Revoluções por minuto: inovações no mundo dos motores – Parte 1

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Nos últimos anos a pressão por fontes de energia renováveis e redução nas emissões de poluentes é a grande pauta da indústria. Nesse contexto, os motores estão no centro das atenções e novas tecnologias têm sido exploradas tanto no âmbito de materiais quanto no de processos de fabricação, buscando reduzir massa  e também atingir uma maior eficiência energética, através da exploração de novos conceitos de funcionamento. Para iniciar essa série de posts, o escolhido é um projeto da década de 80 que foi recentemente ressuscitado, e que provavelmente ainda está anos a frente de nosso tempo.

Parte 1: Polimotor

Se há poucos anos as sobrancelhas ainda se levantavam no mercado brasileiro quando se falava em motores com bloco de alumínio, o que você pensaria ao ouvir falar em um motor fabricado de plástico? Motores são máquinas térmicas conhecidas por não serem lá muito eficientes, pois como regra geral podemos dizer que para cada cavalo de potência gerado, outro deverá ser dissipado pelo sistema de arrefecimento sob forma de calor. Com temperaturas na faixa de 250 a 300 °C sendo atingidas, poucas pessoas pensariam em polímeros como alternativa viável de material de construção, porém esse não foi o credo do engenheiro Matty Holtzberg, que começou a oferecer componentes como varetas de válvula, bielas e retentores de mola no mercado de preparação de automóveis dos EUA. Suas peças atingiram relativo sucesso entre os entusiastas, o que o levou a estabelecer uma meta mais ousada: desenvolver um motor com tantos componentes quanto possível em plástico. Para isso foi fundada a Polimotor Research Inc., e como base para o projeto Holtzberg escolheu o motor T-88 LL23 2.3 OHC que equipava o Ford Pinto (no Brasil, esse mesmo motor equipou os Maverick 4 cilindros). Na época esse era um dos motores pequenos mais fáceis de ser encontrado nos Estados Unidos, e foi escolhido como forma de baratear os primeiros testes de blocos e cabeçotes, ao utilizar-se componentes como eixos virabrequim e comando de válvulas da Ford (como referência, ao evitar o desenvolvimento de um virabrequim prototipal, a economia gerada era de cerca de 80 mil dólares por peça).

Na década de 80 a popularidade do motor foi grande, chegando a ser destaque na famosa revista Popular Science. Apesar da manchete, Matty Holtzberg afirma que a Ford não teve participação no projeto.

Na década de 80 a popularidade do motor foi grande, chegando a ser destaque na famosa revista Popular Science. Apesar da manchete, Matty Holtzberg afirma que a Ford não teve participação no projeto. Fonte: Popular Science [1].

Esse motor, chamado informalmente de Polimotor 1 possuía componentes como bloco, cabeçote, varetas, bielas e saias de pistão feitas de uma resina criada pela Amoco Chemicals Co., o Torlon, uma poliamida-imida, com elevadas propriedades de moldabilidade, resistência e a ataques químicos, além de excepcionalmente alta resistência ao calor.

Vista em corte da primeira versão do Polimotor. Fonte: [1].

Vista em corte da primeira versão do Polimotor. Fonte: Popular Science [1].

Após o sucesso dos primeiros testes, faltava convencer o público e as montadoras da robustez do conceito. Para esse fim, foi desenvolvido o Polimotor Model 234, uma versão DOHC baseada no design do motor do Ford Pinto (e que curiosamente – ou não – divide algumas semelhanças com o motor Cosworth BDA, outra variação sobre a família Ford T-88). Esse motor foi instalado em um chassi Lola T616 para disputar a categoria C2 do IMSA Camel GT Championship, e pesando cerca de 69 kg, o motor era cerca de 50% mais leve que um Cosworth equivalente, com potência máxima de 318 hp a 9.200 rpm, e corte de giros em 14.000 rpm. Durante a fase de desenvolvimento foram testados bielas e virabrequins de Torlon, além de pistões compósitos com saias poliméricas e topos de alumínio. Contudo, o motor que competiu utilizava virabrequim e bielas de aço forjado, e pistões convencionais de alumínio, mas ainda assim contava com diversos componentes poliméricos: a curiosa solução de cárter integrado ao bloco do motor, com camisas de ferro fundido (similares as utilizadas em motores com bloco de alumínio), cabeçote com insertos metálicos para as câmaras de combustão, hastes das válvulas de admissão, tuchos, pinos de pistão, tampa de válvulas, engrenagem de eixo comando e virabrequim.

Imagem do Polimotor utilizado no IMSA. Fonte: [2].

Imagem do Polimotor utilizado no IMSA. Fonte: Duddha.me [2].

O patrocínio foi providenciado pela Amoco, que na época estava interessada em divulgar as capacidades do recém desenvolvido Torlon, e a estréia da equipe Polimotor research se deu em julho de 1984, nas 6 Horas de Watkings Glenn. O carro classificou-se em uma distante 41ª posição, e no dia da corrida ocorreu uma falha no motor antes mesmo que o carro pudesse completar uma volta. Depois disso vieram as 500 Milhas em Road America, que resultaram em 59ª posição no grid de largada, e novamente em abandono por razões não identificadas. Em 1984 a equipe ainda participaria da prova de 500 km em Watkins Glen, resultando novamente em abandono.

Detalhe da instalação do Polimotor. Fonte: duddha.me [3].

Detalhe da instalação do Polimotor. Fonte: duddha.me [2].

Para 1985 o time voltou, mas o resultado nas duas primeiras provas repetiu aquilo que havia ocorrido no ano anterior. Contudo, em maio veio a prova de 2 Horas em Lime Rock, de menor duração e também com poucos inscritos (cinco na categoria Lights onde o time da Polimotor competia). Dessa vez o carro finalmente conseguiu chegar ao fim (a 19 voltas do vencedor da categoria, diga-se de passagem), mas vale salientar que foi um dos três que conseguiu finalizar a prova, garantindo o primeiro pódio para um carro equipado com motor plástico. Após essa prova vieram os 500 Km de Mid-Ohio, que voltaram a resultar em abandono (mas que ainda assim foi a 5ª posição em 8 inscritos). A última prova da qual a Polimotor participou foram as 500 Milhas em Road America, e dessa vez tudo correu surpreendentemente  bem: nos treinos a equipe conseguiu classificar o carro em 4º dentro da categoria, e no final da prova também pode atingir a 4ª colocação, a apenas 6 voltas do vencedor da categoria Lights. Mesmo com esses resultados e a grande exposição na mídia, a verdade é que nenhum fabricante de automóveis se interessou pelo conceito, o que acabou levando o conceito do Polimotor para a gaveta das boas idéias que acabam não se realizando. Após sua aposentadoria, a Amoco utilizou o T616 em programas de recrutamento em universidades até 1996, e hoje o modelo se encontra em uma coleção particular, mas sem seu motor de plástico.

Lola T616 equipado com o Polimotor na pista. Fonte: drive2.ru [4].

Lola T616 equipado com o Polimotor na pista. Fonte: drive2.ru [3].

Histórico em competições:

1984
CORRIDA  PILOTO POSIÇÃO
1 Hora de Lime Rock Não compareceu
6 Horas de Watkins Glenn  Peter Kuhn  Abandonou
500 Milhas de Road America Peter Kuhn Abandonou
500 Quilômetros de Watkins Glenn Peter Kuhn 35º (15º na categoria GTP)
1985
500 Quilômetros de Road Atlanta Tim Coconis / Peter Argetsinger Abandonou
600 Quilômetros de River Side Tim Coconis Abandonou
2 Horas de Lime Rock Peter Argetsinger 11º (3º na categoria GTP Lights)
500 Quilômetros de Mid-Ohio  Peter Argetsinger / Michael Argetsinger Abandonou
500 Milhas de Road America Peter Argetsinger / Herm Johnson 17º (4º na categoria GTP Lights)

Polimotor 2

Porém, esse hiato no conceito de motores de plástico durou até 2015, quando a multinacional do setor químico Solvay (que entre outras, é hoje proprietária da Amoco), resolveu que ressuscitar o projeto do motor em plástico seria uma plataforma ideal para marketing da sua nova linha de polímeros.

Polimotor 2, dessa vez desenvolvido com o apoio da Solvay. Fonte: [3].

Polimotor 2, dessa vez desenvolvido com o apoio da Solvay. Fonte: Solvay [4].

Para tanto eles chamaram Matty Holtzberg para novamente liderar o projeto, que terá como ponto de partida o bloco original, mas dessa vez com um turbocompressor, e com sistema de injeção eletrônica em substituição ao sistema Kugelfischer de injeção mecânica que era usado na década de 80. O objetivo da Solvay é utilizar o máximo de componentes fabricados com os polímeros da empresa, tais como bombas de água e de óleo, corpo da borboleta, coletor de admissão, galeria de combustível, engrenagens do sistema de sincronismo e tubulações de arrefecimento.

Nessa nova versão, a meta é atingir entre 420 e 450 hp a 8000 rpm, com um peso na faixa de 63-67 kg (para efeito de comparação, um motor 1.0 3 cilindros da nova geração, com bloco de alumínio pesa cerca de 90 kg). Apesar do ganho em peso, o conceito de motor plástico apresenta uma grande desvantagem em relação aos convencionais: para que funcione com confiabilidade o sistema de arrefecimento tem que ser mais robusto que o normal, o que implica em perdas aerodinâmicas em relação a outras aplicações. A Solvay pretende instalar o motor em um protótipo Norma M20, que então passará por vários testes durante 2016 até que possa estrear em competição.

Norma M20 que deverá receber o Polimotor 2 ainda em 2016. Fonte: Solvay [3].

Norma M20 que deverá receber o Polimotor 2 ainda em 2016. Fonte: Solvay [4].

Fontes:

Magda, Mike; Plastic Race Engine Returns as Polimotor 2 Project Underway, disponível em: http://www.enginelabs.com/news/plastic-race-engine-returns-as-polimotor-2-project-underway/. Acessado em: 05/04/2016.

#Tech – Polimotor or Plastic and Racing Engine, disponível em: https://duddha.me/2014/07/21/polimotor-plastic-and-racing-engine/.Acessado em: 06/04/2016.

Keebler, Jack; Ford’s impossible plastic engine, disponível em: https://books.google.com.br/books?id=FzCnbu4xM0YC&pg=PA71&lpg=PA71&dq=popular+science+polimotor&source=bl&ots=-ZIZcXc33f&sig=nwGq9e8HiwThD4L1Xs6O7OBoa_0&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwiQvryI2ffLAhWJthoKHVNiAroQ6AEIIzAA#v=onepage&q=popular%20science%20polimotor&f=false. Acessado em: 08/04/2016.

McCosh, Dan; Automotive Newsfront, disponível em: https://books.google.com.br/books?id=4DkGrUmHwRYC&pg=PA16&lpg=PA16&dq=popular+science+polimotor&source=bl&ots=N4__zgAMSo&sig=KOhlBaU5K0DoWTEuf8aesu2t0gs&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwiQvryI2ffLAhWJthoKHVNiAroQ6AEIJzAB#v=onepage&q=popular%20science%20polimotor&f=false. Acessado em 08/04/2016.

Bob Roemer tells the story of the IMSA T616-Polimotor, the racing car with the plastic engine!, disponível em: http://www.lolaheritage.co.uk/scrapbook/004/004.htm. Acessado em 08/04/2016.

The all plastic rececar engine, Polimotor 2, to us Solvay 3D printing powders, disponível em: http://www.tctmagazine.com/3D-printing-news/the-all-plastic-racecar-engine-polimotor-2-to-be/. Acessado em 09/04/2016.

Solvay materials fuel breakthrough innovation of “Polimotor 2” all-plastic car engine, disponível em: http://www.solvay.com/en/media/press_releases/20150518-Polimotor.html. Acessado em: 09/04/2016.

Histórico de competições extraído de Racing Sports Cars: http://www.racingsportscars.com/cars/search-archive.html?make=Lola&eng=Polimotor. Acessado em: 14/04/2016.Imagens

[1]: Retirado de: Keebler, Jack; Ford’s impossible plastic engine, disponível em: https://books.google.com.br/books?id=FzCnbu4xM0YC&pg=PA71&lpg=PA71&dq=popular+science+polimotor&source=bl&ots=-ZIZcXc33f&sig=nwGq9e8HiwThD4L1Xs6O7OBoa_0&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwiQvryI2ffLAhWJthoKHVNiAroQ6AEIIzAA#v=onepage&q=popular%20science%20polimotor&f=false. Acessado em: 08/04/2016.

[2]: Retirado de: #Tech – Polimotor or Plastic and Racing Engine, disponível em: https://duddha.me/2014/07/21/polimotor-plastic-and-racing-engine/.Acessado em: 06/04/2016.

[3]: Retirado de: https://www.drive2.ru/b/953074/. Acessado em 18/04/2016.

[4]: Retirado de: Solvay materials fuel breakthrough innovation of “Polimotor 2” all-plastic car engine, disponível em: http://www.solvay.com/en/media/press_releases/20150518-Polimotor.html. Acessado em: 09/04/2016.

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