Primeiro motor a álcool do mundo será projetado por equipe da Engenharia Mecânica

Elaborar modelo computacional para o primeiro motor a álcool do mundo é o objetivo do convênio que a UFMG assina esta semana com a Fiat Automóveis. Coordenado pelo professor Ramon Molina Valle, do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia, o projeto tem duração prevista de 18 meses, prorrogáveis por mais um ano, e vai custar R$ 1,8 milhão. “Nunca se projetou um motor para álcool. Até agora, todos resultaram de modificações e otimização de parâmetros nos motores a gasolina", informa Molina Valle.

A ideia é dar subsídios para que a Fiat faça o primeiro específico, que aproveite ao máximo todas as potencialidades desse combustível”, explica Molina, que prevê a obtenção de modelo inovador capaz de dar base para a criação de motor com consumo e emissões mínimos.

Convênio com a montadora foi firmado na tarde desta quarta-feira, dia 28, pelo reitor Clélio Campolina e pelo diretor da Fiat, Paolo Ferrero.

Cauteloso, embora otimista, Molina adverte que se trata de um longo processo, que pode levar em média dez anos entre a concepção e a chegada ao mercado. “Depois de modelado computacionalmente, ele precisa ser construído. Daí sai o protótipo de pesquisa, que começa a ser testado experimentalmente, e só depois de conferir se o resultado é o proposto, ele passa a ser um protótipo para construção de produto final”, relata.

As etapas envolvem calibração e ajustes de todos os componentes e aprovação na legislação de emissões. “É possível que os dados da modelagem apresentem ótimas condições em desempenho e rendimento, mas as emissões não sejam baixas como o esperado. Tudo isso é corrigido experimentalmente”, observa Valle.

A equipe de pesquisa envolvida no projeto inclui quatro professores e vai gerar duas teses de doutorado, duas dissertações de mestrado e quatro trabalhos de alunos de graduação, além de publicações como relatórios e artigos científicos.

A intenção de Ramón Molina é aproveitar o projeto para montar grupo de pesquisa em modelagem numérica de motores, uma vez que o Departamento possui, em sua opinião, a melhor infraestrutura do país para pesquisa automotiva, abrangendo as áreas de projeto de veículos, ensaio de motores, combustíveis, combustão e modelagem, tanto experimental quanto numérica.

Otimizado
Embora completamente inovador, o modelo que a equipe da UFMG pretende planejar deve manter as características de um motor térmico com parâmetros otimizados. Entre as vantagens de se adotar a modelagem computacional está a redução de custos.

“Seria necessário utilizar uma infinidade de blocos, cabeçotes e motores para ir testando tudo experimentalmente”, exemplifica o pesquisador, lembrando que o modelo computacional precisa ser validado com dados empíricos, para ter confiabilidade. Se na fase de validação forem encontrados erros na ordem de 5 a 10%, o modelo é considerado bom. “A partir daí, podem-se fazer alterações de geometria, por exemplo, e ele continua válido”, informa.

Até lá, muito trabalho espera a equipe coordenada por Molina, que deverá fornecer conhecimento aprofundado do desempenho do motor por meio de simulações de fluxo de ar frio, do spray, da mistura e da combustão, incluindo estudo completo do processo de transferência de calor.

O intuito é chegar a uma combustão eficiente, que reduza o consumo, melhore o desempenho e resulte em emissões de carbono próximas de zero. “A partir daí podem sair protótipos em várias condições, tamanhos e cilindradas”, antecipa o pesquisador. Segundo ele, já existem modelos assim no mundo, “mas não para o álcool”.

O convênio prevê a criação, a partir da metodologia desenvolvida, de um conceito de motor de alta eficiência a etanol. Se alcançados tais resultados, a UFMG receberá prêmios com base em percentuais dos ganhos.

Estão planejadas cinco fases de trabalho. No final da primeira etapa de simulação, devem ser obtidas geometrias 3D dos componentes que definem o volume de controle e a cinemática do motor, obtendo-se um modelo geométrico consistente, capaz de gerar malha computacional em posições específicas, que permita obter metodologia de modelagem do escoamento interno do motor. Na fase seguinte será desenvolvido modelo para a simulação de spray de combustível, e na terceira a equipe deverá desenvolver metodologia de diagnóstico de mistura ar/combustível para avaliação da condição de mistura do motor, apresentando também proposta de melhorias. Na quarta fase, será realizada a simulação computacional 3D do modelo de combustão no motor conceito. Já a final envolve a otimização do motor conceito, podendo-se propor modificações com índices de ganhos que levem a uma configuração otimizada.

Projeto: Simulação computacional tridimensional do motor conceito a etanol, envolvendo caracterização do escoamento de ar, spray e da combustão, com validação experimental
Equipe executora: professores Ramon Molina Valle (coordenador), José Eduardo Mautone Barros, Rudolf Huebner e Fabricio José Pacheco Pujatti
Interveniente: Fundação Christiano Ottoni

(Ana Rita Araújo/Boletim 1833)