Motor a Álcool

Álcool Combustível

Ao longo da história, álcoois têm sido usados como combustível.

Os primeiros quatro álcoois alifáticos (metanol, etanol, propanol e butanol) são de interesse como combustíveis, porque eles podem ser sintetizados quimicamente ou biologicamente, e que têm características que lhes permitem ser utilizado em motores de combustão interna.

A fórmula química geral para álcool combustível é CnH2n+1OH.

O etanol é vulgarmente produzido a partir de material biológico por meio de processos de fermentação.

Uma vantagem compartilhada pelos quatro grandes álcool combustível é o seu elevado índice de octano. Isso tende a aumentar a sua eficiência de combustível e em grande parte compensa a densidade de energia mais baixo de álcool combustível veicular (em comparação com a gasolina), resultando assim em comparável “economia de combustível” em termos de distância por métricas de volume, tais como quilómetros por litro, ou milhas por galão.

Motor a Álcool – Uso

Motor a Álcool

A maior experiência no mundo de exploração comercial da biomassa como fonte energética foi realizada no Brasil. Trata-se do Programa Nacional do Álcool (ProÁlcool), que estimulou o uso do combustível do etanol produzido a partir da cana-de açúcar. A experiência brasileira mostrou que é possível implementar uma política energética alternativa em larga escala em curtíssimo período de tempo.

Apenas 10 anos depois da instituição do programa em 1975, as vendas de carros a álcool atingiam seu ápice. No auge do programa entre 1986 e 1989, mais de 90% dos automóveis que saíam das linhas de montagem das fábricas nacionais eram movidos à álcool.

O ITA foi pioneiro no desenvolvimento do motor a álcool nacional pelo Cel. Aviador Eng. e Prof. Urbano Ernesto Stumpf, Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), 1953. Os primeiros passos para industrialização também foram tomados pelo Prof. Stumpf que começou seus testes com a frota de veículos da TELESP (Telecomunicações de São Paulo).

Na década de 70 o motor a alcool é lançado no país inteiro. A continuação das pesquisas em motores e combustíveis alternativos levou a Divisão de Motores do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IPD), do Centro Técnico Aeroespacial (CTA), a desenvolver também o primeiro motor a gás natural para ônibus do país.

O Prof.Urbano Ernesto Stumpf, gaúcho de Não-me-Toque -RS, é considerado o papa do Álcool, chefiava o Laboratório de Pesquisas de Motores do CTA – Centro de Tecnologia Aeroespacial de São José dos Campos. (Revista Ciência e Cultura – Abril 1979). Começou sua carreira como sargento na Escola de Especialista da Aeronáutica, na área de mecânica de motores, depois de vários cursos, tornou-se Engenheiro Aeronáutico, pelo ITA – Instituto de Tecnologia Aeronáutica, de onde foi Professor durante 20 anos. O seu interesse pelo alcool data de 1951 quando se formou. Naquela época era exigido dos formandos um trabalho.

A sua empresa a PENTRA, foi encarregada em 1974 de desenvolver e adaptar os motores a alcool, que tanto sucesso alcançou naquela época. Seu pioneirismo nas pesquisas para uso do álcool como combustível ao primeiro motor movido a óleos vegetais, rendeu-lhe diversos prêmios. Seu pioneirismo nas pesquisas para uso do álcool como combustível ao primeiro motor movido a óleos vegetais, rendeu-lhe diversos prêmios.

O prof Stumpf recebeu uma homenagem póstuma com a publicação da Lei Nº10.968, de 9 de novembro de 2004, que denomina “Aeroporto de São José dos Campos – Professor Urbano Ernesto Stumpf” o aeroporto da cidade de São José dos Campos, no Estado de São Paulo.

Nos anos 80 muitas patentes referentes ao projeto do carro à alcool foram depositadas pela CTA, tendo como inventor Ernesto Stumpf. A patente PI 8106855, mostra um carburador específico para álcool. A invenção trata de um carburador com venturi de área variável, projetada para operar com álcool combustível.

Os carburadores tradicionais para motores à gasolina, quando adaptados para o uso do álcool apresentavam deficiências na pulverização do álcool e distribuição desigual na mistura álcool-ar, além de problemas de corrosão dos materiais empregados. Feitos à base de zinco e latão, nestes carburadores tradicionais o álcool se consitui um eletrólito perfeito porque contém água e é condutor elétrico. Tentativas de revestimentos anti-corrosivos ou o uso de plásticos não se mostravam eficazes.

Carburadores de Venturi variável onde este Venturi realiza ao mesmo tempo a modulação da potência, até então tinham pouca aplicação por problemas de vedação. A invenção proposta nesta patente consiste na substituição do corpo metálico dos carburadores convencionais por um corpo em material plástico, sem canais ou roscas.

Um pistão (12), que se desloca num cilindro (13), constitui-se num balanceador das forças axiais devidas ao diferencial de pressão, que atua sobre o fuso (9), diferencial este equilibrado através de uma haste tubular (10). Os orifícios pulverizadores encontram-se em canal anular na periferia da seção mais estrangulada do Venturi.

Outras patentes referem-se a turbo-alimentação de motor a centelha para uso de álcool (PI8307191) que consiste de adaptação dos motores turbo de forma que o turbocompressor é acionado somente pela energia do sopro que começa logo após a abertura da válvula de escape, ficando eliminada a contrapressão criada pelo pistão ao empurrar os gases queimados para fora do cilindro.

A PI 7905726 é um sistema que confere ao motor a característica multicombustível aliada ao máximo rendimento termodinâmico correspondente a cada combustível particular usado, caracterizado por permitir a saída de gases de admissão de um cilindro de motor a combustão interna, durante certo trecho do curso de compressão efetiva a partir do instante em que cessa a saída dos gases.

O PI 8305171 trata de um dispositivo para carburação combinada de combustíveis, preferencialmente a gasolina e o álcool, de modo a propiciar um rendimento global superior ao obtido individualmente ou com a mistura dos mesmos combustíveis.

O princípio desta invenção se baseia na observação bem conhecida, que somente em certas ocasiões, as condições operacionais do motor tomam valores que exigem toda a octagem disponível no combustível, de forma que na estrada, apenas a metade da octagem é suficiente na maior parte do tempo de uso desse automóvel.

Desenvolvido no Brasil, este tipo de motor apresentou inicialmente algumas falhas, as quais foram corrigidas com o decorrer do tempo. Atualmente, os motores a álcool possuem ótimo desempenho, equipando todas as marcas e modelos das várias versões destinadas ao público consumidor.

A construção e montagem de um motor a álcool, não difere da construção e montagem de um motor à gasolina, apresentando, entretanto, o motor a álcool algumas particularidades próprias, descritas a seguir:

Os pistões são exclusivos para este tipo de motor. Eles têm superfície plana para aumentar a compressão.
O tanque e as canalizações por onde o álcool passa recebem um tratamento químico especial contra a corrosão, ou então são feitos de plástico.
O cabeçote é próprio. As câmaras de compressão têm menor tamanho, para permitir maior taxa de compressão.
O carburador recebe tratamento especial contra a corrosão, e calibragens próprias.
A bomba de combustível é especial( tem uma maior vazão ) podendo ser bem utilizada em motores à gasolina.
Possui um dispositivo para dar a partida quando o motor está frio, injetando gasolina. MOTIVO: O álcool é um combustível “frio”. A gasolina é um combustível mais quente e os dois juntos têm uma capacidade de queima muito maior, proporcionando então, a partida no motor frio.
A taxa de compressão é maior.
As velas de ignição são próprias, tipo quente.
A bateria possui maior amperagem ( 46 ou 54 A ), devido a alta taxa de compressão, pois o motor é mais “pesado” para a partida. Parte destes itens já estão em unificação com a gasolina, pois atualmente a gasolina utiliza certa porcentagem de álcool etílico e o álcool, por sua vez, usa certa porcentagem de gasolina em sua composição.

O Programa Nacional do Álcool, data de 1975, estabelecido no governo Geisel, pelo Decreto no 76.593 de 14 de novembro daquele ano e foi instituído para apoiar e desenvolver a potencialidade e o “know-how” brasileiro na fabricação do álcool etílico da cana de açúcar. Na verdade o Brasil tem um programa pioneiro para produzir e consumir álcool para fins automotivo desde 1927, quando foi instalada a primeira bomba de álcool do Brasil, na Praça do Diário de Pernambuco, pela Usina Serra Grande de Alagoas, cujo combustível era um “blending” batizado com o nome de USGA, das iniciais daquela usina, de propriedade do Dr. Salvador Lira, um dos pioneiros do álcool no país.

O empreendimento manteve-se até os primeiros anos da década seguinte, com bastante êxito em Pernambuco e Alagoas, estados onde sua comercialização atingiu níveis expressivos. Paralelamente a algumas experiências que foram desencadeadas no país, nos anos que sucederam a Primeira Guerra Mundial, a Usina Serra Grande, localizada no Município de São José da Laje – Alagoas, desde o ano de 1921 passou a pesquisar e desenvolver um combustível a base de álcool em substituição a gasolina, tendo importado todo maquinário necessário a realização do empreendimento da Alemanha (que detinha as patentes da Eletrina – 50% álcool desnaturado e 50% benzol – e o Leuchtspiritus – cerca de 35% de hidrocarbonetos benzênicos).

A principal motivação para tal alternativa, segundo vários autores, era a crise na industria e agricultura provocada pela retração do mercado internacional do pós-guerra, que culminou na grande depressão de 30. Como no tempo toda gasolina era importada dos Estados Unidos. Um combustível nacional significaria economia de divisas e principalmente a independência energética.

A fórmula da Usga não encerrava muitos segredos. Tratando-se de uma mistura de álcool e éter etílicos, adicionada de uma pequena porcentagem de óleo de rícino (óleo de mamona) No tempo já existia comercialmente em outros países misturas semelhantes como a Natalite – 45% de éter (seu papel era melhorar o rendimento do motor, pois formando uma mistura não azeotrópica, sua maior expansibilidade conferia efeito equivalente a elevação da taxa de compressão, aproveitando melhor as características antidetonantes do álcool) e 55% de álcool etílico – originária da África do Sul.

Mas como mostram resultados obtidos em testes públicos realizados, naquele período, em Pernambuco, envolvendo estes e outros combustíveis a base de álcool, as frações adotadas na Usga conferiam-lhe um rendimento superior. Fato creditado pelos artigos da época a influência direta das condições tais como temperatura, altitude e umidade no resultado da melhor fração utilizada. Em 1934 em Divinópolis – MG foi instalada uma bomba de álcool da mandioca. Em 1931, pelo Decreto-lei 19.317, o etanol foi oficialmente batizado com o nome de Álcool Motor, quando apareceram bombas de álcool pelo resto do Brasil.

Em 1933, pelo Decreto 22.789, foi criado o Instituto do Açúcar e do Álcool, porem naquele documento já era estimulada a produção de álcool de outras fontes, alem da cana de açúcar.

Para identificar a proporção ideal da mistura álcool-gasolina, o governo brasileiro recorreu aos pesquisadores do Centro Tecnológico Aerospacial (CTA) , em São José dos Campos. Eles concluíram que um volume de até 15% de álcool poderia ser acrescido à gasolina sem qualquer modificação nos motores usados na época, sendo 10% a quantidade ideal. Com pequenas adaptações o teor poderia subir para 25 %. Em 1975, um Dodge 1800 tornara-se o primeiro veículo movido por motor à álcool a rodas no Brasil.

Um ano depois, o Dodge, um Fusca e um Gurgel Xavante fariam um giro de 8000 km por nove estados (o Circuito de Integração Nacional) para demonstrar a viabilidade técnica do carro à álcool. O feito só foi possível porque técnicos do Instituto Nacional de Tecnologia no Rio de Janeiro, desenvolveram materiais que suportavam a corrosividade do álcool, e engenheiros do CTA adaptaram o motor à gasolina às propriedades físico-químicas do combustível.

O Programa Nacional do Álcool – Proálcool, incentivou a expansão da área cultivada com cana de açúcar, da espécie “Saccharum officinarum”, originária da Ásia, que chegou a Península Ibérica trazida pelos árabes, quando a invadiram, no século X, tendo emigrado para a Ilha da Madeira, Açores, e de lá para a Ilha de Itamaracá, Capitania de Pernambuco, de Duarte Coelho Pereira, em 1520, onde foi plantado o primeiro rebolo de cana do Brasil, trazido pelos portugueses. De uma produção de 700 milhões de litros/ano em 1974, chegamos a 15 bilhões de litros, no auge da produção em 1988, em cerca de 600 destilarias, como resposta da iniciativa privada ao programa de Energia Alternativa.

Contando com uma série de incentivos, a indústria automotiva passou a colaborar de forma bastante ativa com o Proálcool. Nos anos de 1980 e 1981 a produção de veículos a álcool já chegava a quase 30% do total de automóveis (veículos de passeio e utilitários) fabricados no Brasil. Este percentual cresceria para 88% em 1993, 94,8% em 1985 e atingiu seu auge em 1986, quando 96% dos veículos produzidos no Brasil neste ano eram movidos a álcool.

As biomassas das quais podemos obter o álcool etílico de fórmula C2 H5 OH (etanol) estão classificadas em três grupos:

1) Plantas e matérias ricas em açucares (cana-de açúcar, sorgo sacarídeo,Stevia rebaudiana, etc);
2) Plantas ricas em amidos (mandioca, batata, milho, etc), transformáveis em açúcar, pelas enzimas;
3) Plantas ricas em celulose (madeira, bambu, águapé, etc).

Os tipos de álcool que temos no mercado, para o uso automotivo, recebem o nome de álcool carburante. São compostos oxigenados adicionados à gasolina (quando o objetivo for o aumento de octanagem) ou para uso puro em motores projetados para utilização de tal combustível. O metanol é um álcool oriundo da mesma família do etanol; seu uso, como carburante, remonta ao início do século, quando teve sua utilização como combustível pelo pioneiro Henry Ford. Nos primórdios do desenvolvimento da tecnologia dos motores a combustão interna, em 1916, Ford já declarava que “o álcool é mais limpo e melhor combustível para automóveis do que a gasolina e acredito que será o combustível do futuro para os motores de combustão interna”. Os alemães, na 2ª guerra mundial, utilizaram tal combustível em larga escala.

O álcool hidratado utilizado como combustível no Brasil tem duas particularidades, Patrick: alta resistência à detonação (como se tivesse alta octanagem, embora o álcool não possua octanas) e baixo poder calorífico (gera menos energia na queima que a gasolina). Em função dessas características, o motor a álcool pode utilizar taxa de compressão mais elevada, mas requer uma relação estequiométrica diferenciada, ou seja, a mistura ar-combustível tem de ser mais rica (com mais combustível) que no motor a gasolina.

Na prática, isso significa que o motor a álcool pode obter mais potência e torque — o que não ocorre em alguns casos por simples escolha do fabricante –, mas consume mais combustível. A utilização do álcool como combustível implica aumento de consumo devido ao menor poder calorífico, quando comparado ao da gasolina. Isto significa que é necessária maior quantidade de combustível para realização do mesmo trabalho. Nos tempos áureos do álcool o governo o subsidiava de modo a mantê-lo em proporção interessante diante da gasolina, compensando no preço por litro o maior consumo dos motores de combustível vegetal. Hoje essa proporção se alterou e o álcool deixou de ser viável, aumentando o custo por quilômetro. Algumas vantagens do álcool, como o menor índice de emissões, perderam importância com as normas de controle de poluição que restringiram também as emissões dos motores a gasolina.

O etanol ou AEHC, álcool etílico hidratado carburante, é produzido no Brasil através da fermentação de açúcares (amido e celulose), e é o combustível que adquirimos nas bombas dos postos de serviço. Sua composição de álcool e água é padronizada pela ABNT, CNP e INPM, pois alterações em sua densidade acarretarão mau funcionamento e possíveis danos internos ao motor. O álcool hidratado é utilizado exclusivamente como combustível, por motivos de economia produtiva e por sua eficiência. É adicionada pequena quantidade de gasolina para inibir seu uso doméstico ou na fabricação de bebidas, por exemplo.

Segundo o engenheiro José Walter Bautista Vidal, secretário de Tecnologia Industrial no governo Geisel e idealizador do programa PRÓ-ALCOOL: “Quais são, entre os hidratos de carbono, aqueles que têm alta concentração energética? Celulose, que você pega um pau de fósforo e a madeira devolve sob a forma de fogo a energia que recebeu do sol. O fósforo faz só a erupção, inicia o processo, mas depois é a madeira devolvendo a energia que armazenou do sol. O que é o etanol? O etanol é energia que passou de uma forma de açúcar para forma líquida, que são os alcoóis. E ele explode e movimenta os motores e essa coisa toda.

O álcool substitui a gasolina, o ciclo Otto dos motores, ele não serve para o ciclo diesel, que é mais eficiente que o da gasolina. Aí a natureza nos dá os óleos vegetais. Você tem centenas de óleos no Brasil, desde a mamona, o girassol, a colza, a soja, o dendê, o babaçu, uma porção de óleos. Para ter idéia da dimensão dessa coisa, só o dendê na região amazônica são 70 milhões de hectares, com baixíssima produtividade de floresta, sem nenhuma tecnologia são 4 toneladas por hectare por ano, dá para produzir 6 milhões de barris/dia de óleo diesel. Isso é praticamente a produção de petróleo da Arábia Saudita”.

Quando o Governo Brasileiro instituiu o Programa Nacional do Álcool (PROALCOOL), no início da década de 70, o Centro Técnico Aeroespacial (CTA) foi chamado para colaborar no esforço de viabilizar o uso do álcool combustível, pois era na época o único centro de pesquisa em condições de desenvolver estudos no campo de combustíveis. Em face do sucesso do PROALCOOL, surgiu naturalmente o interesse por parte do Governo em expandir os trabalhos no sentido de substituir também os motores a óleo diesel.

Novamente o CTA foi convidado, pela antiga Secretária de Tecnologia Industrial (STI), do Ministério da Indústria e Comércio (MIC), a colaborar no esforço de desenvolver um motor ciclo Otto a etanol para aplicação pesada, visando gerar tecnologia realmente nacional no campo de motores alternativos de combustão interna, usando combustíveis oriundos da biomassa. Assim foi criado no início da década de 80 o Projeto Motor Brasileiro. Devido a problemas com a liberação de recursos, o primeiro protótipo só ficou pronto em julho de 1986.

Naquela época, os recursos financeiros já eram escassos, motivo pelo qual apenas cinco protótipos chegaram a ser montados. Os recursos financeiros liberados para o Projeto somaram um pouco mais de 10% do total previsto.

A partir de 1987, ano em que o Estado entrou com apenas 3% dos investimentos totais no Programa, e que se prolonga até os dias atuais, foi a forte retração dos recursos públicos para financiar o Proálcool, associado às incertezas acerca da continuidade deste Programa de governo, contribuiram para mudança de política do Pró-Alcool. Quando o Proálcool foi criado, o mercado açucareiro apresentava preços em queda e o mercado do petróleo apresentava preços em ascensão. Nos dias atuais estes dois fatores, que levaram a promulgação do Proálcool, foram bastante alterados. Somente junto ao Banco do Brasil (sem considerarmos a Receita Federal, o ex-IAA, Bancos Estaduais, ao INSS etc) as dívidas dos usineiros chegam ao montante de US $ 5 bilhões . Isto é muito grave para um setor que obteve US $ 5.895 bilhões de recursos públicos entre 1976 e 1989, período o qual os recursos para o financiamento agrícola em todo o país minguaram e as taxas de juros passaram a ser escorchantes para o conjunto das atividades agropecuárias.

Esta situação desestimulou a expansão e a renovação dos canaviais. Em 1989, em um contexto de recrudescimento dos preços do açúcar no mercado mundial para o patamar de US $ 0,15 por libra-peso, os produtores (principalmente aqueles que tinham usinas e destilarias) passaram a desviar a matéria-prima da produção de álcool para a fabricação do açúcar visando a exportação . Deste modo, no final de 1989 ocorreu um choque do álcool, levando a formação de grandes filas nos postos de abastecimento em todas as cidades brasileiras. Os paradoxos finais foram que no final dos anos 80, o Brasil estava importando metanol para abastecer a frota de veículos, bem como adicionando 5% de gasolina ao álcool carburante. Enquanto isso o preço da gasolina e do petróleo desabavam nas praças internacionais do patamar de mais de US $ 30,00 o barril, para o patamar de US $ 20,00 o barril . O lema do “pode usar que não vai faltar” caiu por terra e desde então o Proálcool entrou em uma séria crise de confiabilidade.

Na década de 90, o governo brasileiro acaba com os descontos no IPI dos carros à álcool, abre o mercado para veículos importados, que não eram oferecidos com motores a etanol, e estimula a produção de carros populares com motores de 1000 cilindradas, que não haviam sido adaptados para o novo combustível. Hoje, mesmo com o anúncio das intenções governamentais em expandir o Programa, pairam um conjunto de incertezas sobre o futuro do Proálcool. A começar pela estagnação da produção de veículos a álcool no Brasil. Se no ano de 1988 as vendas de veículos a álcool chegaram a 94% no país, em 1995 este percentual era de minúsculos 3% . Naturalmente, caso a tendência de término da produção de carros movidos exclusivamente à álcool se consume a produção de álcool carburante será bastante afetada, devendo declinar substancialmente.

No auge do Proálcool, o Programa Nacional do Álcool, em 1985, 85% dos veículos leves fabricados no País eram movidos a álcool. Os usuários tinham de enfrentar pequenos inconvenientes, como a dificuldade de dar a partida ao motor nos dias frios, o alto consumo e a corrosão das peças metálicas. Conduzir um carro novo a álcool é bem diferente do que era fazê-lo nos anos 80. A injeção eletrônica acabou com os problemas na partida, os tanques de combustível foram revestidos com materiais inoxidáveis e as peças metálicas receberam ligas resistentes à corrosão. O resultado disso é um veículo mais potente, pelo maior poder energético do álcool, e mais econômico – um Volkswagen 1.600 a álcool faz, como os veículos médios comuns, de 10 a 12 quilômetros por litro de um combustível que custa 1/3 do preço da gasolina.

A tecnologia do álcool desenvolvida no Brasil despertou o interesse de outros países. A Índia deve mesmo adotar a tecnologia brasileira para transformação do álcool em etanol combustível, afirmou em 2002, o novo embaixador da Índia no Brasil, Amitava Tripathi. Em termos comerciais, o acordo de cooperação técnica vai resultar em aumento das exportações brasileiras de automóveis, máquinas e equipamentos para a Índia construir ou adaptar suas usinas para a produção de etanol e na formação de joint ventures (parcerias) entre empresas dos dois países para produção de etanol em território indiano, confirmou o diplomata.

Uma delegação de empresários brasileiros, liderada pelo secretário de Desenvolvimento da Produção, Reginaldo Arcuri, está na Índia nesta semana para mostrar o Programa Brasileiro de Álcool e da tecnologia do carro a álcool desenvolvida pela indústria automotiva. “Não há concorrentes com o Brasil nessa área”, destacou o embaixador. A determinação da Índia de adicionar etanol ao combustível é parte dos esforços do governo indiano de reduzir as importações de petróleo, auxiliar a renda dos produtores indianos de açúcar e diminuir o nível de poluição nas áreas mais industrializadas do país. A Índia é o segundo maior produtor mundial de açúcar, como 18,5 milhões de toneladas por ano, e fabrica 3 milhões de toneladas de álcool a partir desse montante. No primeiro trimestre deste ano, o país consumiu 7 milhões de toneladas de petróleo.

Álcool x Gasolina

Como está em alta aqui a conversão de motores a gasolina para usar álcool como combustível, resolvi escrever este artigo para que se possa ter uma noção dos problemas que podem ocorrer nesta transformação. Acho que a melhor forma de fazer isto é explicar as diferenças entre os combustíveis e o que isto pode acarretar no comportamento de um motor ciclo Otto. Assim, quem quiser converter o motor pode te uma idéia dos problemas que podem ocorrer e por que eles ocorrem.

A Gasolina:

A gasolina não é uma substância pura: É uma mistura de centenas de hidrocarbonetos que têm entre 3 a 12 carbonos, proveniente de uma faixa da destilação do petróleo. Há componentes mais leves e mais pesados na gasolina. Conforme o tempo passa, os mais leves se evaporam, deixando apenas os mais pesados.

Por isso se diz que a gasolina “ficou velha” ou “estragou”. Em aproximadamente 2 meses, a gasolina muda sua composição por causa da evaporação dos componentes leves, sobrando os mais pesados, que costumam ter octanagem menor. Por isto é que a gasolina velha pode causar “batidas de pino” no motor.

Normalmente, quanto maior o número de carbonos na cadeia (mais pesada a molécula), menor é a octanagem: Por isto o querosene e outros solventes, se misturados à gasolina, fazem o motor “bater pino”. Estes componentes mais pesados também têm uma vaporização mais difícil. Quando expostos ao calor em estado líquido, vão se degradando e formam a conhecida “borra” de gasolina. A gasolina vendida no Brasil tem, por lei, 22% de álcool etílico em volume na sua composição, para reduzir a emissão de poluentes.

Outra coisa que não se fala (não sei por que…) é que a gasolina, por conter hidrocarbonetos aromáticos (como o benzeno) na sua composição, é cancerígena, especialmente se inalada em excesso. Com certeza não há estudos sobre isto (não “interessa” que haja…), mas a incidência de câncer entre os frentistas, que trabalham expostos aos vapores da gasolina, provavelmente é muito mais alta do que no resto da população.

O Álcool:

O álcool, ao contrário da gasolina, é uma substância pura (etanol), embora seja encontrado nos postos como sendo uma mistura de 95% de etanol e 5% de água, em volume. É uma molécula cuja fórmula é C2H5OH. Por ter oxigênio na composição, a molécula ganha uma polaridade que faz com que o álcool seja líquido à temperatura ambiente (o etano, C2H6 é um gás) pela maior coesão entre as moléculas.

É um combustível que não deixa borras, sendo bem mais “limpo” que a gasolina, ao contrário do que se pensava nos primeiros anos do Proálcool. Tem a desvantagem de ser mais corrosivo no estado líquido que a gasolina, o que demanda um tratamento anticorrosivo nos metais que têm contato com o álcool em sua fase líquida, normalmente através de um revestimento com um metal que não reaja com ele, como o níquel, usado para revestir o Zamak dos carburadores.

As diferenças entre os combustíveis:

Poder calorífico (capacidade de gerar energia)

O álcool, por conter oxigênio na molécula, tem um poder calorífico menor que o da gasolina, uma vez que o oxigênio (34,7% do peso molecular do etanol é oxigênio) aumenta o peso molecular, mas não produz energia. Isto explica a menor km/l de um motor a álcool em relação ao mesmo motor a gasolina.

O álcool hidratado (95%) produz a energia de 20,05 MJ/litro, enquanto a nossa alcoosolina (22% de álcool) produz 27,57 MJ/l.

Por aí já se vê que a 1 litro de gasolina produz 37,5% mais energia do que 1 litro de álcool: Daí, em um motor com o mesmo rendimento térmico, um motor a gasolina que fizesse 10 km/l iria fazer 7,27 km/l de álcool.

Proporção estequiométrica:

O álcool tem proporção estequiométrica de 8,4:1 (8,4 partes de ar para cada parte de álcool) em massa, enquanto a gasolina tem 13,5:1. Para a mesma massa de ar, é utilizado 60% a mais de massa de álcool. Em volume, é necessário mais 43% de álcool do que de gasolina. Por isto, bicos para álcool tem que ter uma vazão em torno de 50% maior do que bicos para gasolina.

Uma coisa interessante que decorre disto é a seguinte: Apesar de a gasolina fornecer mais 37,5% de energia, o fato de ser necessário 43% a mais de álcool para a mistura faz com que um motor ganhe em torno de 5% de torque e potência só de passar a queimar álcool.

Octanagem

O álcool tem um maior poder antidetonante do que a gasolina. Enquanto a gasolina comum tem 85 octanas, o álcool tem o equivalente a 110 octanas. Isto significa que ele consegue suportar maior compressão sem explodir espontaneamente. Isto faz com que um motor a álcool possa ter uma taxa de compressão maior do que um motor a gasolina.

Enquanto as taxas para gasolina variam entre 9 e 10,5:1, as taxas para álcool ficam entre 12 e 13,5:1. Como o rendimento térmico de um motor (rendimento térmico é quantos % da energia do combustível é transformada em movimento pelo motor) aumenta conforme aumenta sua taxa de compressão, os motores a álcool tendem a ter um rendimento térmico maior do que um motor a gasolina, compensando parte do menor poder calorífico.

Assim, nosso motor não faria apenas 7,27 km/l, faria algo entre 7,5 e 8 km/l, devido ao melhor aproveitamento da energia do combustível. A velocidade da chama do álcool é menor, demandando maiores avanços de ignição.

Calor de vaporização

O álcool tem um calor de vaporização de 0,744 MJ/l, enquanto a gasolina tem 0,325MJ/l. Isto quer dizer que o álcool necessita de mais do que o dobro de energia para se vaporizar. Esta vaporização acontece dentro do coletor de admissão, nos carros carburados e com injeção monoponto. A energia para vaporizar é conseguida através do calor do motor, que também aquece o coletor. Porém, ao se vaporizar, o combustível diminui a temperatura do coletor, pois está “roubando” energia.

Não é difícil concluir que o álcool “rouba” mais que o dobro de energia, diminuindo muito mais a temperatura do coletor. Se a temperatura cair muito, o combustível não se vaporiza mais e caminha em estado líquido pelo coletor, causando uma súbita falta de combustível na mistura, fazendo o motor falhar. Para evitar isto, faz-se passar água do radiador pelo coletor de admissão, para aquecê-lo. Este aquecimento é muito mais necessário em um motor a álcool, pela sua maior demanda de energia para vaporizar-se.

Ponto de fulgor

Uma explosão é uma reação em cadeia. Quando uma molécula de combustível reage com o oxigênio presente no ar, ela gera energia, que faz com que a molécula vizinha também reaja e por aí vai. O ponto de fulgor é a temperatura a partir da qual pode haver uma quantidade suficiente de combustível vaporizado a ponto de gerar uma reação em cadeia. Bem, o ponto de fulgor do álcool é 13ºC. Isto significa que não é possível haver combustão do álcool abaixo desta temperatura.

Isto explica por que é necessário usar gasolina para a partida a frio em motores a álcool em temperaturas baixas. O ponto de fulgor da gasolina pura é de aproximadamente -40ºC.

Estas 2 propriedades acima decorrem do oxigênio presente na molécula do álcool, que a polariza. Isto faz com que a força de coesão entre as moléculas seja maior do que as da gasolina, que se mantém líquida pelo maior peso de suas moléculas, apolares em sua grande maioria. A menor atração molecular da gasolina é que faz com que esta tenha menores calor de vaporização e ponto de fulgor.

Resumo:

Pelas razões explicadas acima, podemos concluir que, para fazer um motor a gasolina funcionar com álcool, precisam ser feitas as seguintes mudanças:

1) Taxa de compressão (para aproveitar a maior octanagem)
2) Proporção de combustível (43% maior, por causa da relação estequiométrica)
3) Curva de avanço de ignição (menor velocidade de chama)
4) Aquecimento do coletor em coletores úmidos (carb. e monoponto) (maior calor de vaporização)
5) Sistema de partida a frio (alto ponto de fulgor)
6) Niquelamento do carburador (em carros carburados)

O item 1 pode ser conseguido através da utilização de pistões mais cabeçudos ou rebaixamento do cabeçote. E os itens 2 e 3 são feitos remapeando o chip de injeção ou troca de giclês/distribuidor.

A história da conversão alcool

Produção de etanol

No final da década de 70, foi lançado pelo governo brasileiro o Programa Nacional do Álcool (Pró-Álcool) como resposta à crise internacional do petróleo, com o objetivo de introduzir o álcool combustível de forma oficial, padronizada e sistemática para duas aplicações: na mistura com a gasolina sob forma de álcool anidro e no incentivo ao uso em veículos movido a álcool hidratado puro.

Com o objetivo de apoiar o programa, em 1979 a Associação Nacional dos Fabricantes de veículos Automotores (Anfavea) assinou um Protocolo com o governo brasileiro, pelo qual as montadoras se comprometiam a desenvolver e produzir veículos a álcool.

Somente no início dos anos 80, foi que a indústria automobilística começou a fazer a conversão alcool, e surgiram os motores que dispensavam totalmente a gasolina, utilizando unicamente álcool hidratado.

Benefícios da conversão alcool

A conversão alcool de motores resulta em um ganho de mais potência em torque, em função da maior octanagem do álcool.

Benefícios ambientais diretos e indiretos, proporcionados pela conversão alcool, pois diminui a emissão de poluentes, o álcool não é derivado de petróleo, é extraído através da cana-de-açúcar, um recurso renovável, que ajuda a diminuir o aquecimento global.

A conversão alcool aumenta a vida útil do motor porque a utilização do álcool combustível não apresenta depósitos de carbono (carbonização) como à gasolina.

A conversão alcool proporciona uma economia financeira na utilização do álcool combustível, tendo um custo de kilômetro rodado inferior ao da gasolina.

A evolução da conversão alcool

A conversão alcool evoluir muito desde a época dos motores carburados, principalmente com a utilização da injeção eletrônica nos motores.

Conversão alcool motores carburados (antigos):

Antigamente na época dos motores carburados, a conversão alcool consistia em uma adaptação mecânica significativa de substituição de peças do motor e ajustes para fazer com que o motor original gasolina rodasse com álcool:

Aumento da taxa de compressão para a conversão alcool: no geral rebaixava-se o cabeçote do motor, podendo trocar pistão e/ou anéis.
Enriquecimento da mistura ar/combustível para a conversão alcool: no carburador, trocava-se o Gecleur e faziam-se ajustes para uma maior vazão de combustível
Avanço do ponto de ignição para a conversão alcool: em geral feito no distribuidor do sistema de ignição (gerador de faísca da vela).

Conversão alcool motores com injeção eletrônica (atuais):

Os motores com injeção eletrônica evoluíram muito desde a época dos motores carburados, tornando a conversão alcool: rápida, segura e com resultados surpreendentes, tanto de economia quanto de desempenho.

Graças a injeção eletrônica empregada nos motores, e que também veio evoluindo com o decorrer do tempo, a conversão alcool se transformou em uma conversão basicamente eletrônica, feita por produtos ou processos eletrônicos.

Conversão alcool injeção eletrônica com chip:

Antes mesmo do lançamento do motor flex, em 2003, já era feita aqui no Brasil a conversão alcool de motores através da reprogramação do chip original do veículo. Tal conversão alcool consistia em alterar os parâmetros originais da injeção, realizado através de um Software de Remapeamento, serviço especializado realizado por profissionais treinados.

A conversão alcool com chip, não a possibilidade de rodar com mistura de combustíveis, como os motores flex.

Conversão alcool injeção eletrônica com conversor flex

Devido à popularidade dos veículos flex, agora também já está disponível no mercado, conversor flex, que além da conversão alcool, também permite que o veículo rode com gasolina, álcool ou mistura de ambos.

Principais vantagens:

Conversão alcool, rápida e segura, através da instalação do conversor kit flex, e flexibilidade total para abastecer.
Mantém a originalidade sem corte de fios ou adaptações

As Vantagens do Alcool

O álcool é um excelente combustível, veja suas qualidades:

O álcool combustível é uma fonte energética renovável, uma excelente alternativa ao Petróleo, que é uma fonte fóssil, não renovável. O plantio da cana-de-açucar gera FOTOSSÍNTESE que ajuda na conservação da camada de ozônio, combatendo o aquecimento global.
A utilização do álcool combustível polui menos o meio ambiente, porque a emissão de poluentes emitidas pelos motores é bastante inferior a gasolina.
O álcool mantem o motor do veículo mais limpo, apresentando comprovadamente menor manutenção do veículo, pois não apresenta a tendência de carbonização (depósitos de carbono), apresentando uma queima mais completa..
O álcool possui maior OCTANAGEM o que representa que o motor roda com mais torque, mais potência, além de possuir uma resposta melhor a acelerações.
Pelo ponto de vista financeiro o álcool é mais barato, podendo representar no final uma economia de até 50%, em relação a gasolina, dependendo dos preços dos combustíveis na região de abastecimento.

Motor a Álcool – Inventor

Por decisão do Congresso Nacional, o Aeroporto da cidade de São José dos Campos, em São Paulo, passou a chamar-se Aeroporto Professor Urbano Ernesto Stumpf  numa homenagem póstuma ao trabalho do homem que tornou-se conhecido nos meios científicos e universitários do Brasil como o inventor do motor a álcool.

Nascido em 1916 numa pequena cidade do interior do Rio Grande do Sul, Urbano Ernesto Stumpf graduou-se como engenheiro aeronáutico na primeira turma do Instituto Tecnológico de Aeronáutica, o ITA, e, já no limiar dos anos 50, iniciou carreira como docente e pesquisador do mesmo Instituto.

Ao longo de décadas, o professor Stumpf, embora desconhecido do grande público, constituiu uma carreira brilhante, seja atuando na formação de jovens profissionais, seja conduzindo pesquisas com incansável dedicação, no próprio ITA, na Escola de Engenharia de São Carlos, em São Paulo, e na Universidade de Brasília.

Desde o começo de sua carreira, o professor  Stumpf abraçou uma idéia que marcou a sua vida: a  viabilidade do álcool como combustível. Em 1951, no ITA, o Professor Stumpf deu inicio às pesquisas que culminaram no desenvolvimento do motor a álcool.

Desde essa data, até 1980, quando a Fiat lançou o primeiro modelo de série movido a álcool combustível, o caminho foi árduo. Stumpf trabalhou incansavelmente tanto como pesquisador foram cerca de 30 mil horas de ensaios com quase todos os tipos de motores disponíveis quanto como relações públicas, ministrando palestras no Brasil e no exterior, para convencer as pessoas da exeqüibilidade do projeto.

Falecido no dia 17 de maio de 1998, o Professor Stumpf, que é tio-avô do diretor da Escola Superior Dom Hélder Câmara, Pe. Paulo Stumpf nos deixou um exemplo de como qualquer crise pode ser superada pela engenhosidade humana. A homenagem que ora estamos propondo é mais do que justa para aquele que passará à história da engenharia nacional como o pai do motor a álcool.

Lembramos, por oportuno, que recentemente os aeroportos de Salvador e do Rio de Janeiro foram objeto de homenagens semelhantes, passando a ostentar, respectivamente, os nomes do deputado Luís Eduardo Magalhães e do maestro Antônio Carlos Jobim. Em ambos os casos, o preito teve origem em proposições oferecidas por parlamentares.

O projeto de lei foi sancionado pelo presidente Luiz Inácio Lula da Silva em 9 de novembro de 2004, através da lei Nº 10.968, batizando o Aeroporto de São José dos Campos como: “Aeroporto Professor Urbano Ernesto Stumpf “

Motor a Álcool – Utilização

A utilização do álcool como combustível foi uma inovação brasileira para tentar diminuir a dependência frente ao petróleo. O álcool combustível, ou etanol, possui característica de biocombustível, uma vez que é extraído de vegetais, tais como cana-de-açúcar, mandioca, milho ou beterraba.

Para a inserção no mercado do combustível e também de veículos movidos a álcool, o governo implantou o Proálcool, projeto que visava motivar a produção desse alternativo combustível, além da redução de tarifas fiscais na aquisição de veículos movidos a etanol.

O que determinou a criação do projeto citado foi a crise do petróleo que se desenvolveu nos anos 70.

Para a implantação do projeto, o governo direcionou esforços para dinamizar e atingir uma produção em grande escala do combustível com intuito de abastecer por completo o mercado.

Por outro lado, as indústrias de veículos instaladas na época realizaram as devidas adaptações na engenharia mecânica dos motores para funcionar com o álcool.

As indústrias automobilísticas da época eram basicamente Volkswagen, Fiat, Ford e General Motors que produziam duas versões de motorização: álcool e gasolina.

O Fiat 147 foi o primeiro modelo de veículo com motor movido a álcool, isso em 1978, caindo no gosto popular até 1986, ano em que praticamente todos os carros fabricados eram movidos a esse combustível.

No entanto, a prosperidade desse biocombustível logo entrou em declínio, derivado pela ausência de subsidio governamental, além disso os produtores rurais deixaram de produzir o álcool devido o alto preço do açúcar no mercado, houve também a exportação de etanol para os Estados Unidos a partir de 1991, esses e outros fatores conduziram a extinção do projeto Proálcool.

Outro fator determinante para o fim do projeto está ligado a problemas técnicos nos veículos, que ao serem ligados tinham que permanecer durante certo período aquecendo o motor, sempre com o afogador acionado. O problema se agravava nos períodos do ano com temperaturas baixas.

Atualmente, os veículos não oferecem tais inconvenientes ao seu dono, basta ligá-los e imediatamente sair sem nenhum impedimento técnico, além disso, os carros modernos são fabricados com duas opções de combustíveis em um mesmo motor, denominados de flex, tecnologia que aceita gasolina e álcool ao mesmo tempo, em qualquer proporção de ambos combustíveis.

Fonte: cmapspublic.ihmc.us/www.autonewsbr.hpg.ig.com.br