cetano (valor que mensura a velocidade de propagação da chama na câmara de combustão) é 75, superior ao mínimo de 40 exigido pelas especificações ASTM D975 em 87,5%. O ponto de fulgor, mesmo sendo 8º C mais elevado que no óleo diesel convencional (60º C contra 52º C), aparentemente não deve ser suficiente para causar dificuldades à vaporização do combustível durante o processo de "regeneração" do DPF.

Lamentavelmente, o mercado brasileiro enfrenta algumas barreiras que desencorajam a introdução de combustíveis com especificações similares, não apenas pelas absurdas restrições ao uso de motores Diesel em função da capacidade de carga, passageiros ou tração nos veículos leves mas também pelo cenário regulatório esdrúxulo promovido pela ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis), que acaba por proporcionar uma perpetuação do monopólio da Petrobras e mantém o povo refém da incompetência de uma administração que tem levado a corrupção a níveis cada vez mais ultrajantes.

sexta-feira, 3 de abril de 2015

Mais uma pérola do YouTube: motor Ruston WB de válvulas laterais


Motores de válvulas laterais (no bloco) com ignição por faísca foram até bastante comuns até a década de '50, favorecidos por um custo de fabricação menor em comparação a motores com válvulas no cabeçote, tendo entre os exemplos mais notáveis o V8 Ford "flathead" introduzido originalmente em 1932 e que ganhou sobrevida no Brasil até 1966 equipando o Simca Chambord, versão local do antigo Ford/Simca Vedette francês. Se por um lado a disposição de válvulas laterais se mostra adequada a faixas de rotação mais contidas, por outro as limitações referentes aos fluxos de admissão e escape e as taxas de compressão mais modestas não pareciam tão adequadas às características operacionais de motores do ciclo Diesel. Uma intrigante exceção é o motor Ruston-Hornsby 1WB, produzido entre 1963 e 1968 na Inglaterra.

Tinha uma característica bastante peculiar para auxiliar na partida, que era uma injeção suplementar de óleo para aumentar momentaneamente a taxa de compressão. É um motor bastante rústico, de 1 cilindro vertical e refrigeração a ar, e desenvolvendo apenas 5,5hp a 3000RPM era mais apropriado a aplicações estacionárias e eventualmente podia até servir a um microtrator, e se por um lado não seria prático para uso automotivo (nem mesmo num Fusca ou num Citroën 2CV) por outro serviria como prova-de-conceito da viabilidade técnica do uso de válvulas laterais num motor Diesel. Cabe destacar que atualmente se observa uma crescente evolução nos sistemas de gerenciamento e injeção eletrônica para motores Diesel, que passam a poder operar com taxas de compressão mais baixas, e há ainda o uso do infame EGR que usa uma parte dos gases de escape para restringir o fluxo de admissão, ambas as medidas com o intuito de controlar as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx), então de certo modo pode-se dizer que as principais restrições ao uso de válvulas laterais em motores Diesel estão sendo derrubadas.

Mesmo que o mercado automobilístico não venha a se mostrar tão receptivo a uma reintrodução de motores de válvulas laterais, as vantagens no tocante ao peso e volume físico em comparação a motores com válvulas no cabeçote podem até ter algum apelo em aplicações náuticas comerciais (em embarcações de pesca artesanal, por exemplo) e agrícolas, além da menor quantidade de partes móveis ser particularmente atrativa por ter menos pontos propensos a falhas ao operar em condições ambientais mais severas.

quinta-feira, 19 de março de 2015

Clássico: Mercedes-Benz 190D "Ponton"

Não é de hoje que a Mercedes-Benz é reconhecida como uma das maiores referências em motores Diesel veiculares a nível mundial, e um dos modelos que levaram a marca a alcançar tal posição foi o 190D "Ponton". Essa geração foi conhecida pelos códigos W120 e W121, tendo motores de 4 cilindros em linha a gasolina ou Diesel, e o das fotos trata-se de um dos 5469 exemplares do modelo 190D W121 fabricados em 1958, com o motor OM621 de 1897cc que desenvolvia uma modesta potência de 50cv a 4000RPM e torque de 11kgf.m a 2200RPM, com comando de válvulas no bloco e injeção indireta. Originalmente equipado com câmbio manual de 4 marchas, ia de 0 a 100km/h em 30 segundos, com uma velocidade máxima de 126km/h, e mantendo uma velocidade de cruzeiro de 100km/h o motor fica na faixa de 3300RPM, com médias de consumo entre 11 e 14km/l. Se tais valores hoje não impressionam, vale lembrar que o modelo em questão já está beirando os 60 anos...

sexta-feira, 13 de março de 2015

Turbinas a gás: ainda distantes da condição de sucessoras do Diesel

Desde a década de '40 do século passado, as turbinas a gás tem despertado fascínio e sido apontadas como o futuro dos motores de combustão interna. A relação peso/potência, mais favorável em comparação aos motores a pistão, fez com que tivesse rápida aceitação na aviação, e posteriormente viesse a ser adotada também em sistemas de propulsão naval. Apesar de ter se mostrado tecnicamente viável em automóveis como o esportivo Howmet TX e a série de protótipos Chrysler Turbine, e também na motocicleta Y2K, a aplicação em veículos terrestres permanece mais restrita a tanques de guerra, como o M1 Abrams.

Uma turbina com peso de apenas 77kg como a Continental TS325-1 usada no Howmet TX já pode gerar 350cv de potência e 880N.m de torque, valores comparáveis a um motor já na faixa de 500kg como o Cummins ISB5.9 que equipava as caminhonetes Ram, além de ter uma maior elasticidade e poder operar com uma transmissão muito mais simples e também mais leve. A relativa simplicidade de construção de uma turbina, que chega a ter 80% menos partes móveis em comparação a um V8 americano tradicional (60 contra 300), baixo consumo de óleo lubrificante e ausência de vibrações, também soava atrativa. O elevado custo de produção, devido às altas temperaturas operacionais que requerem o uso de materiais especiais para lidar com as altas temperaturas do processo de combustão, já pode ser contornado com o recente desenvolvimento de revestimentos cerâmicos aplicáveis à câmara de combustão.

Na atualidade, o peso e volume contidos fazem com que microturbinas despontem como uma solução para o acionamento de geradores em automóveis híbridos em série (aqueles que tem a tração somente elétrica, com o motor a combustão acionando apenas o gerador, ao contrário dos híbridos em paralelo onde tanto o motor a combustão quanto um ou mais elétricos servem para fins tracionários). A adaptabilidade a combustíveis alternativos também merece algum destaque, visto que uma turbina pode operar com gasolina sem chumbo, querosene, óleo diesel convencional, biodiesel, óleos vegetais e gorduras, além de metanol, etanol e combustíveis gasosos sem a necessidade de uma injeção-piloto ou aditivos promotores de ignição. No caso do etanol, funciona bem até com concentrações em volume inferiores ao mínimo de 80% necessário para em motores a pistão, tanto que um ex-presidente mexicano chegou a conduzir um Chrysler Turbine usando tequila como combustível durante um teste, e o mesmo experimento poderia ser facilmente replicado usando cachaça...

Ainda que à primeira vista uma turbina aparente ser uma solução "milagrosa", há de se considerar outros aspectos. Além do custo de produção elevado, a manutenção não é lá tão barata, e torna-se cada vez mais complicada quando se leva em consideração a série de aperfeiçoamentos necessária para tornar a dirigibilidade de um veículo terrestre com motor de turbina a gás mais próximo do que o público está acostumado. Outro problema é a sensibilidade mais exacerbada à operação em ambientes severos, como pode ser constatado diante da saturação mais intensa do filtro de ar em locais com muita poeira. O risco de danos por ingestão de objetos estranhos (F.O.D. - Foreign Object Damage) tem levado a um ressurgimento no interesse pelos motores Diesel até mesmo na aviação geral...

segunda-feira, 9 de março de 2015

Biodiesel: uma alternativa que poderia ter aplicação mais imediata

Um país com forte vocação agroindustrial, e muito dependente do transporte rodoviário, na teoria deve ser particularmente receptivo a alternativas para diminuir a dependência pelo óleo diesel convencional derivado do petróleo, mesmo com as incoerentes restrições ao uso de motores Diesel em veículos leves como ocorre no Brasil há quase 40 anos. No entanto, uma série de fatores tem se mostrado particularmente desfavoráveis a uma participação mais ampla do biodiesel na matriz energética do transporte comercial no país.

Não seria equivocado atribuir ao cenário político um peso maior nesse contexto, tanto pela constante esquiva diante de qualquer argumento favorável à liberação do Diesel para veículos leves quanto pela atuação da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) impedir um cenário competitivo que acabaria com muitas tetas para o PT e a base aliada seguirem mamando na Petrobras. Restrições à livre comercialização do etanol, do biogás e do biodiesel puro (B100) diretamente do produtor para o consumidor final, ou mesmo para distribuidores e revendedores retalhistas que não tenham autorização da ANP para operar, acabam por contribuir para desacreditar os biocombustíveis ao tornar os preços menos competitivos diante dos combustíveis fósseis, facilitando o achaque praticado pela ANP contra as usinas nos ditos "leilões" de biodiesel. Enquanto isso, cientistas brasileiros exportam tecnologia para produção do biodiesel até para os Estados Unidos. Uma usina em Gilman, Illinois, e outra em Durant, Oklahoma, já incorporam métodos de produção desenvolvidos por pesquisadores da USP sob coordenação do professor Miguel Dabdoub, que trabalha com biodiesel desde 1989.

Outro ponto a ser considerado é o comodismo de grande parte do público brasileiro, que ainda se ilude com as promessas de economia e supostos benefícios ambientais dos carros híbridos, ainda que tenham uma relação custo/benefício menos favorável do que o Diesel. Outros tantos ainda nutrem alguma esperança diante do etanol como uma opção mais sustentável que a gasolina e o próprio óleo diesel convencional, mesmo com a sabotagem institucionalizada pelo atual governo contra o setor sucroalcooleiro e um maior consumo em volume quando comparado com os combustíveis fósseis tanto em motores de ignição por faísca quanto por compressão. Há ainda a percepção equivocada de que os motores Diesel seriam mais "sujos", reforçada pela imagem estereotípica de caminhões e ônibus com motor desregulado soltando uma densa fumaça preta, no entanto os sistemas de injeção e gerenciamento eletrônico mais avançados aplicados à nova geração de motores tornam o processo de combustão mais eficiente e limpo.

Até o gás natural, que ainda apresenta uma disponibilidade mais limitada fora dos grandes centros, é às vezes apresentado de forma antagônica ao Diesel, apesar de apresentar ainda um manejo mais complexo e depender da ignição por faísca ou de alguma injeção-piloto de um combustível que sofra auto-ignição ao operar no ciclo Diesel. Para operadores comerciais que hoje encontram uma disponibilidade mais limitada de veículos leves movidos a gás natural direto de fábrica, principalmente taxistas, há ainda o problema da perda de garantia ao ter o veículo convertido por empresas que não tenham a homologação do fabricante, e ainda as burocracias dos testes hidrostáticos dos cilindros de gás que acabam tirando os veículos de circulação por mais tempo para manutenção. Nesse caso, o Diesel seria uma opção mais prática, e o biodiesel viria a atender à necessidade de um combustível mais limpo e menos afetado pela volatilidade dos preços do petróleo.

O biodiesel tem a vantagem de ser produzido a partir de uma infinidade de óleos vegetais, possibilitando a seleção de matérias-primas mais adequadas às diferentes realidades regionais do país, e também gorduras de origem animal, com destaque para o sebo bovino proveniente do processamento industrial de carnes que já é usado em 15% da produção nacional de biodiesel. Até óleo de fígado de peixe pode ser utilizado, o que seria uma boa alternativa para o uso em embarcações de pesca artesanal, e apesar da escala de produção muito reduzida já aproveitaria um material antes considerado um resíduo em função do valor comercial irrisório. Outra opção relativamente fácil de implementar visando a obtenção de matéria-prima para a produção de biodiesel seria o cultivo de algas oleaginosas, valendo-se da experiência já desenvolvida em função da criação de ostras nas "fazendas marinhas" de Florianópolis.

Não resta dúvidas de que o biodiesel é uma alternativa tecnicamente viável e racional, cuja aplicação em larga escala no Brasil só encontra impedimentos de ordem meramente administrativa.

sábado, 7 de março de 2015

"Disparos" de motor: uma ocorrência cada vez mais incomum

Houve uma época em que os motores Diesel apresentavam, apesar da superioridade técnica em muitos outros aspectos, um inconveniente muito peculiar que era a maior propensão a sofrer um "disparo". A própria natureza da ignição por compressão, associada a algumas especificações antigas de óleos lubrificantes que apresentavam ponto de fulgor (temperatura mínima para liberação de vapores inflamáveis) mais baixo e à ausência de uma borboleta de admissão (throttle-plate), acabavam por favorecer a ocorrência dessa situação que se mostra potencialmente perigosa não só para o operador mas também para a durabilidade do equipamento, principalmente se ocorrer sucção (e combustão) do óleo lubrificante.

A grosso modo, pode-se definir um "disparo" de motor como a aceleração descontrolada e mantida indefinidamente enquanto a admissão de ar e o fluxo de combustível permanecerem desimpedidos. A princípio o corte do fornecimento de combustível à bomba injetora já seria suficiente para conter um "disparo", mas alguns vapores do cárter que são admitidos através da válvula blow-by (também conhecida por "válvula anti-chama") presente na ventilação positiva do cárter (PCV - Positive Crankcase Ventilation - redirecionamento dos vapores do cárter para o coletor de admissão ao invés de serem lançados na atmosfera por um "respiro" simples) podem vir com gotículas de óleo lubrificante em suspensão se a filtragem não ocorrer de forma adequada devido a alguma falha na blow-by e sofrerem auto-ignição, principalmente se já estiver contaminado com combustível que tenha escorrido por folgas entre a camisa do cilindro e o pistão num motor mais desgastado. Uma recomendação até certo ponto óbvia, mas que influi diretamente na redução dos riscos de um "disparo", é nunca exceder a quantidade máxima de óleo recomendada, evitando um aumento na pressão do óleo e por conseguinte uma fissura em alguma junta de cabeçote abrindo passagem para uma quantidade de óleo esguichar dentro da câmara de combustão ou um fluxo excessivo de gotículas de óleo pela ventilação positiva do cárter.

Em caso de "disparo" não adiantaria nem tentar "matar" na embreagem no caso de um veículo com câmbio manual, e o melhor a se fazer é obstruir a admissão de ar com um material rígido para "afogar" o motor (até há quem o faça com um pano encharcado). Em alguns sistemas de propulsão naval e equipamentos estacionários com motor Diesel e acoplamento direto, há um "flap de emergência" que nada mais é do que uma borboleta de admissão regulada manualmente para restringir o fluxo de ar, permitindo a rápida parada do motor para análise das causas e eventuais reparos que venham a se fazer necessários após a ocorrência. O mesmo dispositivo também pode ser adaptado a veículos, valendo-se de uma alavanca ou de um botão semelhantes aos que eram usados para acionar o "afogador" em automóveis e motocicletas com motor do ciclo Otto equipados com carburador. Alguns motores Diesel veiculares mais recentes incorporam uma borboleta de admissão, diminuindo consideravelmente os riscos de um "disparo" além de proporcionar um efeito de freio-motor mais próximo do encontrado em motores do ciclo Otto.

A presença maciça do gerenciamento eletrônico na geração mais recente de motores Diesel veiculares influi até certo ponto numa menor incidência dos "disparos", pois com parâmetros cada vez mais precisos dos controles de injeção foi viabilizada uma redução na temperatura média do processo de combustão mediante taxas de compressão mais baixas, que acabam por depender de uma estratificação mais intensa do combustível de modo a ampliar a superfície de contato com o ar, bem como de uma fase de injeção mais complexa com a ocorrência de múltiplas injeções durante o mesmo ciclo de combustão. Basicamente, o uso de taxas de compressão mais baixas diminuem as pressões internas na câmara de combustão, levando a um menor aquecimento do ar admitido, e com uma pré-injeção uma parte do combustível ao ser queimada já libera uma quantidade mais intensa de calor de modo a facilitar a auto-ignição durante a injeção principal (que também pode ser dividida numa sequência de injeções), e a pós-injeção pode ser aplicada tanto para manter o funcionamento mais suave quanto manter a temperatura dos gases de escape em parâmetros adequados para manter a "regeneração" (auto-limpeza) do filtro de material particulado (DPF - Diesel Particulate Filter).

O processo de combustão mais frio em alguns motores Diesel modernos já se torna um empecilho para o uso de alguns combustíveis alternativos, mais notadamente óleos vegetais puros (que, não custa nada lembrar, não são o famoso biodiesel), e também dificulta uma auto-ignição de vestígios de óleo lubrificante eventualmente tragados para dentro da câmara de combustão, principalmente ao lembrarmos que muitos óleos modernos de base sintética ou semi-sintética apresentam ponto de fulgor mais alto. É importante frisar, ainda, que a atual geração de dispositivos de controle de emissões também é vulnerável a danos decorrentes de um "disparo" do motor, e portanto um motivo a mais para que sejam aplicadas medidas de segurança destinadas a impedir esse fenômeno. Resíduos de óleo lubrificante que eventualmente venham a se acumular no escapamento após serem admitidos durante um "disparo" e sofrerem uma combustão incompleta podem vir a não vaporizar adequadamente, e provocam um maior risco de entupimentos no DPF devido a uma maior aderência da fuligem dentro do núcleo do referido filtro, prejudicando o fluxo dos gases de escape e o próprio processo de "regeneração".

O crescente interesse pelo câmbio automático também pode ser apontado como uma razão a mais para se investir em controle e prevenção dos "disparos", visto que os resultados ainda mais imprevisíveis em função do menor controle que o operador tem do acoplamento entre motor e câmbio para tentar parar o veículo com o mínimo de segurança e controlar a situação. Inclusive, até alguns anos atrás muitos automóveis oferecidos no mercado europeu tinham a opção pelo câmbio automático restrita a versões com motor do ciclo Otto, mesmo que estes não estivessem totalmente livres da possibilidade de ocorrer um "disparo" no caso do cabeçote superaquecer o suficiente para manter a auto-ignição da mistura ar/combustível simplesmente pelo contato com a superfície que ainda retivesse calor residual do ciclo de combustão anterior e a borboleta de admissão permanecesse travada aberta por qualquer razão.

De qualquer modo, apesar de ainda ser apontada por alguns sensacionalistas de plantão visando provocar temores descabidos em uma parte do público ainda indecisa diante do debate acerca de uma eventual liberação do Diesel em veículos leves sem distinções por capacidade de carga, passageiros ou tração, a ocorrência de "disparos" de motor está caminhando a passos largos para se tornar cada vez mais incomum, e portanto o Diesel segue se firmando não apenas como uma alternativa econômica mas também perfeitamente segura para atender às necessidades não apenas de profissionais do volante mas também para o uso em veículos particulares.

quarta-feira, 4 de março de 2015

Ford F-250: algumas opções para substituir o V6 a gasolina

Atendendo a pedidos, algumas considerações sobre repotenciamentos na Ford F-250.

Para alguns, a idéia de comprar uma caminhonete originalmente a gasolina e fazer a conversão para Diesel por conta própria pode parecer atrativa, tendo em vista os preços mais convidativos no mercado de usados. Há até quem crie esperanças em torno de um eventual incremento no valor de revenda, mas em se tratando de uma adaptação que fuja demais às especificações da versão Diesel original de fábrica é pouco provável que isso venha a ocorrer, apesar do consumo mais contido ainda ser um bom pretexto para levar o projeto adiante. No caso da Ford F-250, entre '98 e 2002 o modelo chegou a ser oferecido com o motor Essex V6 de 4.2L, com potência de 205cv e torque de 35,7kgf.m, e para quem preferisse um turbodiesel havia inicialmente a opção pelo motor Cummins B3.9 (também conhecido entre entusiastas como "4BT") de baixa rotação com 4 cilindros em linha num rating de 141cv e 51kgf.m, que já em meados de '99 passou a ser exclusivamente à versão Superduty quando o motor MWM Sprint 6.07TCA de alta rotação com 6 cilindros em linha, 180cv e 51kgf.m passou a ser oferecido.
Se for escolhido um exemplar com a carroceria aberta a burocracia é bem mais simples, mas alguns exemplares "cabinados", como os transformados pela Tropical Cabines no modelo Tropiclassic que acaba ficando mais semelhante a um sedã anabolizado, podem ser mais difíceis de regularizar caso venham a ser convertidos para Diesel, basicamente devido à má-vontade de burocratas no Detran. A capacidade de carga nominal, no entanto, já credencia o modelo para o Diesel no mercado brasileiro. Nessa etapa da compra, caso o veículo tenha o compartimento de carga fechado, é importante checar a documentação para assegurar que esteja registrado como da espécie "uso misto/camioneta", o que já deve facilitar a obtenção da autorização prévia para alteração de características (nesse caso, o motor e o combustível). Outras "duplagens" bastante populares, em que o compartimento de carga fique totalmente integrado à cabine a exemplo do que ocorre nos sport-utilities e vans, não se tornariam um empecilho para a regularização.

Passados os trâmites burocráticos, chega a hora de pensar em qual seria o motor com a melhor relação custo/benefício, e de fato não faltam opções para atender a usuários com diferentes perfis, e mais ou menos dispostos a fazer modificações em outros sistemas como câmbio, freios e suspensão. Convém salientar, no entanto, que fica mais fácil documentar a alteração quando a diferença na potência entre os motores seja igual ou inferior a 10% para mais ou para menos. Apesar de tal regra ser apenas mais uma das tantas incoerências burocráticas brasileiras que se sobrepõem a qualquer argumento com um embasamento técnico concreto, não é impossível de ser burlada, principalmente diante da massificação do turbocompressor nos motores Diesel veiculares. Certa vez, na primeira metade de 2005 quando ainda vigorava a Euro-2, eu e um amigo fomos a uma concessionária Nissan na região metropolitana de Florianópolis, e o vendedor que fez as honras da casa relatou que o motor MWM Sprint 4.07TCA de 2.8L, 132cv e 34,7kgf.m (que não deixa de ser basicamente uma versão do 6.07 com 2 cilindros a menos) usado na Nissan Frontier e na Nissan XTerra à época podia ser alterado para desenvolver 180cv apenas com uma alteração na bomba injetora, e certamente os 4,5cv que faltariam para chegar a 184,5cv (e portanto 10% a menos que a potência do Essex V6 original da F-250) seriam facilmente obtidos com um filtro de ar corretamente dimensionado (em último caso vale até um daqueles filtros "esportivos" que viraram modinha entre os xunileiros). Nada impediria, ainda, que alguém com a intenção de adaptar um 4.07 na F-250 declarasse no Detran que o motor tivesse uns 185cv mesmo que estivesse sem qualquer alteração.

De fato o MWM Sprint 4.07TCA não é uma opção inteiramente desprezível, apesar do torque ligeiramente inferior ao do V6, e até não comprometeria a durabilidade do câmbio Mazda M5R2-OD original da F-250. A dirigibilidade não ficaria tão comprometida, e até alguma capacidade de reboque poderia ser preservada, considerando que o mesmo motor era usado em caminhões Agrale com peso bruto total de 6 toneladas, e as versões mais antigas da F-250 brasileira tinham capacidade máxima de tração (soma do peso bruto total com a capacidade de reboque homologada pelo fabricante) de 5,5 toneladas. Tem a vantagem de ser um motor relativamente fácil de ser encontrado e a custos menores que os motores turbodiesel originalmente encontrados na F-250, tendo em vista que foi usado na Chevrolet S10 até 2011 (atualizado em meados de 2005 quando entrou em vigor a Euro-3, incorporando injeção eletrônica common-rail e sendo renomeado como 4.07TCE, desenvolvendo 140cv e 36kgf.m) e ainda hoje é produzido regularmente, equipando versões de especificação militar do Agrale Marruá tanto em versões com injeção mecânica quanto eletrônica, e portanto a disponibilidade de peças de reposição não seria um problema ao menos durante os próximos 15 anos. Não se pode esquecer que, apesar de já proporcionar alguma economia de combustível em comparação ao V6 original a gasolina, ainda estaria sendo operado com menos folga que o 6.07 que foi oferecido regularmente na F-250, e portanto alguma eventual vantagem diante deste último seria mais ínfima.

Para quem ainda esteja disposto a usar um motor de 4 cilindros e alta rotação numa F-250, há outras opções interessantes e facilmente disponíveis, como o FPT/Iveco F1C de 3.0L usado no Iveco Daily e na versão brasileira do Hyundai HD78, um motor moderno com comando de válvulas duplo no cabeçote (DOHC) e 16 válvulas, além da injeção eletrônica common-rail, com ratings de 146cv e 36kgf.m ou 170cv e 40kgf.m que já se mostram suficientes para a F-250 sem depender de alterações no câmbio ou diferencial para proporcionar uma dirigibilidade adequada. Há ainda um rating de 170cv e 45kgf.m, mas nesse caso já seria mais recomendável considerar a substituição do câmbio pelo mesmo usado no Iveco Daily, principalmente para evitar maiores dificuldades no acoplamento entre o novo motor e o câmbio Mazda original da F-250.

Há quem prefira motores de baixa rotação, e nesse caso os MWM série 229 são uma opção quase "universal" entre o público brasileiro. Os mãos-de-vaca de plantão poderiam até se dar por satisfeitos com um de 3 cilindros (D229-3), que chegou a equipar originalmente alguns caminhões Agrale 1600 e 1800 entre as décadas de '80 e '90 e foi muito popular para adaptações nas caminhonetes Ford F-1000 e Chevrolet C-10/A-10 e C-20/A-20 durante a década de '80, embora a versão de 4 cilindros (D229-4) fosse oferecida pela Ford na F-1000 até '95 em versões aspiradas e a partir de '89 também com turbo, enquanto a Chevrolet equipava a D-20 inicialmente com o motor Perkins 4.236 e posteriormente com o Maxion S4 naturalmente aspirado e o S4T com turbo. Outro motor que pode ser levado em consideração é o MWM 4.10, usado na F-1000 a partir de '96 até o final da produção em '98. Para quem prefira um motor de baixa rotação, no entanto, a substituição do câmbio é muito recomendável, tendo opções como o ZF S5-420 ou os Eaton FSO 4405 e 4505. Quem quisesse radicalizar e jogar um 6 canecos como o MWM série 229 (D229-6) ou o 6.10 debaixo do capô da F-250 até poderia, mas já seria melhor pensar em reforçar a suspensão dianteira e algumas alterações nos suportes do motor também se tornariam essenciais.

Em se tratando de trocar o motor da F-250 a gasolina por um Diesel, seria até de se estranhar se alguns motores Cummins não fossem mencionados. Além do B3.9, outro motor adaptável com facilidade é o ISF2.8 de alta rotação atualmente usado nas versões Euro-5 de F-350 e F-4000. Para quem prefere um motor de baixa rotação com a injeção eletrônica common-rail, além do ISB3.9 há o ISB4.5 e o ISF3.8, que se destaca pela relativa leveza diante de outras opções da mesma categoria. Para quem quer radicalizar, também não se pode esquecer o B5.9 (ou 6BT), ISB5.9 e ISB6.7 usados nas Dodge Ram, e muito populares para adaptação nas versões americanas da F-Series/SuperDuty (F-250/F-350/F-450/F-550) devido à superioridade em relação aos PowerStroke originalmente usados na terra do Tio Sam. Mesmo o PowerStroke 7.3 que não foi tão problemático é às vezes substituído por proprietários interessados na maior oferta de opções para incrementar o desempenho dos Cummins, e no caso do 6.0 os problemas do projeto já motivam a substituição. Naturalmente, a brutalidade do "6 canecos" demandaria alterações, não só nos suportes do motor mas também na suspensão dianteira para lidar com o acréscimo de peso, e outro câmbio também seria extremamente recomendável.

De um modo geral, todo engine swap é um projeto complexo, e dificilmente um retorno do investimento seria extensivo ao valor de revenda. Quem se disponha a trocar o motor a gasolina por um Diesel deve ter isso sempre em mente, pesando as prioridades e por quanto tempo pretenda permanecer com o veículo. No entanto, diante do atual cenário de instabilidade nos preços do etanol, da gasolina e do óleo diesel convencional, pode-se dizer que a aptidão dos motores Diesel a experiências com combustíveis alternativos se torna convidativa, e mesmo que a adaptação fugisse demais aos padrões de uma versão original de fábrica ao menos tenderia a sofrer uma depreciação menor que a de um exemplar que permanecesse com o motor original a gasolina.