14 de janeiro de 2016
Programa americano incentiva a melhora da eficiência energética; no Brasil, inovação em alumínio chama atenção

Por Marcio Ishikawa |

A utilização do alumínio nos implementos rodoviários pode melhorar a rentabilidade de empresas do setor do transporte de carga, como mostrou um recente estudo realizado pela ABAL, graças ao aumento no volume de carga transportada e à redução nos custos de operação e manutenção dos caminhões – ainda há outros fatores, como a alta capacidade de reciclagem do alumínio, o que lhe dá um valor agregado no final do seu ciclo de vida, e a conhecida resistência à corrosão do metal, que lhe dá uma vida útil mais longa. Se no Brasil a sua utilização ainda é incipiente, nos Estados Unidos e na Europa os implementos em alumínio já são realidade há décadas. De acordo com a European Aluminium Association, a maior parte dos tanques e silos semi-reboques usados naquele continente são produzidos com esse metal.

Um dos próximos passos na busca constante pela melhoria na eficiência energética está focada nos caminhões. Uma das principais iniciativas na área é o “Supertruck”, programa de pesquisa e desenvolvimento, idealizado pelo Departamento de Energia (DOE) dos Estados Unidos. Lançado em 2010, é uma parceria público-privada no valor total de 284 milhões de dólares com quatro grandes fabricantes e outras empresas, entre fornecedores e desenvolvedores de tecnologia, com o objetivo de acelerar a criação de soluções que ainda não estão disponíveis no mercado. O modelo selecionado para o projeto foi o caminhão superpesado da categoria Classe 8 (peso bruto acima de 14.969 kg), que segundo o DOE, transporta cerca de 80% dos bens de consumo naquele país e é responsável pelo consumo de 20% do combustível usado nos transportes.

Daimler, Navistar, Volvo e Cummins foram as fabricantes selecionadas e, tomando o modelo 2010 como base, tinham como missão melhorar em 50% a eficiência no transporte de carga do caminhão base (relação das toneladas transportadas e distância percorrida/consumo) e 20% na eficiência do motor (com melhoria de 50% na eficiência térmica em condições de cruzeiro, a 104 km/h). Além disso, os protótipos desenvolvidos devem atender a todas as normas de emissões de poluentes e de segurança vigentes nos EUA e as tecnologias propostas devem ser viáveis para transição ao mercado, com potencial de comercialização e validações de custo/benefício.

Primeiros resultados – Cummins e Daimler finalizaram os seus projetos em 2014 e 2015, respectivamente, atingindo os 50% de melhoria na eficiência do motor e excedendo as metas no que diz respeito à eficiência no transporte de carga. A primeira atingiu 76%, chegando a 4,55 km/l, enquanto a segunda atingiu 115%, com 5,18 km/l. O consumo considerado para o caminhão-base é de 2,46 km/l. Variadas tecnologias foram utilizadas nos protótipos, como motorização híbrida, recuperação de energia térmica, aerodinâmica avançada, pneus com baixa resistência à rolagem, redução de perdas por inércia e, claro, redução de peso.

Segundo a assessoria de imprensa da Daimler Trucks North America, a redução total foi de 1272 kg, dois quais metade foi obtida no caminhão e metade na carreta (mais informações no site do projeto Freghtliner Supertruck). No caminhão, foram utilizadas longarinas e travessas de alumínio, que permitiram uma redução total de 318 kg quando combinada com a suspensão traseira também feita de materiais leves. Na cabine, materiais compostos de fibra de carbono foram usados no interior e exterior, combinados com a estrutura em alumínio já presentes nos caminhões de série da Freightliner.

Freightliner Supertruck 

Freightliner Supertruck, da Daimler
Freightliner Supertruck, Daimler
Freightliner Supertruck, Daimler
Protótipo obteve uma melhora de 115% na eficiência de transporte; redução de peso foi um dos pilares fundamentais

Design correto – Ainda segundo a Daimler, “o alumínio é um material com baixa densidade que permitiu atingir requisitos de performance necessários para o projeto, pois foi aplicado com o design correto”. No caso, foi utilizado um desenho não-convencional nas longarinas e foram inseridos reforços estruturais em pontos chaves, para dar conta do principal desafio, que é a fadiga do material a longo prazo. “A redução de peso é o maior responsável por atingir as metas do programa, pois isso significa que a capacidade de carga aumenta, permanecendo dentro dos limites legais de peso – 9% da eficiência obtida vem apenas desse fator, com o aumento na capacidade de carga, sem contar os outros benefícios.”


Essa questão de se aplicar o alumínio com um design próprio é um dos pontos abordados no manual “Aluminium in Comercial Vehicles”, da
European Aluminium Association. “Não haverá a máxima redução no peso possível com o uso do alumínio se o design simplesmente copiar o projeto feito para aço”, diz a publicação, segundo a qual “designs otimizados para o alumínio são baseados no uso de seções específicas (com vigas 20 a 40% maiores), e o uso de transições suaves e juntas adequadas”. Esses aspectos, como menciona a Daimler Trucks North America, devem garantir também uma maior resistência à fadiga, já que se parda da premissa que os implementos e caminhões em alumínio serão utilizados com maior frequência.

No Brasil – Muitas soluções para a redução de peso nos caminhões puderam ser conhecida no Brasil na última edição da Fenatran, realizada em novembro de 2015. A Alcoa apresentou em seu estande um caminhão conceito, batizado de “A Arte da Eficiência”, que incorpora todas as soluções de alumínio possíveis atualmente, com destaque para o chassi em alumínio, produzido em parceria com a Metalsa. A redução total de peso pode chegar a até 1135 kg.

“No geral, houve uma redução em torno de 40% no peso total”, explica Jean Yamamoto, consultor de desenvolvimento de soluções da Alcoa. “Não temos a intenção de, nesse momento, propor um caminhão 100% em alumínio. Com este conceito, nosso objetivo foi o de reunir diversas soluções, que foram desenvolvidas pela Alcoa no exterior, para mostrá-las ao mercado brasileiro, diante da própria demanda que já existe”.

“A Arte da Eficiência” 

Conceito reúne soluções que podem reduzir em mais de uma tonelada por caminhão (fotos: divulgação/Alcoa)
Chassi em alumínio pode ser produzido a partir de folhas laminadas ou extrudado; redução é de 400 quilos
Além de mais leve, eixo cardan é mais resistente à fadiga pois não apresenta linhas de costura
Quinta roda reduz 45,3 quilos e também dispensa lubrificação com graxa, graças ao sistema que utiliza borracha
Rodas do conceito pesam 22,6 quilos e usam nova tecnologia de acabamento LvL ONE
Outra novidade exibida foram as rodas single, que substituem o rodado duplo com economia de 75% do peso
Solução já consagrada, tanques de combustíveis em alumínio também marcaram presença no conceito
A Alcoa participa do programa Supertruck como parceira da Navistar e é responsável pela pesquisa e desenvolvimento relacionado à redução de peso. O protótipo deve ser finalizado ainda este ano, mas segundos dados preliminares divulgados pelo DOE, a redução de peso dentro do programa é superior a uma tonelada, tal como no conceito mostrado no Brasil. Além disso, a Alcoa também foi a fornecedora de rodas de alumínio para o projeto da Cummins e da Volvo. E o conceito de chassi ultraleve, produzido em parceria com a Metalsa,  também já havia sido mostrado no ano passado no Mid-America Trucking show em Louisville, estado americano do Kentucky.

Apenas as longarinas e travessas em alumínio podem reduzir o peso do caminhão em 400 kg. “Elas podem ser aplicadas em qualquer tipo de implemento, mas suas vantagens se destacam muito mais nas categorias que demandam a capacidade de carga máxima, como no transporte florestal ou de minério”, diz Yamamoto. O consultor da Alcoa ainda explica que a parceria também desenvolveu uma longarina extrudada, indicada para modelos de caminhão que transportam volumes menores. Esta última, por sinal, pode ser fabricada no Brasil sem maiores problemas, ao contrário da laminada, que tem processos mais complexos. Ambas são feitas com liga de alta resistência da família 6XXX.

O mexicano Porfirio Lima, diretor de marketing e de inteligência da Metalsa, ressalta a necessidade de se desenvolver um projeto voltado às características do alumínio. “O desenvolvimento do chassi exigiu a quebra de alguns paradigmas”, disse, referindo-se a uma total reavaliação da sua arquitetura, que resultou no novo conceito “Top & Bottom”, que usa dois trilhos finos posicionados acima e abaixo ao invés de lado a lado. Ainda segundo Lima, a empresa teria condições de colocar o produto no  mercado em dois ou três anos. “Não há nenhuma dificuldade em relação à tecnologia para produção. Mas da mesma forma que na fase de desenvolvimento, seria necessário criar uma linha de produção totalmente nova, com os processos adequados, uma vez que não é possível simplemente utilizar as linhas de produção do chassi comum em aço.”


Os testes com o caminhão que utiliza esse chassi 100% em alumínio acontecem desde 2015. As avaliações de durabilidade e resistência devem ser finalizadas até abril.

Sem costura – Outro item que chamou a atenção no conceito da Alcoa mostrado na Fenatran foi o eixo cardan, que transmite a força do motor para as rodas motrizes. Os 45,3 kg a menos, além de contribuir diretamente para a redução de peso total do caminhão, aumentam a eficiência do conjunto motriz, já que será necessário menos energia do motor para tirar a transmissão da inércia.

Outro ponto importante é a ausência das chamadas “linhas de costura”, que nos eixos convencionais em aço indicam onde foi feita a união das partes que a compõe. “Esta é uma peça que sofre uma solicitação mecânica muito alta e, sem as linhas de costura, ela é muito mais resistente à fadiga”, explica Yamamoto. Essa peça já é fabricada comercialmente nos Estados Unidos pela Dana, usando a liga 6061  – e que, no programa Supertruck, foi utilizada pela Cummins. O seu processo de produção usa a extrusão indireta e, sendo uma peça inteiriça, o principal desafio para a produção em larga escala está em seu tamanho.

Além do chassi e do eixo cardã, o conceito também apresenta a quinta roda forjada, que economiza 45,4 quilos em relação ao similar em aço e, ao utilizar uma proteção de borracha, tem a vantagem de dispensar a lubrificação com graxa. E cada roda possui 20,6 kg a menos que o equivalente em aço, apresentando, ainda, maior durabilidade e resistência.

Redução de peso no conceito “A Arte da Eficiência”
Chassi – 400 kg
Eixo cardã – 45,3 kg
Quinta roda – 45,3 kg
Rodas – 20,4 kg (cada)
Suportes de suspensão – 3,6 kg (cada)
Portas – 13,6 kg (cada)
Redução de peso, a próxima fronteira dos caminhões
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