Bioethanol Fuel

ENQUETE

Qual o comentário mais comum que você tem ouvido sobre os motores O.S. BE (Bioetanol)?

1 - O gasto com combustível a ETANOL é muito menor e ele é tão fácil de regular quanto qualquer motor glow a metanol!

2 - É muito mais econômico, mas é chato de regular no começo. Porém, depois que você pega o jeito, é um motor glow como qualquer outro!

3 - Não compensa a economia no combustível, pois não tenho saco pra ler manual, apesar de as dicas básicas caberem só na primeira página.

4 - Prefiro motor a gasolina, mesmo sendo maiores e mais pesados.

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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!




Álvaro Caropreso (*)
São Paulo, SP

O primeiro dos quatro motores a álcool comum para aviões foi lançado pela O.S. Engines em abril de 2008. Trata-se do Max 55AX-BE (de Bio-Etanol). Depois, vieram o 75 AX-BE e o 120 AX-BE. Em julho de 2009, a fábrica trabalhava em um 32 AX-BE e em um 18 BE para automodelos. Até 2009, os motores foram comercializados apenas no mercado japonês, pois a O.S. quis testás-los à exaustão em uso rotineiro pelo próprio público antes de oferecê-los a outros países. São as melhores possíveis as notícias sobre o desempenho desses engenhos que inauguram um novo paradigma tecnológico na história do modelismo radiocontrolado.

 
Último rio limpo
Em abril de 2008, o Max-55AX-BE estreou em uma cerimônia às margens do rio Shimanto, ao sul do Japão, onde decolou no nariz de um hidroavião. A escolha desse rio não foi por acaso. Ele é cultuado como o “último rio limpo do Japão”. Em correspondência enviada à Aeromodelli na ocasião, Koichi Hirai, gerente de exportações da O.S., disse que a opção pelo etanol marca a posição que a fábrica quer anunciar para o futuro. “Estamos ansiosos para divulgar esta ideia em todo o mundo”, escreveu ele. Veja acima o vídeo do evento. É falado e legendado em japonês, mas o voo do aeromodelo é soberbo em qualquer língua!

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.

Junho de 2009: o O.S. 55 BE (a bio-etanol) mostra logo ao ser amaciado que se comporta tão bem quanto um motor glow a metanol bem regulado, mas consume muito menos!

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.

ÓTIMO PARA INSTRUTORES

O aprendiz Antônio Eldon de Souza Júnior (esq.), de 16 anos, e o piloto Álvaro Caropreso, como instrutor, na pista do clube Aerosampa, em São Paulo, num sábado ensolarado e de muitos voos com o motor O.S. 55 BE a bordo de um treinador.

O motor BE em teste pela Aeromodelli já pôde oferecer uma conclusão que certamente terá muita repercussão: é mais do que ideal para aviões de treinamento, especialmente os usados por instrutores nos clubes, graças ao baixo consumo de combustível e ao preço igualmente baixo dos seus ingredientes. Para se ter uma ideia, em uma loja especializada em produtos químicos de São Paulo, um litro de etanol anidro (ou absoluto, com pureza de 99,5%) custou em julho de 2009 cerca de R$ 6,00 e um litro de óleo de rícino refinado, 99,9% puro, custou cerca de R$ 18,00. Como a proporção de lubrificante na mistura deve ser de apenas 10%, conclui-se que um litro desse combustível custava, nessa mesma loja, pouco mais de R$ 7,00. Ou seja, um galão americano de 3,78 litros custaria cerca de R$ 27,00!

Deve-se, entretanto, levar em conta que a mistura simples de etanol e com 10% de rícino não é a melhor possível. O ideal é que haja nela pelo menos dois aditivos comumente usados nos combustíveis a base de metanol: um, para evitar a oxidação do etanol, pois esta substância é tão higroscópica quanto o metanol (tem a propriedade de absorver água); outro, para evitar a formação de espuma no tanque e nos tubos de alimentação do motor. Um terceiro aditivo também seria bem vindo, para reduzir e/ou eliminar depósitos de carbono. Este, entretanto, pode ser dispensado caso o lubrificante seja totalmente sintético, muito mais caro, mas menos sujeito à carbonização. Na verdade, as misturas combustíveis das melhores marcas, vendidas prontas, vêm com lubrificante no padrão de 50% rícino, 50% sintético e com aditivo descarbonizante.

Mas atenção! O motor BE é esplêndido quando movido apenas pela mistura simples de etanol e 10% de óleo de rícino, mas este não pode ser o rícino encontrado em farmácias, onde é vendido como laxante e contém glicose para dar-lhe sabor adocicado. Glicose é um tipo de açúcar! Ou seja, vai se transformar em açúcar queimado dentro da câmara de combustão e, assim, arruinar o motor! Deve-se usar somente rícino refinado, 99,9% puro – ou PA, “para análise química”.

COMENTÁRIO

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 bio-etanol – 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.

Motor de 1945 com sistema de ignição por vela de centelha desenvolvido por Tomas Ray Arden, o americano que, em 1947, apresentaria a invenção que revolucionou os motores a combustão para a aeromodelismo: o glow plug ou vela de filamento incandecente.

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


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