Page 18 - Revista EAA - Edição 73

TECNOLOGIA CAPA

Thermal Management: fazendo uso das perdas

térmicas para reduzir o consumo de combustível

Como utilizar os 56% de energia térmica v E apenas, durante o ciclo, 24,5% da energia é repassada à
disponível – e desperdiçada – para de transmissão para que o veículo cumpra sua função
alguma forma diminuir outras perdas ou O conceito básico de “thermal management” é utilizar os
regenerar parte dessa energia. Ela pode, 56% de energia térmica disponível para de alguma forma di-
entre outras soluções, ser usada para minuir as outras perdas ou ainda para regenerar parte dessa
aumentar mais rapidamente a temperatura energia perdida. Podemos, por exemplo, utilizar essa energia
do óleo do motor e da transmissão para ajudar a aumentar mais rapidamente a temperatura do
óleo do motor e da transmissão.
Kevin Laboe e Erlon Rodrigues
Como no ciclo de emissões (e no uso normal do cliente),
o motor e a transmissão partem frios, até o óleo do motor
Uma área cada vez mais explorada para reduzir o consumo e da transmissão atingirem seus regimes de funcionamento
de combustível, sem grande aumento de custo e complexida- normais (por volta de 110 °C e de 80 °C respectivamente),
de, é o chamado “gerenciamento térmico do motopropulsor” as perdas por atrito são maiores do que seriam se o moto-
ou “thermal management”. Estudando a distribuição de ener- propulsor estivesse mais quente. Isto porque a viscosidade
gia do combustível em uma picape média (para o mercado do óleo e, portanto, o atrito hidrodinâmico, reduzem com o
americano) com motor V-6 a gasolina durante o ciclo “EPA aumento da temperatura – figura 1.
city accumulated”, temos que: Analisemos o caso do câmbio: o motor esquenta muito
v 35% da energia sai pelo escapamento, na forma de calor mais rápido que ele. Já no motor, o líquido de arrefecimento
v 21% é perdida para o sistema de arrefecimento do motor esquenta mais rápido que o óleo. Assim, podemos transfe-
56% da energia é desperdiçada na forma de calor rir calor do sistema de arrefecimento do motor diretamente
v 9% é gasta em atrito e bombeamento (as bombas de água para o óleo do câmbio utilizando um trocador de calor. A
e óleo entram nesta conta) viscosidade reduzida do óleo aquecido aumenta a eficiência
v 8% perde-se esquentando o motor durante o ciclo, de transmissão em todas as marchas. Analisando a figura 2,
pois no início do teste de emissões e consumo o motor vemos que, no caso da sexta marcha, por exemplo, o torque
está frio resistente de acionamento cai de 21 Nm para aproximada-
v 2,4% é inevitavelmente perdida por convecção e irradiação mente 16,8 Nm, quando o óleo passa de 50 °C para 94 °C,
uma redução de 20% no atrito.
Figura 1 O mesmo tipo de efeito acontece no motor e,
Viscosidade x Temp. como lá o líquido de arrefecimento esquenta mais
rápido que o óleo, também podemos utilizar o lí-
quido de arrefecimento para transferir calor para o
óleo e reduzir atrito na fase de aquecimento. Essa é
a primeira e mais difundida utilização do “thermal
management”: estratégias para efetivamente trans-
Viscosidade, cSt ferir calor do motor para o óleo do câmbio e para
o óleo do motor de modo a maximizar a eficiência
do motopropulsor, reduzindo as viscosidades.
Na figura 3 vemos um sistema de refrigeração
adaptado para possibilitar o gerenciamento da
temperatura do óleo do câmbio. No gráfico vemos
a comparação das temperaturas do líquido de arre-
fecimento e do óleo do câmbio com (linhas azuis)
e sem o “thermal management” (linhas verdes). Po-
Temperatura °C demos ver que a velocidade de aquecimento do
18 fevereiro/março/abril