As máquinas de construção equipadas com motores híbridos, que combinam o uso de diesel com outra fonte de energia para seu acionamento, em geral a elétrica, começam a sair da fase de protótipo para se tornar uma realidade comercial. Praticamente todos os principais fabricantes globais de motores e de equipamentos têm projetos nessa área, em diferentes estágios de implantação.

Como cada um deles elegeu um tipo de equipamento para a introdução do sistema – escavadeira hidráulica, pá carregadeira ou rolo compactador, entre outros – as diferenças também se estendem a aspectos tecnológicos. Mesmo assim, todas as empresas envolvidas nesse processo são unânimes numa opinião: os equipamentos com motorização híbrida (diesel/elétrica) são uma resposta à necessidade de controle de emissão de poluentes e de maior sustentabilidade nos canteiros de obras.

No caso da Komatsu, por exemplo, a pioneira no desenvolvimento e na oferta em escala comercial de escavadeiras com motorização diesel/elétrica, os primeiros levantamentos apontaram uma redução de 25% no consumo de diesel, o que também resultou em menor emissão de poluentes. Nas operações que exigiam o giro da máquina com maior frequência, contudo, a economia de combustível chegou a 41%.

Essa diferença é explicada pelo fato de a tecnologia permitir o armazenamento da energia dissipada durante a frenagem de giro da máquina, aproveitando-a como energia adicional quando necessário. Ela foi aplicada na escavadeira da classe de 20 t da marca, a PC200-8, que ganhou um sistema híbrido composto por um motor elétrico de giro, um motor gerador elétrico, capacitores e motor diesel.

O primeiro componente substitui o motor hidráulico para realizar o giro da máquina e, quando esse giro entra em processo de desaceleração, a energia dissipada é armazenada em bancos de capacitores na forma de energia elétrica. No momento que o operador acelera o equipamento, essa energia é adicionada à fornecida pelo sistema a diesel, por meio do motor gerador. Com isso, o motor diesel sempre trabalha em faixas de rotação mais baixas, proporcionando alta eficiência e baixo consumo de combustível.

Estréia no Brasil
Após o sucesso da escavadeira PC200-8 Hybrid, já comercializada no Japão, Europa e América do Norte, a Komatsu se prepara para introduzir a tecnologia também no Brasil. O modelo dotado de motorização híbrida, entretanto, será a HB205, uma escavadeira também da classe de 20 t, que deverá ser lançada no País ainda no primeiro semestre deste ano.

Ela possui um motor gerador elétrico acoplado ao motor diesel e à bomba hidráulica. O primeiro dispositivo é usado para produzir parte da energia demandada pelo equipamento e também atua como motor auxiliar para acionar a bomba hidráulica. Com isso, a fabricante avalia que o sistema não só reduz a emissão de CO como pode economizar até 25% de combustível em determinadas aplicações, permitindo que o diesel só seja usado quando realmente é necessário.

Além de contar com o motor gerador, a escavadeira aproveita a energia dissipada durante a frenagem do giro. “Ela é armazenada na forma de energia elétrica em capacitores de alta capacidade”, explica Alexandre Azevedo, da área de promoção de vendas e engenharia de aplicação da Komatsu. De acordo com ele, esses capacitores são conectados a um conversor/inversor para que a eletricidade seja convertida de corrente contínua para corrente alternada. Azevedo destaca também que as escavadeiras híbridas são compatíveis com as máquinas tradicionais e têm a vantagem de possuir uma garantia diferenciada. “Isso se reflete em maior tranquilidade para o proprietário.”

Outras experiências
A escavadeira não é o único equipamento de grande porte que pode desfrutar dos benefícios do motor híbrido. Segundo a fabricante de motores Deutz, a tecnologia já pode ser utilizada em carregadeiras de rodas, retroescavadeiras, manipuladores telescópicos, empilhadeiras e até mesmo caminhões articulados. No ano passado, por exemplo, a fabricante Bomag apresentou o protótipo de um rolo compactador de asfalto de 9,8 t de peso, o BW174AP, cuja motorização híbrida foi desenvolvida pela Deutz.

Além da Deutz e da Komatsu, outras empresas, como Caterpillar, Volvo e Case Construction, seguem o mesmo caminho, apontando uma redução no consumo de combustível sempre superior a 10%. Segundo os fabricantes, esse índice varia de acordo com o tipo de equipamento e a operação executada.  No caso da Case, que também usou o mercado japonês para lançar uma escavadeira hidráulica com motorização diesel/elétrica, a tecnologia adotada foi desenvolvida pela Sumitomo, parceira de sua controladora, a CNH.

A empresa apresentou um protótipo de escavadeira com motor diesel/elétrico, há dois anos, desenvolvido a partir do modelo CX 210B, da classe de 20 t de peso operacional, cujo princípio é semelhante ao adotado pela Komatsu. De acordo com Edmar Mendes de Paula, gerente de marketing de produto da Case para a América Latina, os resultados dos testes com a tecnologia apontaram uma redução de até 20% no consumo de combustível, o que se traduz em menor emissão de poluentes. “Não podemos quantificar a redução no nível de CO e de NOx, pois isso depende do teor de enxofre presente no diesel, que varia de um país para outro.”

O executivo lembra que, como o motor elétrico trabalha sempre em rotação constante, ele produz um nível de ruído menor. Esse dado, aliás, é a aposta da japonesa Kobelco, que tem modelos de pequeno porte (8 t) equipados com motor diesel/elétrico em operação no Japão. Ao contrário da Komatsu e da Case, ela optou por usar uma bateria de níquel em lugar de bancos de capacitores para o armazenamento da energia elétrica.

Segundo a empresa, o uso de escavadeiras híbridas de médio porte em obras residências pode resultar em economia de até 60% no consumo de combustível em comparação com as escavadeiras convencionais.

Alternando os motores
A Volvo, por sua vez, aposta no conceito de motorização híbrida para a operação com carregadeiras de rodas. Há três anos, a empresa apresentou ao mercado o protótipo da L220F Hybrid, que conta com um gerador de ignição (ISG) integrado entre o motor e a transmissão, acoplado a uma bateria de alta capacidade de armazenamento. Nesse caso, diferentemente das escavadeiras, o conceito se assemelha mais ao dos veículos elétricos, armazenando a energia dissipada durante a frenagem da máquina para usá-la quando necessário.

Como esse tipo de equipamento opera cerca de 40% do tempo em marcha lenta, o sistema desliga automaticamente o motor diesel quando ele está nessa condição ou parado, podendo religá-lo imediatamente e atingir a rotação de trabalho necessária em frações de segundo. Com isso, ele aproveita a energia armazenada na bateria, que é recarregada quando o motor diesel entra em operação.

Segundo a fabricante, o ganho também se deve ao fato de que o motor elétrico, que oferece um torque de até 700 Nm, poupa o motor diesel da necessidade de operar com maior rotação para obter máxima força em determinadas tarefas, como o ataque a uma pilha, por exemplo. Segundo Boris Sanchez, gerente de produtos da Volvo Latin America para os segmentos de carregadeiras e caminhões articulados, o lançamento comercial do equipamento está previsto para 2012, quando ele começará a ser produzido na Suécia para atendimento aos demais mercados internacionais.

A tecnologia da Volvo, de acordo com ele, é baseada num sistema em paralelo, no qual é possível acionar o motor diesel e o elétrico em momentos alternados. “A máquina tem uma série de sensores que monitoram suas condições e um deles avalia constantemente a rotação do motor diesel”, ele explica. “Curiosamente, o motor elétrico acoplado a esse equipamento híbrido trabalha em perfeita harmonia com o diesel, pois ele é ideal para rotações baixas, suprindo uma deficiência natural dos motores tradicionais.”

Apesar da evolução da motorização híbrida, os motores diesel ainda terão uma vida longa, segundo a avaliação dos técnicos. Afinal, o acionamento elétrico vem sendo usado apenas como uma força auxiliar, que adiciona potência ao sistema quando se requer mais rotação do motor. Dessa forma, a economia de consumo varia de acordo com a operação, que pode demandar mais ou menos rotação por parte do motor.

Komatsu quer vender 1,3 mil escavadeiras híbridas em 2011
Prevista para ser lançada ainda em 2011 no Brasil, a escavadeira híbrida HB205 da Komatsu pode ser usada nas mesmas aplicações que a PC200-8 e com a mesma produtividade. O equipamento já está sendo comercializado nos Estados Unidos, Japão, China e Indonésia, entre outros. De acordo com Alexandre Azevedo, da área de promoção de vendas e engenharia de aplicação da fabricante, cerca de 800 escavadeiras híbridas já foram vendidas desde 2010 e a Komatsu tem plano de atingir a marca de 1.300 unidades comercializadas somente em 2011.

“A cada ano as vendas vêm crescendo e as escavadeiras híbridas estão substituindo as convencionais em várias aplicações”, ele afirma. Segundo Azevedo, a relação custo/benefício proporcionada pelo equipamento varia de um país para o outro. Ele argumenta que seu maior custo de aquisição deve ser compensado por outros benefícios, como a redução de emissão de CO, a economia de combustível e maior durabilidade do motor. Além da nova tecnologia de acionamento, a escavadeira conta com monitor de 7 polegadas, câmera de vídeo para visualização da área traseira, cabine com proteção ROPS/FOPS e sistema de monitoramento remoto via satélite.