Fluidos ATF para veículos comerciais

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Fluidos ATF para veículos comerciais
I - Introdução
Este artigo visa explanar e conceituar a utilização de fluidos ATF (Automatic Transmission Fluids) em veículos
comerciais (Ônibus Urbano). Com esta aplicação severa, inúmeros fatores podem influenciar a economia de
combustível neste segmento e isso inclui também a dirigibilidade. Veículos automáticos possuem um compromisso
estreito com o conforto e segurança na operação, mas não estão isentos de instruções especiais de condução que
podem afetar sobremaneira as grandezas físicas de energia despendida e relação de consumo de combustível. O
escalonamento de marchas, aliado à lubrificação de alta eficiência de categoria ATF, pode trazer resultados finais
bem atrativos ao proprietário de frota e finalmente ao usuário final ou passageiro. Condições de fabricação e
manufatura que conferem excelentes acabamentos superficiais das partes metálicas, aliados ao projeto com
requisitos de macro e micro geometria dos componentes, agregam enorme condição favorável aos níveis de ruído e
confiabilidade do equipamento (Ônibus). A evolução dos lubrificantes e suas normas ambientais vigentes contribuem
para uma redução significativa dos teores de poluição por queima de combustíveis fósseis (Diesel). Com esta
tecnologia de fluidos, a concordância com folgas estreitas e acabamentos superficiais de baixíssima rugosidade, são
elementos fundamentais no resultado final do veículo operando em condições urbanas pesadas e com lotação
máxima. A extensão dos períodos de troca de lubrificantes para o trem de força (Motor, Transmissão e Eixo traseiro)
é alvo dos fabricantes de aditivos, que tem como motor desta evolução, o cenário ambiental (menor descarte de
produtos não degradáveis e menores riscos de contaminação de mananciais e solo). Na busca de diminuir o atrito
metálico e viscoso e aumentar a eficiência energética do equipamento, os lubrificantes do Powertrain (motor)
apresentam-se cada vez mais finos (classificação SAE multi-viscoso e.g. 10W30). Com esta premissa, a questão de
filtragem de particulados torna-se também mandatória e importantíssima para um excelente resultado final em
consumo de combustível, rendimento do motor, e descarte de poluentes na atmosfera. As novas tecnologias de
fabricação de lubrificantes sintéticos assumem papel fundamental na busca da excelência da mobilidade, com todos
os requisitos já citados. Como fortes referências desta tendência podemos citar as vertentes das tecnologias
‘Neutron Beams’ e ‘Nanotecnologia’. Com dados de pesquisa e de campo, este trabalho tem intenção de ser
utilizado como um guia para o raciocínio sobre as questões de eficiência energética voltada ao segmento
automobilístico, em especial para veículos comerciais de vocação urbanos pesados (Ônibus).

II - Evolução tecnológica das transmissões automotivas
1950
Motores mecânicos – Semi/Automática – 3 marchas
1961
2 marchas – Primeira automática
1978
4 marchas automática – 1 retardador
1998
4/5 marchas automática – Motor elétrico –
5 programas
1 retardador
CVT
2006
5/6 marchas automática – Motor Euro III –
20 programas
1 retardador
ATF Sintético
DCT
2009
6 marchas automática – Motor Euro V / VI –
100 programas
2 retardador
Híbrida
DEXRON I
MERCON M2C-33/AB
DEXRON II
MERCON M2C-33/F
DEXRON II D
MERCON M2C-33/G
DEXRON III
MERCON V
DEXRON VI
MERCON SP
DEXRON VI
MERCON LV

III – Tecnologias de fabricação
Com o intuito de reduzir o custo com a manutenção
de freios e pneus, as tecnologias de transmissões
para veículos comerciais evoluíram para que a
frenagem tivesse um aliado eficiente ‘o Retardador’,
ou ‘Freio Hidrodinâmico’. Desta maneira o condutor
pode manter uma redução de velocidade segura e
confortável, pois é gradativa à velocidade de rolagem
do veículo e sofre acréscimo de redução do estágio
secundário para o primário, como se pode ver no
gráfico abaixo. O uso do conversor como recurso
para frenagem não é ideal já que acrescenta uma
temperatura de operação acima dos limites máximos
permitidos para a transmissão e fluido lubrificante.
Nas cidades e trechos interurbanos o conforto de
engate e ruído do trem de força são variáveis
fundamentais a controlar e reduzir os valores de
intensidade. Neste sentido os fabricantes OEM´s
desenvolveram o conjunto planetário com
engrenagens helicoidais, o que permite um maior
grau de recobrimento oblíquo e, portanto menor ruído
de engrenamento e conforto ao usuário.
Em função de ter um fator de recobrimento maior,
também é mais exigida a lubrificação. Neste caso a
resistência da película ao cisalhamento é o requisito
fundamental (FZG 12). A fabricação das
engrenagens também sofreu modificações
geométricas e de acabamento superficial, fatores que
contribuem para a redução do ruído e da capacidade
de transmissão de potência.
Para se ter uma idéia de grandeza, a variável de
rugosidade (Ra) corresponde a 0,6 a 0,9 micrometros
para processos de usinagem convencionais.
Quando se fala em transmissões automáticas, não
significa dispensar a qualidade do condutor, haja vista
que a dirigibilidade controlada também é sujeita a
erros de aceleração, causando aumento consumo de
combustível e desgaste prematuro dos componentes
metálicos. Com fluidos sintéticos e combustíveis
aditivados, a condução treinada pode obter até 6% de
economia de combustível em relação aos sistemas
convencionais e mecânicos.
Engrenagens helicoidais
Condutor controla somente
pela aceleração

.
IV – Evolução dos Lubrificantes
Os dois fabricantes OEM´s de transmissões
automáticas, General Motors e Ford, patentearam
as classes de lubrificantes ATF DEXRON e
MERCON, respectivamente.
A tecnologia de lubrificantes evoluiu para que a
redução de atrito metálico chegasse a valores
mínimos e assim contribuindo significativamente para
a redução do consumo de combustível e aumento da
eficiência energética. Um teste padronizado de
coeficiente de atrito em flancos de dentes de
engrenagens pode revelar tanto a taxa de variação
em função da temperatura de operação quanto à
diferença entre as diversas bases mineral e sintética.
Os lubrificantes prescritos nos manuais dos veículos
comerciais atendem as normas de desempenho das
montadoras e também as normas ambientais, por
isso a extensão dos intervalos de troca torna-se
predominante nos lubrificantes sintéticos. Para as
classificações de máximo desempenho, pode-se
atingir 1.000.000 Km com apenas 3 trocas de óleo
lubrificante na transmissão.
Na direção da economia de combustível, os
lubrificantes tiveram sua evolução no tocante à
Viscosidade e Resistência ao Cisalhamento. Assim,
pode-se ter máxima eficiência energética com baixa
viscosidade, redução de atrito metálico e
maximização do rendimento do trem de força e
transmissão (Powertrain e Driveline). Visualize abaixo
esta escala de evolução dos lubrificantes e dos
players envolvidos neste caminho de máximo
desempenho:

Ainda na direção da redução do consumo podemos
visualizar como ficam as classificações de
desempenho SAE (p.ex.: 10W40):
Uma lubrificação balanceada do trem de força e
transmissão pode atingir de 3% a 4% de redução de
consumo de combustível. Isso é possível devido ao
baixo coeficiente de atrito ocasionado pela interação
dos lubrificantes de bases sintéticas com aditivação
especial para máximo desempenho.
Há quatro décadas os lubrificantes vêm evoluindo de
encontro com as tendências da modernidade, em se
transportar cada vez mais carga e em tempos cada
vez menores. Isso faz com que o equipamento venha
a trabalhar nos limites máximos de fadiga e
temperatura. Estas duas grandezas físicas é que
definem a classificação de desempenho dos
lubrificantes, de modo a se produzir marcas com
resistência crescente a altas temperaturas de
operação. Abaixo se pode constatar esta evolução
importante para a adequação dos lubrificantes à
severidade de uso da atualidade:
V – Mecânica dos Fluidos e Sistemas de
transmissão
Dentro do regime laminar de trabalho, os lubrificantes
atuam reduzindo o atrito metálico e principalmente
mantendo a temperatura de operação. No caso dos
Lubrificantes ATF, há um compromisso complementar
na redução da temperatura de operação, uma vez
que a responsabilidade do lubrificante é aumentada
pelos requisitos de conforto de engate (engate suave
e redução de vibrações), controle de formação de
espuma, comutação das marchas através do pacote
de lamelas, e fluxo bidirecional para o funcionamento
do conversor de torque e retardador ou freio
hidrodinâmico.
A purificação do lubrificante é assunto primordial para
a classe ATF (ISO4406) e deve ter controle periódico
de acordo com o período de rodagem estabelecido
(ideal a cada 30.000 Km para transmissão e motor).
Os níveis de particulado de Ferro, Alumínio e Cobre
são os principais a serem controlados pelo sistema
de filtragem, sendo que o Ferro tem é temporal e os
demais valores com limite máximo em função de
cada equipamento e rota de trabalho.
Na exigência de torque em aclive, a resistência de
película é exigida para a condição de lubrificação
limítrofe (Ensaio KRL). No contra-torque ou frenagem,
a exigência de anti-espuma assume o papel
fundamental em função do turbilhonamento dos
fluidos no retardador (freio hidrodinâmico). Este é o
trabalho que exige flexibilidade do lubrificante em
atender à condições extremas de fluides (atrito
reduzido) e altas temperaturas de operação no uso
.

dos retardadores primário e secundário (Alto índice
de viscosidade).
Exigência de resistência de película (uso de
escalonamento de marchas)
Exigência de redução da temperatura (uso de
retarder)
O conceito da mobilidade tende a facilitar o
deslocamento dos grandes centros e regiões
metropolitanas, tendo o conforto e eficiência como
premissas. Deve-se pensar em um transporte
rodoviário que se assemelhe a um ferroviário, na
questão de suavidade de movimento a frente e
frenagem, e na capacidade de carregamento tal que
em uma viagem um contingente superior a duas
vezes o convencional, possa ser realizado. Assim os
corredores rápidos (BRT Bus Rapid transit) e os
ônibus bi-articulados ganham destaque nas grandes
cidades e juntamente com isso, os componentes
mecânicos e fluidos em geral, passam a ter
fundamental importância.
Região do Paraná
VI – Futuro dos lubrificantes e combustíveis
O panorama de severidade, apelo ecológico,
eficiência energética e evolução dos equipamentos,
será de tal magnitude que a mudança na concepção
das formas de energia será a única maneira de
continuar a evolução. Em uma linha do tempo,
sairemos do lubrificante full synthetic para o uso de
partículas cerâmicas coloidais, ou oriundas dos
processos da nanotecnologia. Então novos
patamares de proteção metálica e eficiência
energética poderão ser alcançados e superados.
Entretanto, a concepção de motor à combustão e
alimentação por tanque e bomba deverá passar por
uma revisão necessária, chamada células de
combustível.
Os OEM´s fabricantes de transmissões adotam uma
das duas linhas de desenvolvimento: Ou buscar a
menor viscosidade (cinemática a 100ºC) ou explorar
ao máximo a relação de marchas e os programas de
escalonamento de velocidades. Tanto um como o
outro caminham para a máxima eficiência energética
do sistema como um todo e ambos os sistemas tem
importância fundamental na evolução da mobilidade.
O OEM1 optou por utilizar as tecnologias de bases
sintéticas e pacotes de aditivação que lhe rendam o
menor coeficiente de atrito. O OEM2 optou pela
estratégia de explorar o escalonamento de marchas
.

de maneira a trabalhar com baixas viscosidades
aliadas à uma evolução de velocidades flexível ao
torque exigido.
Para que ambos os sistemas possam atender às
características de projeto, a alimentação de fluido é
feita através de bombas hidráulicas e o conforto de
engate e rendimento acabam sendo uma função
variável em conta dos componentes mecânicos e
hidráulicos, como visto abaixo.
VII – Dados práticos, resultados e discussões
Todas evoluções mostradas nos tópicos anteriores só
têm um fim: a lucratividade através da eficiência
energética. Em uma frota o consumo de lubrificantes
representa aproximadamente 30% dos custos totais.
Os derivados de petróleo e gás são oriundos de
tecnologias que demandam altos investimentos e
pesquisas para serem desenvolvidos e por isso tem
alto valor agregado e custo significativo ao grande
Frotista. Os lubrificantes e filtros acompanham esta
tendência e a evolução tecnológica caminha para o
uso de bases sintéticas para balancear esta equação.
O Frotista deve ter visão a longo prazo ao avaliar esta
questão, haja vista que o investimento inicial em
sintéticos é maior que para minerais.
Frota de 1800 Ônibus urbanos - LATAM
A máquina de menor eficiência é a automotiva a
combustão, dentre as demais formas de energia
(térmica, solar, nuclear). Entretanto é a mais
largamente usada pela indústria do transporte
mundialmente. Levando-se em conta que o petróleo
ainda será a maior fonte de energia nas próximas
duas décadas, precisaremos olhar para a questão da
eficiência energética com muita responsabilidade. O
quadro abaixo é um infográfico sobre o detalhamento
das perdas ocorridas em um sistema automotivo à
combustão (veículo comercial a diesel) e deve ser
usado para se quantificar cada custo na intenção de
se planejar as reduções segundo a importância de
cada qual.
Fonte USEPA
A questão de economia de combustível é suscetível à
diversos fatores, entre eles os principais: topografia
da região, tecnologia utilizada, condição de
treinamento de condução e qualidade dos
combustíveis e lubrificantes utilizados. Um estudo
global foi feito isolando-se as variáveis de ‘tecnologia
dos equipamentos’ e ‘qualidade dos combustíveis e
lubrificantes’ e os resultados foram bastante
discrepantes, o que confirma que a topografia e
dirigibilidade afetam sobremaneira a economia de
combustível.
Frota de 2800 Caminhões pesados - Diesel

.

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