21 de dezembro de 2015
Comparação entre as Avaliações dos Ciclos de Vida comprova a vantagem da redução de peso

Por Marcio Ishikawa |

Diversos estudos realizados anteriormente já haviam constatado que o uso de materiais de alta resistência e baixo peso, como o alumínio, é a forma mais eficaz e economicamente viável para se atingir metas elevadas de redução de emissões de poluentes (leia mais aqui e aqui ) – que ficarão cada vez mais severas nos próximos anos. O mais recente desses estudos foi desenvolvido pela Ford e a Magna International e faz parte de um projeto do Departamento de Energia dos Estados Unidos. Intitulado ”Comparative LCA Study of Lightweight Auto parts of MMLV Mach-I Vehicle” faz uma comparação entre um modelo real de produção e um modelo idêntico construído em materiais leves e oferece números concretos que evidenciam as vantagens do alumínio. Detalhes foram publicados este ano em eventos técnicos internacionais como o Automotive Engineering Congress, TMS Annual Meeting & Exihibition e SAE World Congress & Exhibition.

A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é utilizada para mensurar os impactos ambientais de um produto. “Não é avaliado apenas o uso do produto em si, mas também todo o processo de extração das matérias primas, distribuição, a energia necessária para todos os processos e o seu fim de vida”, explica Cássia Maria Lie Ugaya, professora da Universidade Federal do Paraná e doutora em Engenharia Mecânica. “Essa metodologia é bastante utilizada na indústria automobilística, funcionando como uma importante ferramenta para os setores de desenvolvimento de produto e planejamento estratégico.”

Sedã médio americano – O modelo selecionado para o estudo foi o Ford Fusion 2013, classificado nos Estados Unidos como um sedã médio, com capacidade para cinco passageiros. Para a comparação, foi construído um protótipo “Veículo Leve Multi Material” (MMLV, Multi Material Lighweight Vehicle, em inglês), chamado pela Ford de Lightweight Concept e produzido somente com materiais e processos de produção disponíveis comercialmente. A ACV considerou que os veículos foram construídos e utilizados na América do Norte, percorrendo um total de 250 mil quilômetros.

Com mais que o dobro de alumínio em relação ao Fusion 2013 – 368 kg contra 175 kg –, o protótipo foi batizado de Mach-I e apresentou redução total de peso de 364 kg, pesando 23,5% a menos em relação ao modelo de série. O uso intensivo de alumínio, nas formas laminada, extrudada, forjada e fundida, foi registrado em componentes da carroceria, powertrain e chassi. Contribuíram também para a redução de peso do veículo a aplicação de aços de alta resistência, magnésio e plásticos reforçados com fibra de carbono – estes últimos, ausentes no Fusion 2013.

Imagens: divulgação Ford

 

“Reduzindo o peso em cada um dos principais sistemas do veículo, pudemos utilizar o motor EcoBoost 1.0 de três cilindros, mantendo as dimensões, performance, durabilidade e nível de segurança do veículo”, explica David Wagner, líder técnico de pesquisa e desenvolvimento da Ford, PhD em engenharia mecânica e um dos responsáveis pela condução da Avaliação do Ciclo de Vida. “O estudo ratifica e consolida a estratégia da Ford de redução de peso e downsizing dos motores para atingir as metas de redução do consumo de combustível”. Apesar de suas dimensões serem bem maiores, o Mach-I tem peso similar ao do hatch compacto New Fiesta e apresenta eficiência energética superior, como mostra a tabela abaixo.

MMLV – Mach-I X Ford New Fiesta*
Ecoboost 1.0 3 cil motor Ecoboost 1.0 3 cil
1195 peso (kg) 1151
4869 comprimento (mm) 4056
1852 largura (mm) 1722
2850 entre-eixos (mm) 2489
515 porta malas (l) 281
14,49 consumo combinado urb/rod (km/l) 15,31

 

Resultados e conclusões – Como era de se esperar, a principal conclusão é que o Mach-I, Veículo Leve Multi Materiais, é ambientalmente superior ao Fusion 2013. A redução de peso permitiu que sua média de consumo fosse de 6,9 litros/100 km, ou 14,49 km/l, ante 8,4 litros/100 km, ou 11,9 km/l. Isso representa uma economia total de 3642 litros de combustível nos 250 mil quilômetros rodados considerados no estudo. Os resultados ambientais indicam benefícios da ordem de 16% de melhora no potencial de aquecimento global e de 16% de redução no total de energia primária utilizada ao longo do ciclo.

Mais do que uma mera reprodução do Ford Fusion 2013, o MMLV é um protótipo construído de modo a manter as suas características, mantendo os níveis de performance, ruído e vibração, com a mesma capacidade de carga e passageiros. Além disso, ele foi submetido a uma bateria de testes de homologação, como explica o americano. “Ele passou por quatro crash‑tests e também pelas avaliações padrões da Ford de durabilidade e corrosão”, explica. Para Wagner, os resultados obtidos pelo estudo já tem reflexos práticos, contribuindo para acelerar as pesquisas voltadas para a redução de peso dos sistemas nos veículos da marca.


ACV focado em uma peça
– A Constellium também divulgou, em 2015, uma Avaliação do Ciclo de Vida comparando os efeitos da utilização de um capô automotivo de alumínio em relação a uma peça tradicional manufaturada em aço.

graf-07-mat37

Como se vê no gráfico acima, o uso da peça em alumínio proporciona uma redução na emissão de gases de efeito estufa de 37% (156 kg CO2 eq contra 247 kg CO2 eq da peça em aço). O resultado significativo acontece mesmo com um impacto maior na fase de produção do metal leve, uma vez que o alumínio permite redução contínua durante todo o ciclo de utilização – já que o menor peso em relação ao aço proporciona economia de combustível para o veículo –, além do fato de, após a vida útil, ser altamente reciclável e ter elevado valor agregado, ajudando a recuperar parte relevante do investimento inicial.

Veículo Multi Materiais mostra o caminho
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