A crescente pressão sobre as emissões e o consumo de combustível levou a um regresso à era do turbo que nunca deveria ter sido esquecida. Durante uma década vivemos a aniquilação dos turbocompressores (os escuros anos noventa e o início do século) devido à ausência de mecanismos de controlo electrónico que nos permitissem superar os desafios que nos ofereciam em termos de tempos de resposta do acelerador.
Mas com a eletrônica como aliada, hoje o mundo automotivo já é dominado por turboalimentadores, baixo deslocamento e injeção direta (cancerígena) de gasolina. Tendo em vista as novas metas de emissões estabelecidas para 2020, o que veremos é a irrupção da hibridação em maior ou menor grau, em quase todos os carros de alto volume no mercado, para atingir as metas de emissões.
O mais curioso de tudo isso é a revolução que nos espera no campo dos turboalimentadores, que ainda estão longe de ter oferecido tudo o que podem para prolongar a vida útil dos motores de combustão interna.
Já lhe dissemos antes como os fabricantes ainda estão se preparando para a introdução de turboalimentadores mecatrônicos. A ideia por trás de um turbocompressor mecatrônico é acoplar um motor elétrico ao turbo.
Este motor elétrico acelera a turbina durante os períodos de baixa carga de aceleração. Assim, quando colocamos o pedal no metal, haverá ar comprimido disponível no coletor de admissão para que o motor tenha uma resposta imediata e enérgica, eliminando o "atraso".
Mas isso não resulta em eficiência energética, mas simplesmente subtrai o tempo de espera e ganha resposta do acelerador. As vantagens vêm de outros aspectos.
O motor elétrico acoplado ao turboalimentador também pode servir como gerador. Assim, quando aliviamos o acelerador, a energia dos gases de escape, ainda acelerada, é utilizada para gerar eletricidade no turbo, aliviando-os na missão de comprimir o ar de admissão.
Ao mesmo tempo, a energia utilizada para combater o atraso quando o turbo é acelerado pode ser retirada das baterias onde previamente armazenamos energia que de outra forma seria desperdiçada.
É assim que funcionam os turboalimentadores de Fórmula 1 atuais, e é assim que os veremos em breve trabalhando em motores de produção. Actualmente vários fornecedores já têm estes dispositivos prontos para os comercializar, e apenas faltam os últimos detalhes técnicos para os ver implementados num carro de rua.
A Audi será a primeira empresa, se as previsões prometidas pelos seus planos de lançamento de produtos e novos motores forem cumpridas, a lançar um turbo mecatrônico, assistido por um motor-gerador elétrico.
Máquina de compressão de ar com rolamentos magnéticos da SKF
Mas se você acha que é aí que a evolução do turboalimentador vai acabar, você está errado. Existem agora outros campos de desenvolvimento que abrem novas possibilidades.
Como você sabe, se você é um geek do motor turbo, há muitos tipos de rolamentos para estes dispositivos. Há turbocompressores que funcionam girando suas turbinas em buchas. Outros turbos funcionam com rolamentos de metal, e outros utilizam rolamentos de cerâmica exótica.
A idéia e as necessidades por trás das várias opções de rolamentos em turboalimentadores é maximizar a eficiência desses dispositivos. Menos atrito, menos aquecimento, menos possibilidade de apreensão, maior eficiência energética e maior durabilidade.
Mas o que queríamos falar aqui é sobre a nova tecnologia que está no horizonte. É um rolamento magnético. A idéia por trás deles é criar um campo magnético sobre o qual o eixo da turbina se apóia "flutuando".
Com este sistema, as necessidades extremas de lubrificação do turboalimentador são eliminadas, a eficiência é ganha, as inércias são reduzidas e as chances de apreensão são praticamente nulas.
Há ainda mais vantagens. O campo magnético sobre o qual repousa o eixo da turbina pode ser tornado variável, criando uma máquina eléctrica. Desta forma, o próprio eixo do turboalimentador e os rolamentos magnéticos atuariam como um motor elétrico, eliminando a necessidade de montar outra máquina elétrica auxiliar fora deles.
Rolamentos magnéticos
O estado da arte é tal que estes tipos de rolamentos magnéticos de campo variável já existem e são utilizados em outras aplicações na indústria para suportar pesos pesados e movê-los precisamente sem fricção.
Os problemas para implementar esta tecnologia no mundo automóvel não estão, portanto, no estado da arte, mas nos custos derivados da sua aplicação.
A realização deste tipo de tecnologia de turboalimentação envolve um grande esforço de investimento para a miniaturização de componentes que atualmente não existem na indústria. Os fabricantes de turbinas como a Honeywell, que têm experiência significativa neste campo, devem ver que o seu investimento faz sentido. Em outras palavras, eles podem ganhar dinheiro com seu investimento.
E esse é o fim que pode não ser tão claro. Pode levar quase uma década para desenvolver e trazer para a produção tais turboalimentadores em larga escala, e agora há dúvidas se o paradigma industrial automotivo será o mesmo daqui a uma década.
Se o foco do cliente mudar para carros automáticos, a idéia de célula de combustível ou carros elétricos a bateria provavelmente assumirá um significado diferente. E com a tecnologia evoluindo para esse tipo de produto, talvez o tempo de resposta do acelerador, ou o investimento em motores convencionais de combustão interna, seja menos importante.
Que este tipo de turboalimentador é o futuro para o motor de combustão é um facto. Na verdade (redundância à parte), eu não ficaria surpreso em vê-la nos motores de corrida mais cedo do que mais tarde, especialmente em Le Mans. Mas ao ritmo que os tempos estão mudando e os gostos dos consumidores estão mudando, talvez esta tecnologia não chegue aos carros do futuro, porque eles acabarão sendo elétricos e automáticos.
