Edição 36 - Jul/2011 - Uma revista:
A invasão do etanol
O etanol chega de vez no segmento de pesados. Conheça a história e os motores desenvolvidos para este combustível Common Rail na prática Confira a parte 2, que aborda diagnóstico e soluções para reguladores de pressão e injetores
Scania P 270 Desenvolvido especialmente para o mercado brasileiro este semipesado promete soluções
EDITORIAL
EXPEDIENTE
2 DIRETOR GERAL Cassio Hervé
REPARADOR DIESEL | JULHO DE 2011
Reparadores Pioneiros
DIRETOR COMERCIAL Eduardo Foz SECRETÁRIA Solange Ferreira Roberto GERAÇÃO DE CONTEÚDO Cassio Hervé Marco Antônio Silvério Jr. Bruna Paranhos Ernesto de Souza Murillo Miranda COMERCIAL Aliandra Artioli aliandra.artioli@oficinabrasil.com.br Carlos Souza carlos.souza@oficinabrasil.com.br Ernesto de Souza ernesto.souza@oficinabrasil.com.br Shelli Braz shelli.braz@oficinabrasil.com.br PRODUÇÃO Assistente - Arnaldo Morelli producao@oficinabrasil.com.br FINANCEIRO Gerente - Junio do Nascimento Assistente - Mariana Tarrega Auxiliar - Rodrigo Castro financeiro@oficinabrasil.com.br GESTÃO DE PESSOAS Daniela Accarini rh@oficinabrasil.com.br ASSINATURA E DATABASE Gerente: Mônica Nakaoka monica.nakaoka@oficinadireta.com.br Coordenador: Alexandre P. Abade alexandre.abade@oficinadiretal.com.br Assistente: Giovana Consorti giovana.consorti@oficinadireta.com.br CENTRAL DE ATENDIMENTO AO LEITOR Luana Cunha e Talita Araújo De 2ª a 6ª, das 8h30 às 18h Tels.: (11) 2764-2880 / 2881 leitor@oficinabrasil.com.br PRÉ-IMPRESSÃO E IMPRESSÃO Gráfica Oceano
Etanol? É mesmo contraditório. Na capa de um caderno chamado Reparador Diesel, um alerta para a invasão do etanol. E mais, com um caminhão trazendo o logo Ethanol Bi-fuel. Fiquem tranquilos, ainda não passaremos a chamar esta edição de Reparador Etanol e o tanque não poderá ser abastecido com etanol, Diesel ou a mistura dos dois em qualquer proporção. O que está acontecendo vai um pouco além e está bem detalhado na matéria que começa na página 12. O que gostaríamos de mostrar é como, às vezes, a evolução acontece com um pé no passado, ou melhor, na oficina. Há muitos anos foram feitas as primeiras conversões de motores ciclo Diesel para Otto, visando o uso de etanol nos caminhões que atuavam nos canaviais. O motor tinha funcionamento irregular, não possuía nenhuma força e o consumo era estratosférico.
Hoje, as montadoras desenvolvem motores para funcionar com etanol a partir dos blocos dos motores Diesel. Sofisticaram o trabalho dos mecânicos! Claro, com um desenvolvimento muito mais criterioso, mas a questão é que havia lógica no pensamento dos pioneiros nessa tarefa. Então fique atento, as ‘gambiarras’ ou melhor ‘soluções’ que criamos hoje na oficina podem se tornar um avanço tecnológico no futuro. Boa leitura! Marco Antonio Silvério Jr.
Tiragem desta edição: 20 mil Distribuição nos Correios por meio de qualificado database: 19.172 O Oficina Brasil e o Caderno Reparador Diesel oferecem garantias exclusivas para total segurança do investimento dos anunciantes: Auditoria IVC (Instituto Verificador de Circulação) e BDO Trevisan (custos com distribuição).
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Scania lança caminhão para o segmento semipesado
P 270 4x2 Informações Técnicas: Peso Bruto Total (PBT) – 18,2 toneladas Peso Bruto Total Combinado (PBTC) – 45 toneladas Carga Máxima Total (CMT) – 66 toneladas Diferencial – R 780
A Scania apresentou seu modelo exclusivo para o mercado de caminhões semipesados brasileiro, o P 270, veículo desenvolvido especialmente para aplicações, como carga seca, caçamba, frigoríficos, tanque e sider/baú. O veículo é equipado com motor de 9 litros e 270 cavalos de potência. O semipesado Scania tem como principais diferenciais alto torque, conforto para o motorista, economia de combustível e elevado valor de revenda. O P 270 tem duas configurações de roda (4x2 e 6x2), duas opções de cabine - a CP 14 (sem leito) e a CP 19 (com leito). Além de quatro possibilidades de entre eixos, o que permite a montagem de implementos com diferentes comprimentos para transportar da melhor forma cargas densas ou volumétricas. Como opcionais, os veículos podem ser equipados com ar-con-
dicionado, defletores de ar e a já consagrada tecnologia Scania Opticruise, caixa de câmbio automatizada, que permite ao motorista obter melhor desempenho na direção. Completam a gama de atrativos os vidros elétricos, CD Player e preparação para rádio PX. Seguindo o conceito de prover soluções para o transportador, a Scania também oferece opções em serviços que garantem disponibilidade dos veículos, condição fundamental para aplicações em que os caminhões precisam operar continuamente. De acordo com a necessidade de cada cliente, a montadora oferece pacotes de serviços com peças e mão de obra inclusas, plano de manutenção adequado às características de cada operação, estoque de peças e apoio técnico das equipes das Casas Scania.
Caixa de câmbio – GR 801 Motor Scania DC9 12 270 Configuração de cilindros 5 em linha Cilindrada (litros) 9 Potência Máxima (hp@rpm) 270@1.900 Torque Máximo (nm@rpm) 1250@1.100 a 1.400 Nível de emissões: Conama Fase P5 (Euro 3) P 270 6x2 Informações Técnicas: Peso Bruto Total (PBT) – 20 toneladas Peso Bruto Total Combinado (PBTC) – 45 toneladas Carga Máxima Total (CMT) - 66 toneladas Diferencial – R780 Caixa de câmbio – GR801 Motor Scania DC9 12 270 Configuração de cilindros 5 em linha Cilindrada (litros) 9 Potência Máxima (hp@rpm) 270@1.900 Torque Máximo (nm@rpm) 1250@1.100 a 1.400 Nível de emissões: Conama Fase P5 (Euro 3)
Divulgação
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O Scania P270 é disponibilizado nas versões 4x2 e 6x2 e cabine com leito ou sem leito
Luft Agro adquire primeiros caminhões Volkswagen A MAN Latin America entregou os primeiros 145 caminhões Constellation da Luft Agro. Foram 106 unidades dos modelos VW Constellation 24.250 6X2, equipado com cabine leito, além de 39 unidades do VW Constellation 15.180 com cabine estendida. Todos os caminhões são equipados com baú de alumínio e farão o transporte de fungicidas, inseticidas e herbicidas por todo o Brasil. O modelo VW Constellation 24.250 é
o caminhão mais vendido do Brasil. Em 2010, foi o veículo mais comercializado pela terceira vez consecutiva. Possui vocação estradeira e está equipado com motor Cummins e terceiro eixo de série. Já o modelo VW Constellation 15.180 possui motorização eletrônica MWM International. Equipado com a cabine de maior comprimento interno do segmento garante conforto, modernidade e segurança aos motoristas e viajantes.
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Wurth lança selante para concerto e acabamento de carroceria de caminhões A Wurth do Brasil lançou o Selastic Baú, um selante flexível à base de Poliuretano Monocomponente (PU), que tem como função colagem, vedação e fi xação. Ele pode ser utilizado em concertos e acabamentos de chapas de alumínio em baús de caminhões, contêineres, tubulações de ar-condicionado, lataria de barcos e juntas de movimentação em geral. Depois de aplicado à carroceria, o veículo poderá ser liberado em até duas horas e, por ser um mastique tixotrópico, não há risco de o produto escorrer com a trepidação da estrada, mesmo quando aplicado na posição vertical. É re-
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sistente a variações de temperatura e intempéries, como agentes climáticos, radiação UV e ozônio. O Selastic Baú pode ser utilizado em ambientes úmidos, pois evita a proliferação de bactérias e fungos, mantendo a lataria e a mercadoria a salvo de corrosões. Depois de curado, aceita pintura, aplicação de vernizes, corte ou molde por meio de lixa, sem que haja necessidade de preparar a superfície com a aplicação de um primer. Mesmo assim, está disponível nas cores cinza e branco para melhor aparência tanto em alumínio quanto em chapas brancas de baú frigorífico.
Lonas de freio Cobreq atendem linha de pesados As lonas de freio Cobreq NABK-140 e 142 atendem, na reposição, todo o mercado nacional de veículos pesados formado por caminhões, carretas e ônibus. Os dois produtos seguem os padrões internacionais de segurança das montadoras e órgãos legisladores. No segmento, a lona NABK-140 pode ser usada em qualquer marca e modelo de caminhão, carreta ou ônibus. Foi desenvolvida, especificamente, para aplicações onde a estabilidade de frenagem, durabilidade e custo são fundamentais para os usuários. Já a lona Cobreq NABK-142 foi espe-
cialmente projetada e desenvolvida para veículos com piques curtos de rodagem, como ônibus urbanos e veículos de entrega domiciliar, mineração, canavieiro e coleta de lixo, entre outros. Nestas aplicações, as lonas de freio, isentas de amianto, são exigidas ao extremo em função das altas temperaturas. Para resistir a tais exigências, a TMD Friction utilizou materiais especialmente desenvolvidos para a linha de pesados. Daí, nasceu uma lona dotada de grande resistên-
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cia mecânica e abrasividade, compatível com toda a gama de tambores de freio existentes no mercado.
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Fotos: Divulgação
Na prática: o diagnóstico do Common rail – Parte 2
Marco Antonio Silvério Junior
Este treinamento foi desenvolvido a partir do curso sobre o sistema Common Rail oferecido por André Bernardo, da Design Mecânica, e Celso Corsino, especialista em desenvolvimento de sistemas e programação de softwares de injeção eletrônica em motores Diesel no Brasil e exterior. Na página da matéria no site do jornal Oficina Brasil, há vídeos complementares para uma melhor absorção do conteúdo apresentado. Sistema de alta pressão No sistema Common Rail, as bombas de alta pressão são acionadas pela rotação do virabrequim, como a dos sistemas mecânicos, porém não há ponto de sincronismo a ser verificado. A refrigeração e lubrificação da bomba são feitas pelo próprio lubrificante, por isso a central possui estratégia que diminui a potência do motor em caso de baixo nível de combustível para não haver risco de danos ao componente. Todo sistema Common Rail possui
uma bomba de transferência, responsável por retirar o combustível do tanque e levá-lo até a bomba de alta pressão, passando pelo filtro. Essas bombas podem ser elétricas ou mecânicas e trabalham com pressão entre 2,5 e 5 bar. Quando elétricas estão junto ao tanque de combustível e quando mecânicas acopladas à bomba de alta pressão. Os filtros de combustível são item fundamental nos sistemas Common Rail devido à precisão da quantidade de combustível injetado e consequentemente dos injetores. Os filtros atuais possuem orifícios de até 5 micra, ou seja, 5 milésimos de milimetro. Pelo diferencial de pressão existente entre a entrada e saída do filtro, a central identifica uma possível obstrução. Nos sistemas mais antigos, a luz espiã da injeção acendia para alertar o motorista, hoje também ocorre o despotenciamento do motor. Em todas as picapes equipadas com este sistema existe esta estratégia, mas alguns modelos podem não acender a luz de injeção e apenas despotenciar o motor, como na série Cons-
Conceitos práticos de diagnóstico baseados no conhecimento da estratégia de funcionamento de um sistema Common Rail
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Válvulas reguladoras de pressão
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tellation da Volkswagen. junto à bomba está instalada a válvula reguladora de pressão que atua comandada pela central de injeção e dosa o combustível de acordo com a carga do motor. O sinal enviado a esta válvula é do tipo PWM, portanto necessita de equipamento específico para teste da válvula e diagnóstico do sinal. junto à válvula existe uma peneira que serve para filtrar impurezas que passaram pelo filtro. Os orifícios dessa peneira são de pequena dimensão, a ponto de a gordura de nossa mão ocasionar entupimentos. Evite contato direto com a ponta dos dedos. Pode ocorrer formação de parafina, principalmente em regiões mais frias. Recomende que o veícu-
lo não fique parado por mais de dois dias e que a água presente no tanque seja drenada regularmente. O regulador de pressão pode ser responsável por uma série de defeitos, dentre eles o não funcionamento do motor, tudo depende da estratégia adotada pela central em casos de pane e também do tipo de bomba utilizado. Basicamente, existem reguladores abertos e fechados, e, em geral, este fator irá determinar qual será seu comportamento, caso falte o sinal ou apresente alguma avaria. Se for do tipo fechado, o motor irá apagar, pois a passagem de combustível será interrompida. Porém, se for do tipo aberto, a passagem será livre e a pressão irá subir de forma descontrolada. Então deve haver uma estratégia para evitar que isso aconteça. Na próxima edição, vamos conhecer os principais tipos de bomba de alta pressão e seus respectivos reguladores, detalhando algumas estratégias utilizadas.
1. Tanque de combustível 2. Bomba de transferência 3. Filtro de combustível 4. Bomba de alta pressão 5. Tubo distribuidor (Common Rail) 6. Injetor 7. Sensor de pressão de combustível 8. Sensor de temperatura de combustível 9. Válvula reguladora de pressão 10. Dreno de água
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Teste prático do sistema de alta pressão Devido ao alto custo das peças de reposição de um sistema Common Rail, é imprenscindível um diagnóstico completo para absoluta certeza da necessidade de substituição de um componente. Como vimos até aqui, existem algumas particularidades no diagnóstico deste sistema. Por exemplo, a pressão do tubo distribuidor (rail) deve ser medida por equipamento de diagnóstico. Existe no mercado um equipamento (Easy Test DD 1000) que interpreta os sinais dos sensores e os converte para valores úteis na leitura, por exemplo a pressão do rail será expressa em bar, instalando apenas uma ponta de prova no fio correspondente ao sinal do sensor. há também uma central de comando que pode ser acoplada a este aparelho para diagnosticar o funcionamento da válvula reguladora de pressão. Esta central interpreta e gera sinal do tipo PWM, assim a válvula pode ser manipulada e a variação de pressão no rail analisada através do Easy Test. Como citamos na matéria, há casos em que à valvula reguladora trava devido a formação de parafina. Com este equipamento também é possível fazer o destravamento da válvula, aplicando pulsos enquanto mergulhada em solução de limpeza.
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Conectado a válvula para destravamento
Teste da válvula instalada na bomba
A pressão do rail pode ser medida aplicando a ponta de prova no fio correspondente ao sinal do sensor
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Fotos: Divulgação
O uso do etanol na alimentação de motores de ciclo Diesel
A injeção de etanol em motores ciclo Diesel, que a primeira vista não parece positiva, vem se tornando realidade em diversas partes do mundo, inclusive no Brasil. Acompanhe um histórico sobre esta tecnologia, suas principais características e como as montadoras estão se preparando para ela
Murillo Miranda
A
ntes mesmo de se falar em gerenciamento de motor ou sistemas de escape mais eficientes, a ideia de se misturar combustíveis diferentes na combustão de óleo Diesel, como óleo vegetal (em forma de biodiesel), gás natural e etanol, já era estudada e desenvolvida como forma de aumentar a eficiência dos motores ao mesmo tempo em que a emissão de poluentes era reduzida. Os benefícios destas misturas, que no início se restringiam a uma relação custo x benefício mais interessante e a uma maior disponibilidade do combustível, uma vez que alguns combustíveis têm um custo mais baixo mesmo gerando um consumo maior, com o tempo também se revelaram uma maneira de reduzir a emissão de poluentes.
Junto com os incentivos do governo, estes benefícios começaram a ser, além de tecnicamente também economicamente viáveis. No Brasil, em meados da década de 60, já existiam pesquisas com o objetivo de substituir, pelo menos parcialmente, o óleo Diesel por etanol (álcool hidratado), mas,como havia a dependência de combustível importado, elas acabaram falhando. Entretanto, em 1975, quando o governo aprovou o lançamento de um programa de uso do etanol como combustível alternativo, as montadoras tiveram a oportunidade de retornar a estas pesquisas. Uma das áreas que possuía maior interesse na substituição do Diesel era à dos veículos usados nas plantações
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VW/Dodge E13 foi o primeiro caminhão do Brasil com motor movido a etanol
de cana-de-açúcar, já que apesar de estarem trabalhando ao lado das usinas produtoras de etanol, utilizavam óleo Diesel, que tinha de ser trazido de outras regiões ou mesmo importado, aumentando os custos de produção. Por isso, alguns produtores começaram a substituir os caminhões movidos a Diesel por modelos movidos a etanol, mas, como não possuíam o mesmo desempenho dos modelos convencionais e consumiam mais, acabaram sendo descartados. Estes mesmos produtores, então, buscaram formas de misturar de forma eficiente o etanol ao óleo Diesel, a fim de diminuir a dependência deste último. A mistura de Diesel e etanol apresenta dificuldades, uma vez que estes fluídos não são compatíveis entre si e por isto não haverá combustão completa, ocorrendo também a separação das fases e redução da eficiência da queima. Para diminuir este problema, são colocados aditivos para aumentar a centagem da mistura (capacidade de combustão do Diesel, similar à octanagem da gasolina). Modificações e estratégia de funcionamento Iremos detalhar a seguir quais são modificações necessárias para que um motor que funciona originalmente com Diesel também utilize etanol. Primeiramente, é preciso ter em mente que existem dois tipos de funcionamento com combustível alternativo:
no primeiro, ocorre a queima do Diesel combinado com outro combustível, ao passo que, no segundo, o Diesel é inteiramente substituído por etanol. Nos motores adaptados para utilização de etanol, os tempos do motor não são alterados, mas em vez de o motor aspirar somente ar no ciclo de compressão, o combustível alternativo também é injetado. Quando o motor está terminando o ciclo de compressão e o Diesel está sendo injetado, a quantidade de combustível necessária será reduzida, pois o Diesel será usado somente para inflamar a mistura ar/etanol. A única modificação necessária, portanto, é a instalação de um sistema de injeção/aspiração paralelo de etanol. Esta modificação é indispensável, pois o etanol tem baixo poder lubrificante, que poderia danificar a bomba injetora caso este combustível utilizasse o mesmo circuito do óleo Diesel. Neste tipo de construção, o aditivo é colocado diretamente no tanque de etanol, normalmente na proporção de 95% etanol e 5% de aditivo. O sistema de ignição, neste tipo de construção, não é necessário, já que o Diesel irá realizar a função de iniciar a combustão ao ser injetado sob pressão na câmara de combustão junto com a mistura de ar/etanol. A injeção de diesel também é responsável por manter a temperatura da câmara controlada, pois a ignição espontânea do etanol causa aumento de temperatura. Algumas montadoras, porém, optam por utilizar um sistema de ignição como forma de
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REPARADOR DIESEL | JULhO DE 2011 DIESEL | JUNhO DE 2011
Iveco Trakker Bi-Fuel, o caminhão projetado para rodar com 100% de etanol
Motor AGCO SISU Power: versão flex está prevista para estrear em 2012
melhorar a queima quando houver pouco Diesel sendo injetado. A instalação de velas aquecedoras também é possível. O principal problema deste tipo de modificação é a grande dificuldade de garantir alta eficiência com baixa emissão de poluentes. Por mais ideal que seja a mistura de Diesel/etanol, a queima ainda será feita de forma ineficiente. Apesar disso, a redução do material particulado, principal poluente dos motores Diesel, torna esta modificação interessante. A estratégia de injeção/aspiração de combustível alternativo mais comum é injetar somente Diesel em rotações de marcha lenta e, conforme haja incremento na rotação e na carga do motor, a sua quantidade de diesel é reduzida e a de combustível etanol é aumentada, podendo chegar a mais de 90% de etanol. Um cuidado que deve ser tomado é quanto ao sistema de lubrificação, que deve ter o intervalo de troca de óleo reduzido, pois o etanol se condensa nas paredes do cilindro e escorre até o cárter, contaminando o lubrificante e alterando suas características. Nas adaptações mais modernas, as perdas de eficiência são menores e algumas montadoras já começam a lançar modelos que rodam com os dois combustíveis, tanto em modelos pesados como modelos de aplicação agrícola. Entretanto, como o uso do eta-
nol gera um alto consumo de combustível (um motor alimentado com etanol possui somente 40% da autonomia do mesmo motor quando alimentado com Diesel), esta opção se torna economicamente viável somente para os veículos que atuam nas usinas e plantações de cana-de-açúcar, pois estas conseguem utilizar o combustível que produzem, algo inviável para outras aplicações. Empresas fabricantes de sistema de injeção e montadoras de veículos pesados e agrícolas possuem estudos nesta linha, com lançamentos comerciais previstos para este ano e ano que vem. A Iveco, por exemplo, apresentou neste ano seu modelo Trakker Bi-Fuel, um cavalo mecânico 6x4 com motor seis cilindros de 9 litros e 360 cv, capaz de operar com até 85% de etanol. A AGCO, proprietária das marcas Massey Fergusson e Valtra, pretende lançar comercialmente motores flex, tanto para veículos agrícolas quanto para aplicações estacionárias, no primeiro semestre de 2012, enquanto a Case e a John Deere, outras duas fabricantes do setor de máquinas e implementos agrícolas, já possuem modelos em teste que utilizam esta tecnologia. Nos modelos em que os motores ciclo Diesel são convertidos para utilizarem somente o etanol, as modificações são mais extensas. Além do sistema de injeção de etanol, um sistema de ignição também é instalado, normalmente utilizando os furos originais do bloco onde estavam os bicos injetores para a fixação das velas. O distribuidor, quando utilizado, é instalado na carcaça do motor, fixado no alojamento em que antes ficava a bomba injetora. Além da instalação destes dois sistemas auxiliares, o cabeçote e o comando de válvulas também devem ser substituídos, pois a taxa de compressão dever ser reduzida para um valor próximo a 12:1 (ideal para uso de etanol). O uso de pistões de altura reduzida ou de virabrequim modificado também pode ser adotado para enquadrar a taxa. Este tipo de modificação é a utilizada hoje em dia nos projetos de ônibus que rodam com etanol, com alguns modelos sendo comercializados para empresas
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frotistas e viações de ônibus, tais como os que rodam na cidade de São Paulo. Outro exemplo é o projeto desenvolvido em conjunto pela Iveco e pela FPT (Fiat Powertrain Technologies), empresas do grupo Fiat, com o objetivo de criar um motor movido 100% a etanol e que foi apresentado neste ano. O motor Iveco-FPT Cursor 8 E-100 é um seis cilindros em linha, 24V e 7,8 l, com potência de 330 cv e 130 kgfm de torque. Originalmente um motor de ciclo diesel, posteriormente convertido para ciclo otto, o bloco recebeu modificações para que, mesmo com a substituição do combustível, o torque original fosse mantido, com a adoção de sistemas de injeção e ignição eletrônicos. O controle de emissão de poluentes recebeu atenção especial dos engenheiros, com a adoção de um catalisador de três vias para reduzir principalmente a emissão de NOx e de material particulado. Considerações finais Já é de conhecimento de todos que os combustíveis fósseis devem ser substituídos por fontes renováveis, ou de menor impacto ambiental. O biodiesel, juntamente com o etanol e o GNV aparecem como candidatos favoritos, cada um com suas vantagens e desvantagens. Ainda não estamos totalmente
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Ônibus a etanol já rodam no Brasil desde 2009
livres do óleo Diesel, da gasolina e do querosene, mas, ao menos existe, a certeza que os novos combustíveis vão ocupar cada vez mais espaço na matriz energética dos veículos e sistema de geração de energia, não somente no Brasil, mas em todo o mundo. Se o etanol irá se tornar o combustível predominante na linha pesada e agrícola assim como já é na linha leve, somente o tempo dirá. Cabe a nós estarmos preparados para esta tecnologia quanto chegar às oficinas.
Motor Iveco Cursor 8 E-100, construído para rodar somente com etanol
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