+ Entrevista:
Blocos de alumínio são tendência
para carros populares
Montadoras brasileiras estudam aplicar alumínio na
fiação elétrica de automóveis
+ Autopeças:
SKF desenvolve solução para
conectar rolamentos de primeira
geração a montantes de alumínio
Mais leve que o cobre, material une boa condutividade elétrica e custo baixo. Conheça
detalhes da fiação elétrica 100% em alumínio lançada pela Delphi
+ Transportes:
Simuladores calculam ganhos
Computador de bordo, painéis eletrônicos, chaves codificadas, injeção eletrônica, entre outros
financeiros do uso do alumínio
tantos itens que compõem a arquitetura elétrica de um veículo, são cada vez mais comuns nas
em transportes
+ Cabos:
vitrines das montadoras nacionais. Porém, todo esse conforto e inovação têm seu preço: o peso.
Montadoras brasileiras estudam
O
aplicar alumínio na fiação
inevitavelmente, maior massa aos automóveis – fator crítico para uma indústria intensiva no
elétrica de automóveis
+ Ciclo de Vida:
aumento
exponencial
do
uso
de
eletrônica
embarcada nos
veículos atuais
implica,
consumo de combustível e emissão de CO2.
Estudo compara impactos
ambientais da aplicação de ferro
fundido e alumínio na produção
de blocos de motor
Para satisfazer às demandas de mercado e não comprometer o desempenho energético dos
veículos, as montadoras começam a estudar a substituição do cobre por alumínio na fiação
elétrica automotiva, o material une alta resistência mecânica e boa condutividade elétrica com
leveza e custo baixo. “O cobre é um excelente condutor, mas é pesado e caro. O alumínio é leve
e possui boa condutividade, que, embora seja menor que a do cobre, pode ser compensada pelo
aumento do volume de fios de alumínio. Assim, a fiação elétrica em alumínio, mesmo ocupando
mais espaço, ainda garante 48% de redução de peso em relação ao sistema de fios em cobre”,
explica Flávio Campos, engenheiro e diretor da Delphi no Brasil.
Segundo ele, os fios e cabos de alumínio representam uma redução no peso do sistema do
chicote elétrico, levando a uma diminuição significativa no consumo de combustível e na emissão
de CO2 dos automóveis. “Caso os cerca de três milhões de carros produzidos em 2010 utilizassem
fiação de alumínio, calculamos que seriam poupados aproximadamente 9,4 milhões de litros de
combustível por ano, o que representaria 16,5 milhões de quilos de dióxido de carbono (CO2) a
menos na atmosfera”, diz.
Durante o Congresso SAE Brasil 2010, realizado em outubro, a Delphi apresentou o primeiro
carro do mundo com 100% da fiação elétrica em alumínio. Após o evento, todas as montadoras
sediadas no Brasil entraram em contato com a Delphi, de acordo com Campos. “Para a instalação
de cabos de bateria em alumínio, já fechamos com dois clientes para a linha 2012 e 2013. Temos
a possibilidade de fechar com mais quatro montadoras. Mas essa mudança vai ocorrer de forma
gradual e não intempestiva”, avisa o diretor da Delphi, que prevê um crescimento ainda maior do
uso do alumínio na indústria automotiva.
Carro com fiação 100% em alumínio apresentado pela Delphi durante
o Congresso SAE Brasil 2010
No modelo apresentado pela Delphi, o alumínio é aplicado em todo o sistema elétrico do carro,
desde o chicote elétrico, passando por cabos de alternador, da bateria e de ignição. Para isso, a
empresa estudou as características adequadas para a fabricação do núcleo do cabo (baseadas na
condutividade das ligas de alumínio), além da resistência à tração e o alongamento dos fios.
Cinco amostras de liga de alumínio Webtech (AlFeSiCu), com fios de diâmetros 0,20, 0,35 e 0,40
mm, foram submetidas a ensaios mecânicos para o levantamento de curvas tensão-deformação.
Um dos desafios do projeto foi identificar a disponibilidade de fornecedores nacionais de ligas da
série 8XXX, como a 8176, com uma percentagem de cobre adicional, e de fios nos diâmetros
necessários. Como o fornecimento de cabos da indústria brasileira de alumínio está concentrado
em fios para aplicações de alta potência elétrica, como redes de transmissão e distribuição de
energia elétrica, e não para fiação elétrica automotiva, notadamente de baixa frequência, a
Delphi encontrou apenas um fornecedor interessado no desenvolvimento. “Os fornecedores ainda
estão mais voltados para o mercado de cabos de alta potência, entretanto já há disponibilidade
para alimentar as aplicações automotivas”, afirma Campos, que não revela a empresa que
colaborou com a Delphi na produção dos fios de alumínio usados no automóvel apresentado no
Congresso SAE Brasil. “O maior desafio foi desenvolver as ligas que pudessem atender às
especificações de características mecânicas, elétricas e de instalação nos veículos em produtos de
alumínio”.
Apesar da dificuldade do fornecimento, Campos não vê gargalo para a produção. “Vejo isso como
uma corrida tecnológica. Tem muita gente dormindo e quem dormir vai ficar para trás”, diz,
lembrando que o Brasil detém a terceira maior reserva de bauxita (minério a partir do qual se
extrai o alumínio) e é o sexto maior produtor de alumínio primário do mundo.
Como substituir
Substituir o cobre por alumínio na fiação elétrica de um veículo exige o desenvolvimento de um
novo projeto elétrico, que deve ser avaliado pelo time de engenharia de arquitetura
eletroeletrônica da montadora. Como o diâmetro e o volume dos fios de alumínio são diferentes
dos de cobre, as conexões e os terminais da fiação de alumínio precisam ser redimensionados. “É
necessário analisar os requerimentos e tipos de aplicações da plataforma do veículo em questão e
realizar o projeto conforme o guia de aplicação específico para os cabos de alumínio”, comenta
Campos.
Ele explica que da mesma forma que a liga do fio condutor permite reduzir o peso do cabo, a
seleção do material que isola este cabo também interfere no potencial de redução de massa do
conjunto elétrico. No projeto preliminar da Delphi, por exemplo, o isolamento de um conjunto de
amostras de fios de alumínio foi montado com Poli(Cloreto de Vinila) - PVC, principalmente devido
à disponibilidade do fornecedor e à questões econômicas em comparação com o polímero éter
polifenileno modificado - PPE; apesar desse último garantir uma maior redução de peso do
conjunto elétrico.
Outros cuidados se somam à etapa de fabricação dos fios. É preciso isolar o alumínio para evitar
contaminação com outros materiais, já que a pureza do fio é determinante para manter a
condutividade e a resistência do produto. Também é necessário controlar a temperatura de
recozimento; selecionar o lubrificante adequado para trefilação; definir parâmetros corretos do
processo de aglomeração dos fios e escolher materiais diferentes para a extrusão. Sobre a
durabilidade do alumínio em comparação ao cobre, Campos explica uma das soluções
encontradas pela Delphi. “Temos que verificar a possibilidade de ruptura. Para isso, evitamos
esforços de tração com o alumínio. Deixamos ele mais solto, menos tensionado”, afirma.
Convencer o mercado
Apesar das vantagens do uso de fios de alumínio em dispositivos eletrônicos veiculares, a
implantação em larga escala da tecnologia no mercado automotivo brasileiro ainda depende de
novas validações, segundo Campos. “O obstáculo é convencer as montadoras que o sistema é
robusto e confiável. Serão necessárias mais comprovações desta tecnologia para validá-la nas
montadoras”, diz.
A afirmação de Campos confirma as palavras do diretor de engenharia elétrica da General Motors
do Brasil, Plínio Cabral Junior. “Esta tecnologia é promissora, pois traz vantagens quando
comparado ao cobre, porém como qualquer outra nova tecnologia precisa ser desenvolvida para
se tornar mais abrangente”, afirma, embora confesse que a matriz da GM, nos Estados Unidos, já
utiliza o cabo da bateria feito em alumínio no lugar do cobre em parte de seus automóveis.
A Fiat é outra montadora que, no Brasil, já mira a nova tecnologia. “Na Itália, usamos alguns
cabos em alumínio no motor de arranque da van Ducato para reduzir o peso. Vemos com
interesse o desenvolvimento desta inovação, que deve ser aprofundada”, afirma Paulo Roberto de
Carvalho Coelho Filho, gerente da engenharia de materiais da Fiat Automóveis.
O fator custo também atrai as montadoras e é considerado um impulso significativo para o
desenvolvimento da tecnologia no Brasil. Mais abundante que o cobre, o alumínio é
significativamente mais barato. “A principal dificuldade financeira trazida pelo cobre é a flutuação
do preço deste material no câmbio internacional. Isto traz diferenças significativas no custo do
componente ao passar do tempo. O alumínio também sofre o mesmo problema, porém com um
custo bem inferior ao cobre, diminuindo, portanto, o impacto direto no veículo”, informa Cabral
Júnior. “Em um kit de chicote elétrico completo, o maior custo certamente vem do cobre. O custo
deste cobre - quando comparado ao custo total de um automóvel básico com poucos opcionais
eletrônicos - gira em torno de 0,5 a 1%, podendo crescer na medida em que aumenta o número
de opcionais”, revela o diretor da GM.
Para Campos, o uso de liga de alumínio é uma possibilidade de solução para questões que
determinam o atual caminho do mercado automotivo, como a redução do consumo de
combustível e conseqüente diminuição de emissões de CO2. Em um futuro próximo, a nova
tecnologia pode, segundo a Delphi, interferir na produção e comércio automotivo em países
emergentes do chamado Brics (Brasil, Rússia, Índia e China). No Brasil em especial, este futuro já
é agora, já que a tecnologia está disponível e sua implantação pode ser planejada desde a fase de
projeto do veículo, evitando retrabalhos e investimentos adicionais com a substituição do cobre.