Veículos ‘deixam perder’ dois terços do combustível: como pode a indústria automóvel reduzir o desperdício?

Os nossos veículos a combustão são eficientes o suficiente?

Os motores funcionam queimando gasolina ou diesel, convertendo a energia térmica resultante em energia mecânica, que é usada para impulsionar o veículo: no entanto, apenas 50% da potência fornecida é convertida em energia mecânica, sendo o resto dissipado na forma de calor. Depois, nem toda a energia mecânica é entregue às rodas, sendo que quase 30% é perdida devido ao atrito.

Assim, contas feitas, a energia real utilizada para movimentar o veículo equivale a aproximadamente 30% da energia total fornecida pelo combustível. Um desperdício que pode ser combatido. Como?

Num motor a combustão, uma mistura de combustível e ar é queimada na câmara de combustão, o que faz aumentar o volume de gás na câmara: a pessão empurra o pistão para baixo. Este está ligado à cambota, que converte o movimento vertical do pistão num movimento rotacional, que depois é transferida para a transmissão mecânica, incluindo a caixa de velocidades, e depois para as rodas.

Várias válvulas do motro abrem e fecham, permitindo aos gases residuais saírem e entrar uma nova dose de ar e combustível. Entre 40 e 50% da energia térmica é convertida em energia mecânica – o resto é desperdiçado, descarregado pelos gases quentes do escape e pelo radiador, que mantém o motor fresco. Ou seja, através de melhorias da combustão e instalação sistemas de recuperação de energia, pode-se aumentar a quantidade de energia convertida e reduzir o consumo de combustível em quase 30%.

E o atrito? Um termo aplicado à força que atua na resistência ao movimento entre dois objetos em contacto um com o outro. Essencialmente, quando dois objetos são deslizados (ou friccionados) juntos, a força de resistência resultante ocorre devido ao atrito, o que leva à perda de energia através do calor. Num carro, isso acontece entre as partes móveis do motor e a transmissão mecânica.

As perdas de energia mais significativas ocorrem ao redor do pistão (aproximadamente 45% das perdas); seguido pelas ligações entre biela, cambota e bloco de cilindros (aproximadamente 30%); e ao redor das válvulas (aproximadamente 10%). Por último, os 10% restantes são perdidos devido a outros acessórios do motor.

A energia mecânica útil do motor é ainda mais limitada por perdas na transmissão mecânica, causadas principalmente pelo atrito entre as engrenagens. Em última análise, todas essas perdas resultam num desperdício de cerca de 30% da energia mecânica fornecida pelo motor de combustão em condições médias de operação do veículo.

Assim o que pode ser feito?

Como cerca de 30% do combustível de um carro é usado para superar o atrito entre as suas partes mecânicas móveis, a redução dessas perdas pode resultar em economias substanciais de combustível. Assim, deve-se olhar para os elementos expostos ao atrito para discutir melhorias. Os componentes do motor e da transmissão já são lubrificados com óleo, que é inserido entre as superfícies para evitar atrito e desgaste.

Há duas soluções: melhoria dos lubrificantes ou melhoria das próprias superfícies. Neste particular, podem-se criar novos revestimentos, principalmente à base de carbono, que protegem as superfícies em contacto e resultam em menor atrito. As superfícies podem ainda ser texturizadas com uma rede de orifícios para permitir uma lubrificação mais eficaz.

Um estudo do Institut Pprime em Poitiers apontou que o atrito de alguns tipos de contato pode ser reduzido em 50% através do uso de texturização de superfície. Num veículo a combustão, a nova tecnologia pode reduzir as perdas de energia por atrito em 50 e 60% a médio prazo, o que pode conduzir a 15% menos consumo de combustível. Se combinados com motores melhorados, veículos mais leves e pneus mais estreitos, essa economia pode atingir os 50%. No entanto, a expansão dos SUV no mercado automóvel indica que não é esse o caminho escolhido pelos fabricantes.