Novas e criativas tecnologias e aplicações resultam em uma nova matriz de conhecimento. A função de filtrar passa a ser uma dentre outras mais incorporadas ao sistema

por José Gelencsir

No passado, os filtros automotivos aplicados em veículos de passeio, pick-ups, caminhões, ônibus e máquinas industriais representavam somente limpar e reter partículas danosas ao motor, sistemas de injeção e equipamentos hidráulicos, com uma determinada garantia de eficiência de filtração, perda de carga do sistema e período de troca
do meio filtrante do sistema (manutenção).
Antes mesmo da escalada dos preços do petróleo, a introdução global das legislações de emissões e reduções dos níveis de HC, CO, e NOX, provocaram a demanda dos fabricantes de motores e de veículos automotores por soluções de menores motores e sistemas cada vez mais integrados, que proporcionem manutenção e/ou aumento de eficiência, atendendo às expectativas de maiores pressões de combustão, melhor eficiência volumétrica, maiores temperaturas de trabalho, melhor eficiência térmica, maior torque e potência, menor consumo específico de combustível, menor consumo de óleo lubrificante e redução dos níveis de ruído.
Diante desta situação, os fabricantes de filtros, inteligentemente e oportunamente, voltaram sua atenção não somente em filtrar como também em incorporar aos filtros outras funções, chamadas no
meio de soluções modulares, e que atendessem estas necessidades.
Novas e criativas tecnologias e aplicações resultaram em uma nova matriz de conhecimento, de forma que os antigos filtros transformaram-se nos novos gerenciadores dos sistemas, ou como se diz tradicionalmente no mercado, “sistemistas de filtração”. A função de filtrar passa a ser uma dentre outras mais incorporadas ao sistema.
Na linha de novos desenvolvimentos tecnológicos e suas aplicações, dividimos os gerenciamentos dos sistemas de filtração em dois segmentos: Gerenciamento dos sistemas do ar de admissão e gases de escape e Gerenciamento dos sistemas dos líquidos em geral.

Destacam-se como soluções tecnológicas no gerenciamento do ar de admissão e gases de escape, as seguintes tecnologias:
- Sistemas de filtração do ar e condução do ar purificado ao cilindro do motor, constituído por:
• Duto de condução do ar sujo;
• Caixa do filtro do ar;
• Elemento filtrante com suas características e particularidades de eficiência e perda de carga;
• Ressonadores e pacotes acústicos para reduções do ruído da entrada do ar no sistema e do ruído estrutural provocado pela pulsação no sistema (NVH);
• Eletrônica embarcada como sensores de temperatura e de pressão;
• Medidor de fluxo de massa do ar, que lê a massa real do ar que passa pelo sistema de admissão e, através de um sinal elétrico, informa à unidade central eletrônica do veículo a quantidade exata de combustível que deverá ser injetada no cilindro do motor;
• Duto de ar limpo, que receberá hidrocarbonetos
(HC) do canister e blow-by (névoa de óleo lubrificante) do motor;
• Turbo - compressor fixo ou variável, com resfriador de calor e controladores de pressão;
• Corpo de borboleta;
• Coletor de admissão fixo ou variável, que aperfeiçoa o torque e potência do motor;
• Ressonadores incorporados ao coletor de admissão do ar;
• Flaps para promoção de turbulência do tipo swirl e trumble. Funcionam com acionadores eletrônicos e são controlados pela unidade central eletrônica do veículo;
• Válvulas de pulsação do ar (APV);
• Resfriador de calor e válvula EGR, com tecnologia mecatrônica, a qual aproveita e distribui no coletor de admissão do ar uma fração dos gases de escape, contribuindo para a redução das emissões de NOx;
• Outra nova tecnologia para melhorar a eficiência e reaproveitamento dos gases de escape são as “Rotating valves”.

Os gerenciamentos dos sistemas de filtração do ar, associados aos coletores de admissão num único sistema de admissão, mostram-se vantajosos quando simulados com ferramentas do tipo GT-Power.
Para controle das emissões de NOX, não podemos esquecer das tecnologias de pós-tratamento ou SCR, com adição de uréia nos gases de escape e filtração dos particulados (CO), com aplicações de filtros cerâmicos e tecnologia de revitalização do filtro através de queima induzida.
Além das tecnologias aplicadas acima, destacam-se também os novos desenvolvimentos e aplicações de novos materiais plásticos com e sem fibras e/ou cargas minerais, que são adequados para atender altas temperaturas. Exemplos são os materiais plásticos que foram desenvolvidos para aplicações da válvula EGR nos coletores de admissão do ar.

Outros materiais como elastômeros, resistentes às altas temperaturas e ataques químicos, e novos meios filtrantes com deposição de melt blown e totalmente sintéticos, além da tecnologia de nanofibras, proporcionam maior eficiência de filtração e menor perda de carga no sistema, melhorando o rendimento volumétrico do motor, além de serem totalmente ecológicos. Destacam-se como soluções tecnológicas no gerenciamento de líquidos em geral (óleo lubrificante, separadores de névoa de óleo com controle de pressão do cárter, combustíveis e óleos hidráulicos):
- Os filtros de óleo lubrificante tornaram-se módulos de filtração de óleo com gerenciamento da temperatura do óleo, cujo resfriador de calor óleo-água foi integrado no sistema de filtração. Entre funções incorporadas, podemos citar:
• Válvulas e sistemas de dreno;
• Válvulas by-pass;
• Válvulas anti-retorno;
• Sensores de pressão, que passam a fazer parte do módulo de filtração e não são mais eliminados no momento de manutenção do elemento filtrante;
• O elemento filtrante ecológico, desenvolvido com novos materiais filtrantes sintéticos, proporciona maior eficiência de filtração e período de troca mais longo. Com os desenvolvimentos de novos materiais plásticos, tecnologias de injeção e vedações, os módulos passaram a ser inteiramente de plástico, à exceção do resfriador de calor, em metal. O efeito de contaminação do óleo lubrificante com a utilização de biocombustíveis, e conseqüente impacto na durabilidade do meio filtrante, é igualmente atendido com os novos meios filtrantes. Novas tecnologias de centrifugação do óleo lubrificante mostram-se altamente eficazes na filtração de partículas de tamanhos reduzidos (SOOT), que antes dificilmente eram filtradas de forma convencional, no que resultava em menor durabilidade dos motores. Novos sistemas e tecnologias de separação de névoa de óleo lubrificante (blow-by) e válvula de controle de pressão do cárter (PCV), que aproveitam os gases internos do motor na alimentação da combustão, os quais foram desenvolvidos e integrados na tampa de válvulas, reduzindo grande quantidade de componentes como mangueiras, braçadeiras e acessórios.

Esta aplicação reduz substancialmente o consumo de óleo lubrificante dos motores.
- Tecnologias como:
• Multiciclones;
• Impactor e cone stack, reduzem com excelente eficiência o consumo do óleo lubrificante dos motores.

Aplicados em sistemas fechados, eliminam definitivamente o envio do óleo lubrificante ao meio ambiente.
Quanto ao gerenciamento dos sistemas de combustíveis, o assunto se aprofunda, novas tecnologias e aplicações de novos materiais e funções nos sistemas de filtração foram necessárias para atender as demandas locais e mundiais.

Devido ao excesso de partículas e água no diesel, conforme estudo realizado pela empresa SGS, em países como Brasil, China e Índia, além da formação do “gel” e íons dissolvidos no álcool hidratado, devido à adição de água sem controle no álcool anidro, novos meios filtrantes e processos de fabricação foram desenvolvidos e aplicados exclusivamente para atenderem estas necessidades. Além disso, incorporaram-se novos dispositivos eletrônicos como:
• Sensores de pressão;
• Sensores de presença de água;
• Sensores de qualidade do combustível;
• Válvula de dreno automático de água;
• Absorvedores de hidrocarbonetos;
• Aquecedores de combustível, etc.

Poderíamos discorrer sobre outras tecnologias aplicadas em outros produtos como cárter plástico, filtros de carvão ativado, filtros de cabine (pólen), tampa de válvulas, mecatrônica aplicada em filtros etc, mas o objetivo desta matéria foi apresentar e informar que “filtro” deixou de ser um componente e que a função de filtrar, apesar de continuar sendo básica e fundamental, deixou de ser a única função, passando a fazer parte de uma gama de funções dentro de um sistema de filtração. O conceito de sistema de filtração deverá estar cada vez mais integrado ao Powertrain do motor, Powercell de combustão e ao veículo. Novo design mais complexo e suficiente para atender cada cliente e suas demandas globais, dentro de uma necessidade “customizada”, cliente a cliente, de forma que as necessidades e expectativas locais, cujos consumidores finais que também são locais, sejam atendidas e superadas. Caberá aos sistemistas de filtração muita pesquisa científica, engenharia de simulação, design e construção, criatividade e flexibilidade para atender estas demandas. Muito ainda está por vir!