TECNOLOGIA
Era do Etanol
Os motores glow a álcool comum, ou etanol, como está na moda dizer, fazem sucesso no Japão, onde a O.S. Engines lançou três modelos para aviões e projeta outros dois, um deles para automodelos. A vantagem é dupla: o preço do combustível é mais baixo do que o glow tradicional, a metanol, e o consumo é muito menor!

Quatro exemplares do 55 AX-BE foram remetidos ao Brasil para serem submetidos a testes pela Aeromodelli, representante oficial da O.S. no País. Um desses motores tem voado a bordo de um treinador em clubes da Grande São Paulo e do interior do Estado. Os demais foram destinados a testes de bancada, inclusive em laboratório da indústria química escolhida pela O.S. para produzir aqui a mesma mistura combustível já em uso no Japão.

É formidável o desempenho do motor a álcool comum instalado no treinador. Os primeiros voos foram feitos em um dia de inverno extremamente frio e úmido na pista da União Bandeirante de Aeromodelismo (UBA). A despeito do frio, a partida foi fácil: o motor pegou na primeira batida na hélice! A agulha de alta rotação foi ajustada para um giro máximo em torno de 10.200 rpm com hélice 11 x 7,5.

Aliás, esse mesmo motor já havia provocado suspiros de entusiasmo logo ao ser acionado em bancada de amaciamento (ao lado): seu consumo de combustível é, em volume, bem mais baixo do que o equivalente a metanol! Considerando que o álcool comum é muito mais barato do que o metanol, a economia em preço é ainda mais saborosa!

Na O.S., a ideia de se produzir motores glow a álcool comum foi de Toshio Ishikawa, então presidente da empresa e recentemente aposentado. Toshio esteve no Brasil duas vezes para pesquisar o assunto. Na primeira, em 2008, ele veio para conhecer de perto a gigantesca produção brasileira de álcool, ao que parece para convencer-se a si próprio e aos seus pares na empresa de que esse combustível é, de fato, abundante e produzido no Brasil com qualidade inigualável no mundo.

O combustível que abastece os motores O.S. BE no Japão é feito com etanol importado do Brasil. Apesar de as leis japoneses de importação taxarem essa matéria prima como bebida alcoólica, Toshio disse que o combustível a bioetanol – como ele gosta de se referir – é 40% mais barato do que o tradicional, feito com metanol.

Etanol X metanol – A segunda visita de uma delegação da O.S. aconteceu entre os dias 5 e 9 de março de 2009, desta vez para escolher a indústria química que produzirá aqui não apenas uma, mas duas linhas de combustíveis: uma, do tipo glow tradicional, em que a matéria prima principal é o metanol; outra, à base de álcool comum, especial para os motores BE. A comitiva japonesa foi mais uma vez comandada  por Toshio Ishikawa, a quem coube a decisão de apontar a fábrica que vai preparar e envasar os dois combustíveis. Toshio disse que o nome e localização dessa empresa serão divulgados tão logo seja assinado o contrato entre ela e a O.S. Pode-se adiantar, contudo, que é do interior de São Paulo e tem grande experiência com lubrificantes e derivados de etanol e metanol.

A fórmula da mistura a etanol, bem como seu lubrificante e os aditivos, foi desenvolvida pela própria O.S. no Japão. Ela não contém nitrometano e usa o chamado álcool anidro, ou absoluto, com pureza de 99,5%. Ou seja, tem apenas 0,5% de água. Este é o mesmo álcool usado pela Petrobras para ser misturado à gasolina automotiva. Não é o álcool que vai diretamente do posto para o tanque dos automóveis. Ele é produzido pelas usinas especialmente para esse propósito e para uso em laboratórios. Não é encontrado no varejo, exceto em lojas especializadas em produtos químicos para laboratório. Sem esse grau de pureza, nenhum motor glow BE funcionará a contento com etanol!

Por isso, os pilotos interessados em improvisar misturas desse tipo de combustível devem desistir de antemão do álcool automotivo – “de posto” – e do álcool de supermercado ou farmácia, que são ditos hidratados em razão da maior proporção de água: 5% a 6% (pureza de 94% a 95%) no caso do álcool de posto; 8% a 50% no de supermercado ou farmácia (pureza de 50% a 92%).

Água e garantia – Os motores BE podem, inclusive, funcionar precariamente com álcool hidratado em proporções relativamente altas, como as do automotivo, mas isso contribuirá para a oxidação rápida das peças internas de aço (rolamentos, girabrequim e pino do pistão). Por isso, a O.S. Engines não assegura garantia para os motores que não usarem somente a mistura com etanol anidro na proporção oficial de pureza (99,5%). As lojas de modelismo que venderem os motores BE vão oferecer também o combustível com esse ingrediente (veja adiante).

Vela diferente – Para adaptar os motores ao etanol, a O.S. fez modificações na taxa de compressão, na geometria do carburador e das agulhas de regulagem e no escape, mas isso não basta. O pulo do gato está no filamento da vela, feito com uma liga especial, pois a de platina tradicionalmente usada no glow a metanol não é a mais adequada para catalisar a combustão do etanol! Para evitar que os pilotos quebrem a cabeça e se decepcionem com as velas comuns, a O.S. modificou o diâmetro e a rosca da vela especial para os motores BE.

Baixo custo e ambiente, sem nitro – A decisão de produzir motores a etanol, segundo Toshio, faz parte de uma estratégia mais geral de diversificação das atividades da O.S., aliada à urgente necessidade de redução dos custos e do impacto ambiental da operação de motores a combustão para modelismo. Por essa razão, os motores BE foram também desenvolvidos para não depender do nitrometano. “O nitro é o mais nocivo dos ingredientes para o meio ambiente. A O.S. se esforça para reduzir seu uso em combustíveis para modelos e quer espalhar essa ideia no mundo”, disse Toshio. Segundo ele, uma mistura a base de etanol com 2% a 3% de nitrometano pode, inclusive, melhor um pouco o desempenho do motor, mas não é indispensável.

De fato, o nitrometano foi introduzido nas formulações de combustíveis em uma época em que se exigia mais potência dos motores. Depois de décadas de aprimoramento da geometria interna, dos carburadores, das velas e das técnicas de fabricação com alta precisão, o nitrometano não é mais tão importante quanto antes para se ter um regime de funcionamento firme e seguro em marcha lenta e baixas rotações. Prova disso é o sucesso dos motores BE com 0% de nitro no exigente mercado japonês, o que se confirma também no Brasil com o exemplar em teste pela Aeromodelli. Seu regime de marcha lenta é notável, com retomadas tão firmes e obedientes quanto as de qualquer motor glow a metanol bem regulado.

Lojas terão combustível perfeito – Os testes no Japão dão à O.S. plena segurança de que pode lançar os motores BE no mercado mundial, mas a fábrica quer fazer isso com calma. Segundo Toshio, a estratégia da empresa é a de enviar os motores para fora do Japão somente quando for possível oferecer ao mercado mundial uma mistura combustível adequada e confiável, formulada e produzida com todos os ingredientes desenvolvidos e testados em seus próprios laboratórios.

Ele disse que seria desastroso se o público tentasse fazer os motores BE funcionarem com formulações caseiras e ingredientes sem controle ou sem o necessário desenvolvimento. Por isso, os motores BE são vendidos no Japão somente por meio de lojas que ofereçam também a mistura combustível com a formula desenvolvida pela própria O.S.. O mesmo acontecerá no Brasil.

Com o tempo, outras fábricas também quererão produzir motores a álcool comum e outras indústrias químicas quererão oferecer suas próprias formulações desse combustível. “O que queremos”, disse Toshio,  “é mudar o paradigma dos motores a combustão para modelismo”.

Guerra e glow – Os motores glow a metanol para aeromodelos surgiram nos anos 40, nos EUA, no rescaldo da Segunda Guerra. Até aquela época, usavam-se os pequenos motores a gasolina com velas de ignição por centelha. Um magneto acoplado ao eixo do girabrequim gerava a corrente elétrica para as centelhas, tal como nos automóveis de antes da ignição eletrônica. Com o final da guerra, voltaram a ficar disponíveis uma série de produtos e combustíveis cujo consumo fora restrito, entre eles o metanol e a gasolina. É da mesma época o advento da vela de filamento incandescente – o glow plug dos nossos dias! –, indispensável para a operação com metanol.

Mas por que metanol e não etanol? Simplesmente porque esse era o tipo de álcool mais fácil de ser obtido nos EUA, então principalmente a partir da madeira ou de cereais. Do ponto de vista técnico, os motores de aeromodelos a etanol poderiam funcionar desde então com a mesma naturalmente com que os carros brasileiros o fazem há mais de 30 anos. Bastaria que fossem projetados para esse combustível. Foi o que a O.S. fez!

(*) Publicado originalmente na edição nº 66 de Hobby News.

COMENTÁRIO

QUÍMICA E TORQUE O etanol e o metanol são membros de uma mesma família de compostos químicos, a dos álcoois, cujas moléculas se caracterizam pela presença de um radical hidroxila (–OH) ligado a um hidrocarboneto (qualquer combinação de carbono e hidrogênio). O mais simples desses compostos é o metanol, com apenas um átomo de carbono (CH3OH), seguido pelo etanol, com dois átomos de carbono (CH3–CH2OH). Apesar do parentesco químico, a combustão dessas duas substâncias acontece de modos diferentes, conforme explica Edmar Mammini, veterano construtor de modelos de barcos e máquinas a vapor, com vasta experiência na indústria química: De modo bastante simplificado, pode-se dizer que a energia liberada pela reação de combustão de uma molécula é essencialmente a que se concentrava nas ligações entre seus átomos. Embora não seja uma regra geral, enfatiza Edmar, o maior número de ligações na molécula de etanol lhe dá o potencial de liberar na combustão quase o dobro da energia liberada por uma molécula de metanol. Na prática, porém, a vantagem não é tão grande, mas se mantém expressiva: a queima de um grama de etanol libera cerca de 30% mais energia do que um grama de metanol. ENERGIA COMPARADA Na combustão, a molécula de etanol tem potencial para liberar quase o dobro da energia de molécula de metanol (1), mas na prática um grama de etanol produz cerca de 30% mais energia do que um grama de metanol (2). Combustível KJ/mol (1) MJ/kg (2) A reação de combustão Metanol 726 22,7 2CH3OH + 3O2 –> 2CO2 + 4H2O => Energia Etanol 1300 29,7 C2H3OH + 3O2 –> 2CO2 + 3H2O => Energia Contudo, o etanol se inflama mais lentamente do que o metanol. Isso significa que, em um motor, o pistão é empurrado mais devagar pelos gases da combustão do etanol do que pelos gases do metanol. Porém, como o etanol entrega mais energia a cada vez que o pistão desce, o resultado final é muito interessante: Um motor glow a etanol tem mais torque do que um similar a metanol de mesma cilindrada! Isso significa que a máxima rotação do motor a etanol é mais baixa do que a máxima rotação do motor a metanol, mas ele pode girar hélices de maior diâmetro e/ou passo! Isso também explica porque a marcha lenta do BE é mais “redonda” do que a dos similares a metanol! No caso específico do 55AX-BE, seu desempenho em regime de alta rotação é equivalente ao de um 50 SX a metanol e um pouco superior ao do 46 AX com o mesmo combustível. Na média, o  55AX-BE gira as mesmas hélices 12 x 7-8 e 13 x 6-7 sugeridas para o 55AX a metanol. O manual do BE destaca que o melhor rendimento é obtido com hélices que permitam máxima rotação em torno de 10.000 rpm. (A.C.) COMENTÁRIO