MATÉRIA TÉCNICA

USO DE ELASTÔMEROS EM VEÍCULOS ELÉTRICOS E HÍBRIDOS

Autor: Luis A. Tormento

Hoje os inventores de automóveis estão mais propensos a produzir veículos ecológicos, tendo em mente a redução dos combus� veis fósseis; provavelmente estão procurando uma fonte renovável de energia para os veículos.

Desde 2010, opções alterna� vas de trem de força como veículos elétricos com bateria (BEV’s) e veículos elétricos híbridos plug-in (PHEV’s) começaram a penetrar no mercado automo� vo, enquanto as agências federais aumentaram os inves� mentos em veículos elétricos/híbridos e tecnologias de baterias.

A aceitação de EV’s con� nua a aumentar à medida que os padrões de emissão de CO2 impulsionam o aumento da eletrifi cação e da hibridização. Até 2030, espera-se que a venda de veículos de propulsão eletrifi cada a� nja ou supere a de motores de combustão interna em países desenvolvidos. A eletrifi cação de veículos oferece uma variedade de oportunidades para plás� cos avançados e compostos poliméricos nas seguintes áreas:

Hibridização

• Impactos no projeto: a proliferação de sistemas de baterias de veículos com densidade de energia mais alta cria uma necessidade de maior proteção dos ocupantes contra riscos de incêndio. Oportunidades para plás� cos avançados e compósitos poliméricos, polímeros retardadores de chama, incluindo adesivos e tecidos, que podem ajudar a reduzir o risco de propagação de incêndios.

• Termoplás� cos projetados, que podem atender à crescente demanda por conectores e caixas elétricas, podem ser projetados para suportar o alto calor e as correntes elétricas geradas pelos VEs. O Chevrolet Volt 2016 apresentava uma bateria totalmente plás� ca que permi� a uma redução de peso de 15% em comparação com o design anterior da placa de aço.

A bateria totalmente plás� ca também apresenta um novo design de circuito, que aumenta a segurança da bateria reduzindo o risco de curto circuito. Sistemas Propulsores

• Projetos para casos de impactos (colisões) – os sistemas e materiais a� vos ou passivos de gerenciamento térmico e proteção contra impactos são projetados para aumentar a segurança dos passageiros, a efi ciência da bateria e a vida ú� l da bateria de veículos híbridos e elétricos.

• Oportunidades para plás� cos avançados e compósitos poliméricos - os VE’s têm requisitos de refrigeração diferentes dos motores de combustão interna, o que pode tornar obsoletos certos � pos de frentes de veículos e pára-choques dianteiros, criando assim, oportunidades para novos projetos avançados de veículos com frente baseadas em plás� co.

• Polímeros leves, resistentes à corrosão e termicamente condutores, incluindo adesivos, conjuntos de baterias e separadores de íons de lí� o, podem melhorar a segurança do veículo e aumentar a vida ú� l da bateria. Separadores avançados de bateria à base de polímero para baterias de íon de lí� o podem aumentar a energia da bateria em até 30%, manter a estabilidade da temperatura e estender o alcance do EV com uma única carga.

Sistemas avançados de proteção de baterias à base de polímeros podem proteger as baterias do veículo durante eventos de impacto.

Veículo elétrico x combustível

A poluição crescente no mundo moderno se tornou uma séria preocupação, possibilitando aos carros elétricos serem um grande alívio. E, de acordo com pesquisas, os carros elétricos são melhores para o meio ambiente: o veículo a combus� vel emite gases prejudiciais como dióxido e monóxido de carbono, além de derivados de enxofre devido à gasolina ou diesel.

Porém, os veículos elétricos produzem menos gases de efeito estufa e menos poluição do ar do que a gasolina. É por isso que o interesse em comprar um veículo elétrico está aumentando, e é importante saber como esses veículos impactam a natureza.

De acordo com a pesquisa da Agência Europeia de Energia, as emissões de carbono de um carro elétrico são de 17% a 30% mais baixas do que as de um carro à gasolina ou diesel. Quando a eletricidade de baixo carbono é usada (tabela 1), as emissões da geração de eletricidade melhoram.

Tabela 1 – Tipos de fontes elétricas de baixo carbono.

Hidroelétrica

Eólica

Solar

Mares

Bagaço de cana

Madeira

Todas as previsões indicam que as baterias de íons de lí� o serão a solução padrão para carros elétricos nos próximos dez anos e, portanto, as principais substâncias necessárias serão os elementos químicos grafi te, cobalto, lí� o, manganês e níquel - e estes componentes farão parte do sistema elétrico, aumentando consideravelmente o peso do veículo; consequentemente algumas peças metálicas serão subs� tuídas por plás� cos estruturais e algumas peças de borracha deverão ser modifi cadas ou subs� tuídas, como detalhamos a seguir:

1) Pneumáticos

Os veículos elétricos possuem torque instantâneo, o que signifi ca que eles aceleram no segundo em que você pisa no pedal. No entanto, o alto torque instantâneo dos veículos elétricos também pode aumentar o desgaste. Além da boa aderência, o composto de borracha usado para pneus EV também precisa de baixa resistência ao rolamento.

Pneus para veículos elétricos carregam uma carga mais pesada e têm que suportar alto torque instantâneo, levando a um maior desgaste dos pneus. Por isso, precisamos de pneus com construções mais fortes e compostos de borracha mais robustos.

Maior massa e maior inércia signifi cam maior distância de frenagem, por isso damos ênfase especial à aderência ideal. Com alto torque instantâneo, peso aumentado, demanda por um longo alcance e emissões mais baixas, vem uma necessidade ainda maior de resistência mínima ao rolamento, de modo que os pneus para carros elétricos ofereçam uma rodagem mais suave e mais efi ciente em termos de energia e de baixo impacto.

Assim, algumas caracterís� cas são essenciais no desenho dos pneumá� cos para veículos elétricos:

Pneus de baixo atrito para veículos elétricos

A resistência ao rolamento de um pneu assume uma importância ainda maior para carros elétricos. Menor resistência ao rolamento signifi ca maior autonomia elétrica e maior efi ciência, ao mesmo tempo em que contribui para a sustentabilidade geral do carro. Um composto de alta tecnologia fornece conexões robustas entre a sílica e a borracha. Isso permite uma adaptação ideal às diferentes condições da estrada, o que melhora a resistência ao rolamento e o consumo do pneu.

Aderência ideal para distâncias de travagem EV mais curtas

Mais peso também signifi ca maior distância de frenagem. Um bom pneu pode compensar isso- por isso é importante usar o melhor composto de borracha possível, com adi� vos de aderência para melhorar o desempenho de frenagem, mesmo para EV’s mais pesados.

Pneus de baixo ruído para veículos elétricos

Na ausência de ruído do motor, os pneus de baixo ruído contribuem para uma experiência de condução suave e silenciosa, reduzindo a quan� dade de ruído que os pneus transferem para o interior do veículo. Algumas empresas como a Con� nental desenvolveram compostos baseados em SSBR com modifi cações estruturais, concebidas para reduzir o ruído interior em todas as super� cies da estrada, proporcionando um maior conforto. Ajudam a reduzir o ruído interno do veículo em até 9 dB(A), dependendo do � po de veículo, sua velocidade e a super� cie da estrada.

Compostos robustos para suportar o torque do carro elétrico

Os veículos elétricos possuem torque instantâneo, o que signifi ca que eles aceleram no segundo em que você pisa no pedal. No entanto, o alto torque instantâneo dos veículos elétricos também pode aumentar o desgaste dos pneus. Além da boa aderência, o composto de borracha usado para pneus EV também precisa ter baixa resistência ao rolamento.

Proteção, cuidados e manutenção de pneus de carros elétricos

Para aumentar a longevidade dos pneus EV, a manutenção é especialmente importante. Tal como acontece com outros pneus, a pressão de ar dos veículos elétricos deve ser checada/ajustada regularmente. O alinhamento correto das rodas reduzirá o desgaste dos pneus e deverá ser verifi cado a cada seis meses, ou antes, caso um meio-fi o, buraco ou outro obstáculo seja encontrado.

Resumindo, os pneumá� cos para veículos elétricos precisam possuir: • Maior resistência ao rolamento • Maior durabilidade • Menos barulho • Leveza

©DIVULGAÇÃO

Pneu Goodyear para carro elétrico.

2) Mangueiras e outros componentes

Veículos totalmente elétricos (EVs) usam apenas energia elétrica da rede; não possuem motor de combustão interna e não u� lizam nenhum � po de combus� vel líquido; não precisam de fl uido de radiador, correias dentadas, fi ltros de combus� vel, óleo ou trocas de óleo. Veículos elétricos também requerem muitas das mesmas mangueiras, conexões de mangueiras e conjuntos do ar-condicionado e linhas de freio, u� lizadas em veículo tradicional.

3) Gaxetas

Em veículos elétricos, juntas e vedações são usadas em sistemas de bateria. As baterias nos veículos são colocadas dentro de painéis que compreendem o compar� mento superior e inferior. Juntas ou vedações são usadas para separar essas seções e evitar a entrada de par� culas e líquidos nessas seções do alojamento.

4) Uso de Polímeros em veículos elétricos

Os engenheiros automo� vos mudaram gradualmente as especifi cações para polímeros avançados com isolamento elétrico, obje� vando subs� tuir peças metálicas,

À medida que os componentes eletrônicos automotivos estão se tornando menores e mais compactos, os polímeros avançados estão encontrando maneiras de substituir os tradicionais de engenharia, como as poliamidas padrão sulfureto (PPS). E a poliamida 66 (PA 66) PPA tem a capacidade de manter suas propriedades mesmo em ambientes úmidos, proporcionando assim uma estabilidade térmica superior. Ela também tem uma maior resistência a uma ampla gama de produtos químicos, como fluido de freio. Os fabricantes que desenvolvem uma abordagem de nível de sistema em veículos elétricos estão apresentando novas possibilidades. Por exemplo, a combinação exclusiva de atributos avançados de polímero está aprimorando o isolamento do fi o magné� co e os reves� mentos de slot em veículos elétricos híbridos plug-in (PHEVs), elétricos (EVs) e elétricos híbridos (HEVs).

Polímeros avançados oferecem vantagens na fabricação de veículos elétricos, cujo peso mais leve proporciona maior efi ciência energé� ca; e os plás� cos têm a capacidade de fornecer alta resistência ao impacto e redução de rupturas.

As borrachas de silicone, o TPV e TPE, estão sendo cada vez mais u� lizados em vedações e isoladores, devido à fácil reciclabilidade em relação à borracha vulcanizada.

Referências

1. WWW.GOODYEAR.COM 2. WWW.CONTINENTAL.COM 3. WWW.HANCOCK.COM 4. WWW.TESLA.COM 5. HTTPS://WWW.SCIENCEDIRECT.COM/SCIENCE/ARTICLE/ABS/PII/

S1350478916303579#:~:TEXT=’IN%20ELECTRIC%20VEHICLES%2C%20

GASKETS%20AND,LIQUIDS%20INTO%20THESE%20HOUSING%20

SECTIONS. 6. HTTPS://WWW.EESI.ORG/PAPERS/VIEW/PLUG-IN-ELECTRIC-VEHICLES-2014 7. NEW ELASTOMERS FOR THE NEXT GENERATION OF EVS, LUDOVICA CALIANO,

PH.D. EMEAF MARKET DEVELOPER BUTYL POLYMERS EXXONMOBIL CHEMICAL 8. USING CARBON BLACK TO MEET THE DESIGN CHALLENGES OF EV

APPLICATIONS, DR J HALLETT, DR L TUNNICLIFFE, ADYTIA BIRLA 9. THE ELECTRIC VEHICLE REVOLUTION AND SYNTHETIC RUBBER - ASIA

PETROCHEMICAL INDUSTRY CONFERENCE 2019 - ELIZABETH LOW, EDITOR &

PRICING SPECIALIST BUTADIENE AND DERIVATIVES PETROCHEMICALS ASIA