pneu verde desafios para equilibrar

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  • TATIANE APARECIDA FERNANDEZ BARBOSA

    PNEU VERDE DESAFIOS PARA EQUILIBRAR CONFORTO, SEGURANA E BAIXO CONSUMO DE COMBUSTVEL.

    So Caetano do Sul

    2013

  • TATIANE APARECIDA FERNANDEZ BARBOSA

    PNEU VERDE DESAFIOS PARA EQUILIBRAR CONFORTO, SEGURANA E BAIXO CONSUMO DE COMBUSTVEL

    Monografia apresentada ao curso de Ps-Graduao em Engenharia Automotiva, da Escola de Engenharia Mau do Centro Universitrio do Instituto Mau de Tecnologia para obteno do ttulo de Especialista.

    Orientador: Prof. Dr. Argemiro Luis de Arago Costa

    So Caetano do Sul

    2013

  • Barbosa, Tatiane Aparecida Fernandez Pneu verde Desafios para equilibrar conforto, segurana e baixo consumo de

    combustvel / Tatiane Aparecida Fernandez Barbosa. So Caetano do Sul, SP: CEUN-CECEA, 2013.

    98p.

    Monografia Ps-graduao em Engenharia Automotiva. Centro Universitrio do Instituto Mau de Tecnologia, So Caetano do Sul, SP, 2013.

    Orientador: Prof. Dr. Argemiro Luis de Arago Costa

    1. Pneu verde 2. Resistncia ao rolamento 3. Consumo de combustvel I. Barbosa, Tatiane Aparecida Fernandez. II. Instituto Mau de Tecnologia. Centro Universitrio. Centro de Educao Continuada. III. Pneu verde Desafios para equilibrar conforto, segurana e baixo consumo de combustvel.

  • " melhor tentar e falhar, que preocupar-se e ver a vida passar; melhor tentar, ainda que em vo, que sentar-se fazendo nada at o final.

    Martin Luther King

  • RESUMO

    A conscincia ambiental vem tomando grandes propores no desenvolvimento de um novo produto. As montadoras de veculos, seguindo esta tendncia, passaram a se preocupar com o impacto que seus carros tm no meio ambiente em todo o seu ciclo de vida, da obteno das matrias primas e processo, passando pelo uso cotidiano, indo at a sua correta destinao no final da vida. Podemos exemplificar essa preocupao com a utilizao de novos sistemas de injeo, com a reduo do peso e materiais empregados, com o desenvolvimento de meios de propulso alternativos, entre outras aes.

    Por este motivo tambm, as montadoras passaram a atentar-se aos pneumticos empregados em seus veculos, uma vez que a resistncia ao rolamento representa uma parcela considervel de energia consumida no seu deslocamento (algo em torno de 20% da energia contida no combustvel), o que impacta diretamente seu consumo de combustvel e seu impacto no meio ambiente, na emisso de CO2.

    O pneumtico o nico componente do veculo que mantm contato com o solo, sendo assim, tem um papel decisivo na segurana veicular. Todas as foras que atuam no veculo, com exceo das foras aerodinmicas, so transmitidas atravs dos pneus, possibilitando o seu controle de fato.

    Graas a estas caractersticas e preocupaes, nasceu a necessidade de desenvolver pneumticos que encontrem o equilbrio entre um baixo impacto ambiental, atendam aos requisitos de qualidade do produto, promovam a segurana, mantendo um custo competitivo no mercado.

    Este trabalho visa esclarecer como este equilbrio de resultados alcanado, facilitando o entendimento entre as necessidades de desempenho dos fabricantes de pneus e de veculos no projeto de conjuntos e sistemas mais robustos e sustentveis, para atender os requisitos atuais da sociedade.

    Palavras-chave: Pneu verde. Resistncia ao rolamento. Consumo de combustvel.

    Segurana.

  • ABSTRACT

    The environmental conscience is beginning to have greater proportions on the development of a new product. Vehicle industries, following this trend, began to worry about the impact their cars have on the environment during their entire life cycle, from obtaining raw materials and process, daily usage, as far as their final disposal. We can explain this concern with the new usage of injection systems, reduction of weight and applied materials, the development of alternative propulsion methods, among other examples.

    For this reason also, industries begun to pay attention to pneumatics used on their vehicles, as the rolling resistance corresponds to a considerable parcel of energy consumed by the vehicles movement (around 20% of the energy contained on the fuel) what impacts directly on the vehicles fuel consumption and its impact on the environment, the CO2 emission.

    The tire is the only vehicle component that stays in touch with the ground, having a decisive role on the vehicular safety. All the forces that act on the vehicle, with the exception of the aerodynamic forces, are transmitted through the tires, allowing the vehicles full control.

    Thanks to these characteristics and concerns, the need was created to develop pneumatics that find the balance between a low environmental impact, meet the products quality demands, promote safety, while maintaining a competitive market cost.

    This paper aims to clarify how this trade-off is achieved, facilitating the understanding of tire manufacturers needs and vehicles targets during the project of more robust and sustainable sets and systems, meeting societys current demands.

    Key words: Pneumatic. Green tire. Rolling resistance. Fuel consumption. Safety.

  • LISTA DE ILUSTRAES Figura 1 - Aspectos importantes para a indstria de veculos .................................. 10 Figura 2 - Seo de um pneumtico para carruagens ................................................ 15 Figura 3 Seo de um pneumtico para triciclo ...................................................... 16 Figura 5 - Mapa ANIP ................................................................................................... 19 Figura 6 - Produo dos principais pases produtores de pneus ............................... 22 Figura 7- Faturamento das empresas de pneus por segmento .................................. 24 Figura 8- Estrutura de um pneu comercial para caminhes e nibus ...................... 25 Figura 9 - Efeito da profundidade dos sulcos na distncia de frenagem .................. 26 Figura 10 - Seo transversal do pneu de automvel de passeio, com cores ilustrando diferentes compostos de borracha ............................................................ 30 Figura 11 - Estrutura qumica da borracha natural e da vulcanizada ..................... 31 Figura 12 - Tribosistema ............................................................................................... 32 Figura 13 - Aes de foras e momentos sobre o pneu ............................................... 33 Figura 14 - Estudo de elementos finitos ....................................................................... 34 Figura 15 - Fase 1 da fabricao de pneus .................................................................. 34 Figura 16 - Fase 2 da fabricao de pneus .................................................................. 35 Figura 17 - Fase 3 da fabricao de pneus .................................................................. 35 Figura 18 - Fase 4 da fabricao de pneus .................................................................. 36 Figura 19 - Fase 5 da fabricao de pneus .................................................................. 36 Figura 20- Fase 6 da fabricao de pneus ................................................................... 37 Figura 21 - Dissipao de energia em carros a uma velocidade de 60km/h ............. 40 Figura 22 - Esquematizao do consumo de energia no veculo ............................... 40 Figura 23 - Balano energtico durante os quatro estgios de operao do veculo 41 Figura 24 - Distribuio do consumo de energia do combustvel para diferentes ciclos para um Volkswagen Jetta, 1980 ...................................................................... 42 Figura 25 - Sistema de coordenadas XY ...................................................................... 43 Figura 26 - Movimentos do veculo segundo coordenadas ........................................ 44 Figura 27 - Representao da resistncia ao rolamento ............................................ 46 Figura 28 - Teste para determinao laboratorial da resistncia ao rolamento contra superfcie cilndrica - tambor .......................................................................... 47 Figura 29 - Teste para medio de RR em superfcie plana ...................................... 48 Figura 30 - Influncia de cada parte da estrutura do pneu sobre a resistncia ao rolamento ....................................................................................................................... 49 Figura 31 - Diminuio da resistncia ao rolamento dos pneus Michelin ................ 50 Figura 32 - Efeito da temperatura na resistncia ao rolamento ................................ 51 Figura 33 - Efeito da presso na resistncia ao rolamento ........................................ 52 Figura 34 - Efeito da velocidade sobre a resistncia ao rolamento ........................... 53 Figura 35 - Representao da distncia de parada .................................................... 54 Figura 36 - Frenagem de um veculo............................................................................ 55 Figura 37 - Contribuio dos diferentes estgios do pneu para seu impacto no meio ambiente ........................................................................................................................ 57 Figura 38 - Motivos para desgaste da banda de rodagem ......................................... 58

  • Figura 43 - Etiqueta Nacional de Conservao de Energia ....................................... 63 Figura 44 - Explicao das diferentes pores da etiqueta de pneus ........................ 65 Figura 46 - Representao do consumo de combustvel na etiqueta de pneus ........ 66 Figura 47 - Representao do wet grip na etiqueta de pneus .................................... 67 Figura 48 - Representao de rudo na etiqueta de pneus ......................................... 67 Figura 49 - Etiquetas de pneus empregadas nos EUA e no Japo ............................ 69 Figura 50 - Grfico que mostra relao entre resistncia ao rolamento e frenagem do veculo ....................................................................................................................... 75 Figura 51 - Diferena entre composto altamente histertico, pouco histertico e composto com slica em sua formulao ..................................................................... 76 Figura 52 - Exemplos de deformaes em pneumticos ............................................ 77 Figura 53 - Estrutura da slica ...................................................................................... 78 Figura 54 - Estrutura do isopreno ................................................................................ 80 Figura 55- Tamanho do aro para Cinturato P1 e P7 ................................................. 83 Figura 65 - Detalhes na banda de rodagem do ContiPowerContact ........................ 86 Figura 67 - B250 Ecopia ................................................................................................ 87

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1 - Principais invenes no universo dos pneumticos .................................. 17 Tabela 2- Histrico das fbricas no Brasil .................................................................. 18 Tabela 3 - Investimentos do Setor de Pneumticos no Brasil .................................... 20 Tabela 4 - Produo de pneus no Brasil por categoria .............................................. 23 Tabela 5 - Produo de pneus no Brasil por categoria .............................................. 23 Tabela 6 - Principais materiais empregados em cada parte da estrutura do pneu . 27 Tabela 7 - Composio de um pneu ............................................................................. 28 Tabela 8 - Borrachas utilizadas na estrutura do pneu ............................................... 29 Tabela 9 - Tempo de vulcanizao de pneus para diferentes usos ............................ 37 Tabela 10 - Legislao relacionada ao PBEV ............................................................. 60 Tabela 11 - Sistemas comparativos em diferentes pases ........................................... 60 Tabela 12 - Definio dos critrios para diferentes categorias de veculos .............. 61 Tabela 13 - Critrios para o PBEV em diferentes pases ........................................... 62 Tabela 14 - Mtodos utilizados para realizao dos testes para EU Labelling ........ 66 Tabela 15 - Mtodos para destinao final de pneus ................................................. 71 Tabela 16 - Metas de reciclagem de pneus para fabricantes e importadores .......... 73 Tabela 17 - Constituintes perigosos na composio de pneus ................................... 74 Tabela 18 - Processos de fuses e aquisies de Empresas ........................................ 82 Tabela 19 - Participao no mercado mundial do setor de pneus ............................ 83 Tabela 20 - Comparativo de consumo de combustvel com uso do pneu verde ....... 88

  • SUMRIO 1 INTRODUO ...................................................................................................... 10 2 OBJETIVO DO TRABALHO E MOTIVAO ................................................... 13 3 O PNEU COMO COMPONENTE AUTOMOTIVO ............................................. 14

    3.1 HISTRICO DOS PNEUS ...................................................................................... 14 3.2 HISTRICO DOS PNEUS NO BRASIL ................................................................ 17 3.3 PRODUO DE PNEUS NO BRASIL .................................................................. 21 3.4 A ESTRUTURA DO PNEU E SEUS COMPONENTES ........................................ 24

    3.5 MATRIAS PRIMAS EMPREGADAS NO PNEU ............................................... 27 3.6 BORRACHAS EMPREGADAS NOS PNEUS ...................................................... 29 3.7 O PROCESSO DE VULCANIZAO ................................................................... 30 3.8 PROJETO E PROCESSO DE FABRICAO DE UM PNEU .............................. 32 4 FLUXO ENERGTICO EM UM VECULO ........................................................ 39 5 DINMICA VEICULAR ....................................................................................... 43 5.1 FORAS AERODINMICAS ................................................................................ 44 6 RESISTNCIA AO ROLAMENTO ...................................................................... 46 6.1 PROPRIEDADES QUE AFETAM A RESISTNCIA AO ROLAMENTO .......... 50 7 COMO O PNEU AFETA A SEGURANA VEICULAR ..................................... 54 8 IMPACTO DOS PNEUS NO MEIO AMBIENTE ................................................ 56 8.1 LEGISLAO ......................................................................................................... 58 8.2 PROGRAMA DE ETIQUETAGEM DE PNEUS ................................................... 64 9 DESTINAO FINAL DE UM PNEU ................................................................. 71 10 O PROJETO PNEU VERDE ............................................................................. 75 9.1 SLICA ..................................................................................................................... 78 10.2 SLICA DE ALTO DESEMPENHO ..................................................................... 79 10.3 BIOTRED ............................................................................................................... 79 10.4 BIO-ISOPRENO ................................................................................................... 80

    11 ANLISE DE PRODUTOS VERDES NO MERCADO BRASILEIRO .......... 82 11.1 PIRELLI ................................................................................................................. 83

    11.2 MICHELIN ............................................................................................................. 84

    11.3 CONTINENTAL .................................................................................................... 85 11.4 GOODYEAR .......................................................................................................... 87

    11.5 BRIDGESTONE/ FIRESTONE ............................................................................. 87

  • 12 CUSTO VERDE ................................................................................................. 88

    13 CONCLUSO .................................................................................................... 90 14 RECOMENDAES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................. 91 15 REFERNCIAS ................................................................................................. 92

  • 10

    1 INTRODUO

    Temos presenciado uma mudana no comportamento de consumidores e dos governantes atuais em relao sustentabilidade de seus automveis, como pode ser verificado na esquematizao abaixo, retirada da apresentao Requirements for Tires of Modern Vehicles in the 21st Century (Holtschulze, 2011).

    Figura 1 - Aspectos importantes para a indstria de veculos

    FONTE: Holtschulze (2011)

    O mercado pede automveis que consumam menos combustvel, sejam bastante seguros e ecologicamente corretos. Por este motivo e pelo fato de que as autoridades governamentais tm sancionado leis mais rgidas para emisso de poluentes, as montadoras esto buscando cada vez mais materiais de baixo impacto ambiental, que ofeream segurana para os ocupantes e que ainda mantenham um apelo financeiro para o consumidor.

    Vendo esta preocupao do mercado, o INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalizao e Qualidade Industrial) lanou em Abril de 2009 um programa de etiquetagem que classifica os veculos quanto ao seu consumo de combustvel.

  • 11

    Este programa ainda tem adeso voluntria das montadoras, mas j vem sendo utilizado pelos consumidores que esto em busca de um automvel mais econmico. Uma explicao mais detalhada sobre este programa ser feita mais a frente.

    Devemos lembrar que no apenas a eficincia do motor, ou sua aerodinmica que afeta o consumo de combustvel de um veculo e seu resultado neste programa do INMETRO. Os pneus so vistos como grandes viles na disposio final de resduos, porm inegvel seu impacto na segurana e no consumo de combustvel do automvel durante seu uso. As montadoras passaram a prestar mais ateno nos pneus que so empregados em seus veculos. Os fabricantes de pneus esto sendo forados pela crescente presso dos clientes e do mercado consumidor a buscar alternativas em matrias primas e novos conceitos de projeto no desenvolvimento de seus produtos.

    Desta necessidade nasceu o pneu ecolgico, conhecido simplesmente como pneu verde, tido como ecologicamente correto por reduzir o consumo de combustvel do carro, consequentemente seu impacto no meio ambiente.

    Como explicou Marcelo Lacerda, presidente da empresa Lanxess Brasil, os pneus tm atributos bsicos que se relacionam diretamente entre si: resistncia ao rolamento, segurana e durabilidade. A tendncia de que, quando se melhora um destes atributos, os outros dois pioram (LACERDA, 2012). O pneu verde tem tambm o desafio de equilibrar todos os fatores, melhorando um sem prejudicar significativamente os outros.

    Sabe-se que um dos meios para reduzir o impacto ambiental de um veculo reduzir suas emisses de poluentes na atmosfera, ou seja, reduzir seu consumo de combustvel. Uma das formas de se conseguir isso diminuindo a resistncia ao rolamento dos pneus (RR), que a dissipao de energia predominantemente em forma de calor proveniente da histerese dos compostos de borracha, que ocorre durante o rolamento do pneu devido sua deformao cclica na regio de contato com o solo.

    Sendo a borracha um material viscoelstico, medida que o pneu se deforma, parte da energia armazenada elasticamente e parte dissipada como calor. Esta a perda de energia por histerese, e corresponde a cerca de 90 a 95% da energia dissipada na resistncia ao rolamento. Os outros 5 a 10% correspondem a perdas aerodinmicas ou escorregamentos na rea de contato (COSTA c, 2011).

  • 12

    Em veculos de passeio, a resistncia ao rolamento responsvel por 5 a 15% do consumo de combustvel do veculo (CORPORATION, 2001).

  • 13

    2 OBJETIVO DO TRABALHO E MOTIVAO

    Este projeto tem como objetivo descrever os mecanismos de dissipao de energia em um pneu e requisitos importantes de desempenho a serem mantidos, descrever os diferentes pneus verdes vendidos no mercado e destacar suas principais caractersticas e solues tecnolgicas que os diferenciam dos demais. Ser analisado como cada empresa abordou o segmento pneu verde e como a segurana foi mantida ao mesmo tempo em que o impacto ambiental, ou seja, o consumo de combustvel, reduzido.

    Trata-se de um assunto bastante atual, principalmente por conta da medida governamental INOVAR-AUTO (Programa de Incentivo Inovao Tecnolgica e Adensamento da Cadeia Produtiva de Veculos Automotores), que incentiva a pesquisa e desenvolvimento na fabricao de veculos mais econmicos e seguros em troca de crditos no IPI.

    Desta forma, este trabalho pretende ser uma referncia de consulta para os fabricantes de veculos sobre o impacto do pneu no consumo de combustvel e sobre as limitaes e paradigmas das tecnologias envolvidas no pneu de baixa resistncia ao rolamento.

  • 14

    3 O PNEU COMO COMPONENTE AUTOMOTIVO

    Nos prximos pargrafos ser descrito um breve histrico do pneu, mostrando as suas principais inovaes nas ltimas dcadas, a sua estrutura, bem como materiais e processos empregados na sua fabricao. Estas informaes sero importantes para compreender nos prximos captulos como o pneu se integra ao veculo, e o porqu de algumas das vozes de desempenho serem acopladas s condies operacionais.

    3.1 HISTRICO DOS PNEUS

    Atualmente o pneu visto como um item fundamental no carro, um item de segurana que afeta diretamente o desempenho de veculo, influenciando a dirigibilidade, o conforto e o consumo de combustvel.

    A funo essencial de um pneu interagir com o solo produzindo as foras necessrias para o movimento do veculo. A gerao de foras laterais controla a direo do veculo, e a acelerao lateral controla o veculo em curvas (GILLESPIE, 1992).

    A palavra pneu teve sua origem na Grcia antiga, quando o termo pneuma era usado para designar sopro, vento ou ar. Deste termo nasceu pneumatiks, que quer dizer ao sopro, ao ar ou respirao. Este termo foi emprestado pelos romanos e chamado em latim de pneumaticus, que se proliferou nas lnguas latinas. Graas ao idioma francs, passamos a utilizar a palavra pneu, com seu significado atual (LAGARINHOS, 2011 apud FOI DADA... 2008).

    A principal funo de um pneu, descrita na sua patente de inveno, funcionar como um suporte elstico para as rodas, reduzindo a fora necessria para a trao do veculo, proporcionando movimentos mais suaves e menos rumorosos (COSTA a, 2011).

    A primeira patente referente a pneumticos de R. W. Thomson, data de 1845 e apresenta a proposta de um pneumtico empregado em carruagens.

  • 15

    Figura 2 - Seo de um pneumtico para carruagens

    FONTE: Walter (2007)

    Os resultados obtidos com este primeiro pneumtico mostraram que ele conseguia reduzir a resistncia s irregularidades do solo, mas sua fabricao era difcil e custosa, fazendo com que a patente casse no esquecimento.

    Em 1888 existe registro da patente de John Dunlop, que desenvolveu o conceito do pneumtico para triciclo, colocando um tubo de ar em torno da roda de um triciclo para seu filho.

  • 16

    Figura 3 Seo de um pneumtico para triciclo

    FONTE: Walter (2007)

    Com o crescimento do uso de bicicletas na poca, o pneumtico de Dunlop encontrou seu mercado inicial ideal.

    A partir deste ponto, as principais inovaes no mundo dos pneumticos ocorreram na sequncia mostrada a seguir:

  • 17

    Tabela 1 - Principais invenes no universo dos pneumticos

    FONTE: Walter (2007)

    3.2 HISTRICO DOS PNEUS NO BRASIL

    A indstria brasileira teve como marco inicial a implementao do Plano Geral de Viao Nacional em 1934.

    Em 1936 foi inaugurada a Companhia Brasileira de Artefatos de Borracha, tambm conhecida como Pneus Brasil. Em seu primeiro ano de funcionamento produziu 29.000 pneus.

    Ao longo dos anos, diversos fabricantes de pneus montaram suas fbricas em territrio brasileiro, como mostrado na tabela a seguir.

  • 18

    Tabela 2- Histrico das fbricas no Brasil

    FONTE: Lagarinhos (2011)

    Em 1960 foi fundada a Associao Nacional da Indstria de Pneumticos (ANIP), representante da indstria de pneus e cmaras de ar. Ela compreende dez empresas e quinze fbricas instaladas em So Paulo, Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, Bahia e Paran, como mostrado na figura abaixo.

  • 19

    Figura 4 - Mapa ANIP

    FONTE: ANIP (2013)

    Entre 2004 e 2007, diversos investimentos foram feitos no cenrio de pneumticos do Brasil para instalao de novas fbricas e modernizao daquelas existentes a fim de suprir o aumento na demanda de pneus tanto internamente quanto para exportao, como mostrado na tabela a seguir.

  • 20

    Tabela 3 - Investimentos do Setor de Pneumticos no Brasil

    FONTE: Goldenstein, Alves e Barrios (2007)

    Em maro de 2007, a ANIP criou a Reciclanip, que contempla a coleta e a destinao de pneus inservveis no pas em resposta ao crescente passivo ambiental gerado pela disposio de pneus.

    Como definiu Lagarinhos (2011), a Reciclanip uma entidade exclusivamente responsvel pela gesto e aprimoramento dos trabalhos realizados de coleta e destinao dos pneus inservveis.

  • 21

    Originria do Programa Nacional de Coleta e Destinao de Pneus Inservveis, de 1999, a Reciclanip considerada uma das principais iniciativas na rea de ps-consumo da indstria brasileira, reunindo mais de 460 pontos de coleta no Brasil e sendo responsvel pelo volume de pneu reciclados atingido em todo pas.

    Seu papel desenvolver programas e aes de conscientizao ambiental para a populao, apoiar pesquisas sobre o ciclo de vida do pneu e alternativas sua destinao, estruturar uma cadeia de coleta e destinao de pneus inservveis entre outras atividades, todas desenvolvidas juntamente ao poder pblico, fabricantes e importadores de pneus.

    3.3 PRODUO DE PNEUS NO BRASIL

    A produo mundial de pneus foi estimada em 1,385 bilhes em 2008. Os maiores produtores mundiais de pneus so: China com 15%, EUA com 13%, Japo com 13%, Coreia com 6%, Alemanha com 5% e Frana com 4% (LAGARINHOS, 2011).

    O Brasil ocupa o stimo lugar entre os produtores de pneus para automveis, enquanto que alcana o quinto lugar na produo de pneus para caminhes, como representado no grfico seguinte.

  • 22

    Figura 5 - Produo dos principais pases produtores de pneus

    FONTE: Lagarinhos (2011) apud Japan Automotive Tyre Manufactures Association (2010)

    As vendas no Brasil so destinadas a trs segmentos: s montadoras (26%), ao mercado de reposio (42%) e s exportaes (32%), que compreendem vendas para cerca de cem pases, como Estados Unidos, Mxico, Frana e Argentina (GOLDENSTEIN;

    ALVES; BARRIOS, 2007).

    O crescimento das vendas de pneus explicado pelo crescimento na indstria automobilstica. De 2009 para 2010, a indstria apresentou 14% de crescimento, o que correspondeu a 3,64 milhes de automveis vendidos (LAGARINHOS, 2011 apud ASSOCIAO NACIONAL DOS FABRICANTES DE VECULOS AUTOMOTORES, 2011).

    A seguir podemos ver duas tabelas que representam o nmero de pneus produzidos e vendidos no pas.

  • 23

    Tabela 4 - Produo de pneus no Brasil por categoria

    FONTE: ANIP (2013)

    Tabela 5 - Vendas de pneus no Brasil por categoria

    FONTE: ANIP (2013)

    J em relao ao faturamento das empresas, temos a seguinte distribuio mundial, que tambm reflete o que acontece no mercado brasileiro.

  • 24

    Figura 6- Faturamento das empresas de pneus por segmento

    FONTE: Goldenstein, Alves e Barrios (2007) apud Michelin Fact book (2005)

    3.4 A ESTRUTURA DO PNEU E SEUS COMPONENTES

    O pneu, por ser o nico elemento do carro que entra em contato direto com o solo, o responsvel por transferir todas as foras e momentos do solo para o veculo, o que permite que o mesmo movimente-se e seja controlado.

    Como geometria, o pneu apresenta uma forma toroidal, deformando-se ciclicamente no contato com o solo na rea conhecida como pegada do pneu, ou footprint, em ingls. nesta regio que so geradas todas as tenses de cisalhamento que vo compor as foras e momentos resultantes (F&M) necessrios para o controle do veculo.

    Um pneu composto por diferentes materiais de modo a formar a estrutura resistente, adequada s mais diversas utilizaes, onde cada componente responsvel por uma funo especfica. Abaixo, pode-se ver claramente como estruturado um pneumtico:

  • 25

    Figura 7- Estrutura de um pneu comercial para caminhes e nibus

    FONTE: COSTA a... (2011)

    Carcaa: responsvel por reter o ar sob presso, suportando o peso total do veculo. Composta por lonas de polister, nylon, ou ao cruzadas umas em relao s outras (pneu diagonal) ou em paralelo (pneu radial). Na atualidade, os automveis usam principalmente pneus radiais, pois apresentam menor resistncia ao rolamento, maior durabilidade e maiores foras laterais (FAVARI; AULICINO; DIAZ, 2009).

    Talo: O talo a regio onde se encontra o friso, que ancora as lonas, prendendo o conjunto no aro da roda e impedindo que o pneu escape do aro. Garante a flexibilidade, a resistncia a esforos radiais e axiais e a vedao entre pneu e aro (LAGARINHOS, 2011). composto por arames de ao de grande resistncia;

    Parede lateral ou flanco: revestida por um composto de borracha com alto grau de flexibilidade e alta resistncia fadiga;

    Cintas ou lonas de ao: dimensionadas para suportar cargas em movimento, tem como funo garantir uma rea de contato mais estvel e plana em contato com o solo, necessria para transmitir os esforos entre o pneu e o solo, minimizando os escorregamentos e desgaste;

    Banda de rodagem: um composto de borracha formado por uma mistura de polmeros naturais e sintticos, segundo seu emprego operacional, entre eles:

  • 26

    copolmero de estirenobutadieno (SBR), borracha natural (NR) e borracha de polibutadieno (BR), negro de fumo, slica, leos para melhorar o processamento das misturas, sistemas acelerantes e protetivos, pigmentos e outros produtos qumicos.

    A banda de rodagem responsvel pela segurana do veculo, oferecendo aderncia, trao e estabilidade. desenvolvida de acordo com cada utilizao do produto final, sendo de suma importncia, pois esta a parte do pneu que fica em contato direto com o solo. Seus sulcos servem para drenar a gua, o que ajuda a evitar o efeito de aquaplanagem e a diminuir a distncia de frenagem no molhado.

    Como podemos notar no grfico abaixo, a profundidade dos sulcos do pneu afeta na distncia de frenagem do veculo, ou seja, quanto menores forem os sulcos, maior a distncia necessria para o veculo parar no caso de uma frenagem. Este efeito pode ser observado na molhada para velocidades maiores.

    FONTE: Costa a (2011) apud JATMA (2012)

    Blocos e sulcos: Os blocos so os elementos que efetivamente tocam o solo, afetando diretamente a trao e a capacidade de frenagem do pneu. Eles apresentam diferentes

    Figura 8 - Efeito da profundidade dos sulcos na distncia de frenagem

  • 27

    tamanhos de modo a evitar a emisso de rudo em uma nica frequncia predominante, de modo a incomodar o condutor e os passageiros.

    Os sulcos afetam a trao, o controle direcional e as propriedades de resfriamento. O controle do desgaste pelo usurio feito atravs do Tread Wear Indicator (TWI) que indicam quando o pneu deve ser trocado.

    3.5 MATRIAS PRIMAS EMPREGADAS NO PNEU

    A tabela abaixo apresenta um exemplo interessante de relao entre os materiais empregados em cada parte do pneu e a caracterstica que eles conferem ao conjunto.

    Tabela 6 - Principais materiais empregados em cada parte da estrutura do pneu

    FONTE: Lagarinhos (2011) apud Goodyear do Brasil (2009)

    Um pneu pode chegar a conter dezenas de tipos de matrias primas diferentes (SAIBA... 2013), sendo a composio mdia de um pneu no Brasil apresentada na tabela abaixo.

    Verificando apenas a aparncia de borracha negra de um pneu, muitas pessoas no imaginam a grande quantidade de matrias primas que este contm, nem a grande possibilidade de combinaes de materiais de acordo com cada utilizao, como explicado a seguir:

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    Tabela 7 - Composio de um pneu

    FONTE: Lagarinhos (2011)

    Como a borracha no estado seu natural tem um comportamento plstico, ou seja, graas a seus efeitos viscosos, ela relaxa quando sob o efeito de alguma fora, tem-se a necessidade de adicionar outros agentes qumicos formando um composto de borracha mais resistente qumica e fisicamente, assumindo o comportamento visco-elstico.

    Na poro referente banda de rodagem, o pneu pode apresentar diferentes formulaes de compostos de borracha, sendo alguns deles detalhados por Pinheiro (2001):

    Polmeros: so as borrachas, naturais (extradas de plantas) ou sintticas (sintetizadas a partir do petrleo).

    Agentes vulcanizantes: componentes responsveis pelo processo de vulcanizao, mais detalhado a seguir. O mais empregado na indstria de pneumticos o enxofre, porm tambm podem ser empregados o Selenium e o Tellurium, que no so to comumente empregados devido a seus elevados custos.

    Ativadores de cura: empregados para incrementar o grau de vulcanizao do composto. Os principais componentes empregados pela indstria de pneumticos so o xido de zinco e o cido esterico.

  • 29

    Aceleradores: componentes utilizados para reduzir o tempo de vulcanizao do pneu. Os mais utilizados pela indstria so os tiazois 2-Mercaptobenzotiazol ( MBT ) e 2,2-Dibenzotiazil dissulfdrico (MBTS).

    Cargas reforantes: incrementam as propriedades fsicas do composto, como a resistncia ao rasgo e o mdulo de elasticidade. Os dois principais exemplos de cargas reforantes so o negro de fumo (carga negra) e a slica (carga branca).

    3.6 BORRACHAS EMPREGADAS NOS PNEUS

    O tipo de borracha empregada nos pneus, se natural, sinttica, ou uma mistura de ambas vai depender da aplicao do produto no mercado e do componente estrutural que forma o pneu. Podemos verificar atravs da tabela abaixo as principais combinaes de borrachas utilizadas em toda a estrutura para as diferentes utilizaes de um pneu.

    Tabela 8 - Borrachas utilizadas na estrutura do pneu

    FONTE: Lagarinhos (2011) apud Datta (2005)

    Ilustrando a tabela anterior, podemos verificar o levantamento feito por Pinheiro (2001), que mostra diferentes compostos de borracha empregados em diferentes partes do pneu. Cada uma das cores empregada na seo abaixo representa um material diferente.

  • 30

    Figura 9 - Seo transversal do pneu de automvel de passeio, com cores ilustrando diferentes compostos de borracha

    FONTE: Pinheiro (2001)

    3.7 O PROCESSO DE VULCANIZAO

    Monmero uma substncia composta por molculas bsicas (como etano e etileno, por exemplo) enquanto que a juno destas molculas menores chamada de polimerizao, formando os polmeros (PINHEIRO, 2001).

    Os polmeros so divididos em trs famlias:

    Termo-Plsticos: compostos de longas molculas unidas atravs de ligaes secundrias;

    Termo-fixos: compostos de longas molculas unidas entre si atravs de ligaes primrias, em forma tridimensional;

    Elastmeros: compostos que em seus estados primrios so pegajosos, mas que, quando sofrem um processo para criao de ligaes cruzadas em suas cadeias polimrias, tornam-se teis para diversas aplicaes. O principal exemplo de elastmero usado atualmente a borracha.

    Os elastmeros no seu estado natural no possuem as propriedades necessrias para aplicaes em pneus. So um material viscoso, deformam-se plasticamente e so susceptveis temperatura e solventes. A vulcanizao liga as macromolculas dos

  • 31

    polmeros atravs de um ou mais tomos de enxofre (crosslink) formando um retculo elstico e estvel, com maior resistncia ruptura e abraso.

    Figura 10 - Estrutura qumica da borracha natural e da vulcanizada

    FONTE: Vulcanizao... (2012)

    Este processo foi descoberto por Nathaniel Hayward em 1838, quando ele notou que a adio de enxofre e a exposio do composto ao sol fazia com que sua superfcie no permanecesse pegajosa. Pesquisas subsequentes foram feitas por Charles Goodyear e Thomas Hancock paralelamente. Ambos patentearam processos que mostravam a aplicao de calor ao composto de borracha e enxofre, obtendo-se produtos com propriedades superiores s da borracha.

    Alm do enxofre pode-se adicionar diversos componentes borracha de modo a modificar as propriedades qumicas e fsicas do composto, sendo que alguns deles tm as seguintes funes (PINHEIRO, 2001):

    efetuar as ligaes cruzadas formar retculo polimrico (enxofre)

    incrementar as propriedades fsicas da borracha ( negro-de-fumo, slica)

    incrementar a processabilidade da borracha (leos)

    controlar a taxa de vulcanizao (acelerantes, retardantes)

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    prolongar a vida til da borracha (antioxidantes, ceras)

    3.8 PROJETO E PROCESSO DE FABRICAO DE UM PNEU

    O projeto de um pneu passa por estudos de tribologia, a rea da cincia dedicada ao estudo do desgaste, do atrito e, por conseguinte, da lubrificao (COSTA b, 2011).

    Analisa-se o tribosistema, ou seja, a interao do pneu com o solo:

    Figura 11 - Tribosistema

    FONTE: Costa b (2011)

    No projeto do pneu, so analisados fatores como durabilidade, resistncia a altas velocidades, distncia de frenagem, dirigibilidade no seco, resistncia a impactos, resistncia a altas cargas, dificuldade em sair do aro, conforto, tendncia a aquaplanagem, baixo consumo de combustvel, tratividade, resistncia a laceraes, dirigibilidade no molhado, facilidade ao montar, desgaste regular, aparncia, vibrao, rudo e baixo custo. De acordo com o ambiente e o uso que ser dado ao produto final, d-se maior importncia a determinados aspectos.

  • 33

    Por ser uma estrutura flexvel e sofrer grandes deformaes e deflexes cclicas sob ao de diversas foras (como pode ser visto abaixo), principalmente quando est em movimento, o projeto de um pneu bastante complexo.

    Figura 12 - Aes de foras e momentos sobre o pneu

    FONTE: Costa d (2011)

    Primeiramente, levam-se em conta as condies em que o pneu ser utilizado (pneu off-road, alta performance, transporte de cargas, agricultura, etc.). possvel converter as necessidades em especificaes tcnicas com o auxlio de programas de computador avanados, chegando-se ento a um prottipo do produto. Abaixo, pode-se ver o estudo por meio do modelo de elementos finitos.

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    Figura 13 - Estudo de elementos finitos

    FONTE: Costa a (2011)

    Depois que todos os requisitos so atendidos de modo a certificar a segurana e qualidade do produto, segue-se para o processo de fabricao em si.

    A primeira fase da produo propriamente dita de um pneu a preparao do composto. Mistura-se diversas matrias primas, como borracha natural, borracha sinttica, negro de fumo, pigmentos e aceleradores em um misturador sob alta temperatura de modo a obter a homogeneizao do composto.

    A mistura segue ento para os rolos, onde feita a manta de borracha e a porosidade da mistura eliminada.

    Figura 14 - Fase 1 da fabricao de pneus

    FONTE: Scorpion Pneus (2012)

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    A manta de borracha segue para o processo de extruso, onde so feitas a banda de rodagem (parte do pneu que entra em contato com o solo) e a parede lateral do pneu. Ambas comeam a tomar seus formatos caractersticos.

    Figura 15 - Fase 2 da fabricao de pneus

    FONTE: Scorpion Pneus (2012)

    Os fios txteis e metlicos so calandrados, ou seja, comprimidos em alta temperatura junto borracha, formando as lonas de corpo.

    Figura 16 - Fase 3 da fabricao de pneus

    FONTE: Scorpion Pneus (2012)

    Os fios de nylon, polister ou ao so recobertos com borracha e enrolados em cilindros, formando o friso dos tales, parte do pneu que faz contato com a roda.

  • 36

    Figura 17 - Fase 4 da fabricao de pneus

    FONTE: Scorpion Pneus (2012)

    Todos os componentes do pneu so colocadas em uma mquina, parecida a um tambor, seguindo a ordem necessria do produto: lona, talo e cinta de rodagem. O produto resultante o pneu cru ou verde, denominao empregada ao pneu no vulcanizado (mesma denominao do produto analisado neste projeto, mas graas a conceitos diferentes. Um por ser um produto cru ou inacabado e outro por motivos ecolgicos).

    Figura 18 - Fase 5 da fabricao de pneus

    FONTE: Scorpion Pneus (2012)

    O pneu cru segue para a vulcanizao, onde ser dada forma ao produto final. Ele ser submetido a uma temperatura de aproximadamente 180oC e presses elevadas onde sero estampados os sulcos e ranhuras da banda de rodagem de acordo com cada projeto. O tempo de vulcanizao varia bastante de acordo com a funo final do pneu, podendo variar de alguns minutos, para pneus de moto, a algumas horas para pneus de agricultura ou fora de estrada (off-road), como mostrado abaixo.

  • 37

    Tabela 9 - Tempo de vulcanizao de pneus para diferentes usos

    FONTE: Pinheiro (2001)

    Alm disso, este processo de vulcanizao, como j foi explicado anteriormente, confere propriedades mecnicas importantes ao produto final.

    O dimensionamento do tempo e da temperatura de vulcanizao depende de um modelo matemtico para a reao termoqumica e um modelo matemtico para a transmisso de calor. Se o tempo de exposio ao calor for insuficiente, o composto continuar apresentando baixa resistncia s deformaes e se o tempo de exposio ao calor for elevado demais, o composto entra em uma fase de reverso, diminuindo as propriedades j alcanadas (PINHEIRO, 2001).

    Figura 19- Fase 6 da fabricao de pneus

    FONTE: Scorpion Pneus (2012)

    Depois da vulcanizao os pneus passam por um processo de inspeo final, onde se buscam defeitos como bolhas, manchas... As rebarbas da borracha so retiradas e o pneu segue ento para o estoque, onde aguarda o momento da venda.

    Conforme a Portaria INMETRO 05/2000, antes de ser comercializado, todo pneu deve obter aprovao do INMETRO e ter um selo atestando sua qualidade, obedecendo Portaria n. 361, cujo objeto Regulamento de Avaliao da Conformidade para Pneus Novos de Motocicleta, Motoneta, Ciclomotor, Automvel de Passageiros, inclusive os de uso misto, e rebocados, Veculos Comerciais, Comerciais Leves e Rebocados.

  • 38

    Pneus importados e reformados tambm devem obter este selo para serem legalmente comercializados no pas.

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    4 FLUXO ENERGTICO EM UM VECULO

    Na quase totalidade dos casos, a fonte de energia de um veculo d-se atravs da queima de combustveis fsseis em seu motor. Neste processo de queima converte-se a energia calorfica produzida pela combusto em energia mecnica atravs da quebra da estrutura qumica do combustvel.

    Esta exploso no interior dos cilindros do motor faz com que os pistes se movimentem para cima e para baixo em uma ordem pr-determinada, ocasionando o movimento rotativo atravs do virabrequim. Este movimento chega at s rodas com auxlio da embreagem, da caixa de cmbio, do eixo de transmisso e do diferencial.

    As perdas energticas ao longo do veculo ocorrem tanto quando o veculo est em movimento quanto nos momentos em que ele se encontra parado, porm em diferentes porcentagens para cada caso.

    A resistncia aerodinmica, por exemplo, tanto maior quanto maior for a velocidade do veculo, enquanto que a resistncia ao rolamento apresenta valores significativos at mesmo quando o veculo est em baixas velocidades.

    Em carros de passageiros, 1/3 da energia vinda do combustvel usada para vencer a frico no motor, na transmisso, nos pneus e freios.

    A energia do combustvel gasta nos seguintes mecanismos: 33% por conta dos gases de exausto (sendo sua maioria em energia trmica), 29% em refrigerao (dissipada atravs do calor do motor) e 38% graas foras mecnicas (5% dos quais so dedicados a vencer o arrasto enquanto que 33% so para vencer a frico) (HOLMBERG; ANDERSSON; ERDEMIR, 2011).

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    Figura 20 - Dissipao de energia em carros a uma velocidade de 60km/h

    FONTE: Adaptada de Holmberg; Andersson; Erdemir (2011)

    Outra forma de representar a perda de energia no veculo mostrada por Holmberg; Anderson; Erdemir (2011), apresentando claramente quais pores da energia do combustvel so usadas para movimentar o veculo e quais dissipadas de outras formas.

    Figura 21 - Esquematizao do consumo de energia no veculo

    FONTE: Adaptada de Holmberg; Andersson; Erdemir (2011)

    A participao de cada um destes mecanismos varia ao longo do ciclo do carro (veculo parado, acelerao, velocidade constante e frenagem), como mostrado no grfico abaixo.

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    Figura 22 - Balano energtico durante os quatro estgios de operao do veculo

    FONTE: Adaptada de Holmberg; Andersson; Erdemir (2011)

    A importncia relativa de cada uma dessas pores no varia apenas de veculo para veculo, mas tambm das condies em que este veculo est sendo conduzido (estrada ou trajeto urbano, por exemplo). A seguir podemos visualizar como diferentes condies de dirigibilidade afetam o efeito que cada dissipao energtica tem sobre o veculo.

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    Figura 23 - Distribuio do consumo de energia do combustvel para diferentes ciclos para um Volkswagen Jetta, 1980

    FONTE: Corporation (2001)

  • 43

    5 DINMICA VEICULAR

    Como explicou Costa (d, 2011), A Dinmica de Veculos estuda o movimento de suas partes em resposta aos esforos aplicados pelo meio ambiente e comandos do motorista.

    O comportamento dinmico de um veculo determinado pelas foras que agem sobre o mesmo: impostas pelos pneus, pela gravidade e pela aerodinmica. A dinmica veicular estuda este comportamento, analisando que foras sero produzidas nas manobras do carro e como este responder a estas foras.

    De acordo com Oliveira (2005), para estudarmos a resposta de um veculo a aes de controle ou a perturbaes, necessrio especificar um ou mais sistemas de coordenadas para medir sua posio.

    A SAE, sociedade de engenheiros da mobilidade, emprega um sistema referencial muito utilizado pelas montadoras de veculos e na literatura especializada, como ilustrado a seguir. :

    Figura 24 - Sistema de coordenadas XY

    FONTE: Adaptada de Oliveira (2005) apud Dixon (1996)

  • 44

    Segundo Gillespie (1992), os movimentos e os esforos do veculo so definidos de acordo com o seguinte sistema de coordenadas, com origem no centro de gravidade do veculo (CG), conforme indicado na figura 22:

    x - Frontal e no plano longitudinal da simetria;

    y- Lateral externa ao lado direito do veculo;

    z - Para baixo do veculo;

    p - Rotao em torno do eixo x (roll ou rolagem);

    q - Rotao em torno do eixo y (Pitch ou mergulho);

    r - Rotao em torno do eixo z (Yaw ou guinada).

    Figura 25 - Movimentos do veculo segundo coordenadas

    FONTE: Gillespie (1992)

    A velocidade frontal caracterizada como a projeo da velocidade total do veculo na direo x enquanto que a velocidade lateral a projeo desta mesma velocidade na direo y transversal ao plano do solo (GILLESPIE, 1992).

    5.1 FORAS AERODINMICAS

    As foras aerodinmicas afetam diretamente o consumo de combustvel, pois causam arrasto, sustentao, foras laterais, vibraes e rudos. So originadas nos fenmenos

  • 45

    decorrentes do movimento relativo entre o veculo e o ar, dependendo da viscosidade e da presso do meio e do design da carroceria do veculo.

    De acordo com Gillespie (1992), a resistncia aerodinmica acontece por conta dos seguintes fatores:

    a) Resistncia causada pela diferena de presso do ar na parte frontal e traseira do veculo, constituindo de 55 a 60% do arrasto aerodinmico;

    b) Resistncia originada pelas partes mveis ou projetveis do veculo, como pra-lamas, placa e retrovisores, que constituem de 12 a 18% da resistncia aerodinmica;

    c) Resistncia causada pela passagem do ar pelo radiador e pelo cap, compondo 10 a

    15% da resistncia total;

    d) Frico de superfcies externas contra camadas de ar movimentadas por outros

    veculos, constituindo de 8 a 10% da resistncia aerodinmica;

    e) Resistncia causada pelo gradiente entre a presso superior e inferior do veculo,

    constituindo de 8 a 10% da resistncia total.

  • 46

    6 RESISTNCIA AO ROLAMENTO

    A resistncia ao rolamento, ou RR, um mecanismo de dissipao de energia que age contra o movimento do veculo. definida como a energia consumida pelo pneu por unidade de distncia percorrida. Por isso, no senso comum encarada como uma fora resistiva ao movimento.

    A quase totalidade dessa dissipao de energia provm da deformao cclica dos compostos de borracha. Como a borracha um material viscoelstico, a deformao da mesma faz com que parte da energia seja armazenada elasticamente enquanto que a outra parte seja dissipada como calor. Esta poro refere-se perda de energia por histerese, que em outro instante, contribui para a aderncia entre o pneu e o solo (COSTA c, 2011).

    A histerese dos compostos de borracha a principal responsvel pela perda de energia associada resistncia ao rolamento. Ela tambm responsvel por elevar a temperatura no corpo do pneu, o que ocasiona a acelerao das reaes qumicas que causam o envelhecimento da borracha.

    A ilustrao abaixo representa o conceito bsico de resistncia ao rolamento.

    Figura 26 - Representao da resistncia ao rolamento

    FONTE: Adaptada de Padovan (2012)

  • 47

    Segundo Pottinger (2012), a resistncia ao rolamento RR um parmetro escalar que pode ser definida em unidade de energia dissipada por unidade de distncia percorrida, como J/m, por exemplo, podendo ser simplificada em N. comum tambm expressar a resistncia ao rolamento sem unidade por meio do coeficiente de resistncia ao rolamento, que representa a RR dividida pela carga. Como expressado em seguida:

    A resistncia ao rolamento medida em laboratrio, com um equipamento anlogo aos apresentados abaixo:

    Figura 27 - Teste para determinao laboratorial da resistncia ao rolamento contra superfcie cilndrica - tambor

    FONTE: Potts (2012)

  • 48

    Figura 28 - Teste para medio de RR em superfcie plana

    FONTE: Pottinger (2012)

    O teste para medir a resistncia ao rolamento, segundo SAE J1269, deve ser feito em uma condio padro de carga, presso e velocidade. Este mtodo utilizado para testes de comparao de diferentes modelos de pneus. Oliveira (2005) apresenta o trabalho de Grover e Bordeon, New Parameters for Comparing Tire Rolling Resistance, que permite que a medio da RR seja feita a mltiplas velocidades para dadas condies de carga e presso, resultando assim na nova norma SAE J2452, utilizada para modelar a economia do consumo de combustvel. A ISO 18164:2005 tambm normatiza os parmetros para que a medio da resistncia ao rolamento seja feita.

    Cada componente do pneu contribui de forma diferente resistncia ao rolamento, como mostrado em maiores detalhes abaixo. possvel observar que a poro que mais contribui com a RR a banda de rodagem, por conta da deformao cclica que sofre quando em contato com o solo.

  • 49

    Figura 29 - Influncia de cada parte da estrutura do pneu sobre a resistncia ao rolamento

    FONTE: Costa c (2011)

    Para se ter uma maior percepo da importncia do efeito da RR, uma reduo de 10% na resistncia ao rolamento acarreta em reduo de 0,5 a 1,5% no consumo de combustvel para veculos de passeio (CORPORTATION, 2001).

    Com o passar do tempo e o aumento da presso governamental e popular para diminuio do consumo de combustvel, os fabricantes de pneumticos viram-se compelidos a encontrar alternativas que diminussem a resistncia ao rolamento de seus produtos sem perder em desempenho, isto , no coeficiente de atrito, segurana, dirigibilidade e durabilidade.

    A utilizao de novas matrias primas e novas tecnologias fez com que a resistncia ao rolamento diminusse ao passar dos anos, como possvel ver abaixo.

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    Figura 30 - Diminuio da resistncia ao rolamento dos pneus Michelin

    FONTE: Corporation (2001)

    6.1 PROPRIEDADES QUE AFETAM A RESISTNCIA AO ROLAMENTO

    Segundo Oliveira (2005), os seguintes mecanismos so responsveis pela resistncia ao rolamento:

    Perda de energia devido deflexo das laterais do pneu perto da rea de contato com o solo;

    Perda de energia devido deflexo dos elementos da banda de rodagem;

    Escorregamento do pneu nas direes longitudinais e laterais;

    Deflexo da superfcie da pista;

    Arraste aerodinmico dentro e fora do pneu;

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    Tais mecanismos agem de diferentes formas quando o pneu est submetido a diferentes situaes, ou seja, diversos fatores afetam o valor de resistncia ao rolamento de um pneu.

    Nota-se que quanto maior a temperatura, menor a resistncia ao rolamento. Isso

    verdade at que se atinja um ponto de equilbrio, representado no grfico abaixo. Este fenmeno explicado pela reduo da histerese dos compostos de borracha com o aumento da temperatura.

    Figura 31 - Efeito da temperatura na resistncia ao rolamento

    FONTE: Gillespie (1992)

    J no grfico abaixo, podemos notar que a reduo de RR em funo do aumento da presso interna do pneu vlida para solos rgidos. Para solos deformveis como a areia (sand), a presso baixa aumenta a rea de contato e impede que o pneu afunde na areia dificultando o movimento..

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    Figura 32 - Efeito da presso na resistncia ao rolamento

    FONTE - Gillespie (1992)

    A presso interna do pneu um dos itens que pode ser controlado pelo prprio condutor. Se um pneu subinflado tiver sua presso interna aumentada em 0,3 bar j resulta em um decrscimo de 6% no valor de RR (valores vlidos para solos rgidos) (POTTINGER, 2012).

    Partindo-se deste fato, sabe-se que quanto maior a presso interna do pneu, menor a resistncia ao rolamento, porm deve-se sempre respeitar os valores especificados pelos fabricantes, uma vez que presses internas acima das permitidas nos manuais do veculo ou do pneu podem acarretar em problemas de dirigibilidade e segurana, alm de afetarem o conforto e o desgaste regular do pneu.

    Analisando-se o efeito da velocidade sobre o pneu, nota-se que o coeficiente de RR diretamente proporcional velocidade do veculo. Para altas velocidades, o grande aumento do coeficiente pode ser explicado pela formao de ondas estacionrias conhecidas como stand waves que se formam na sada do contato do pneu. Estas grandes deformaes so modos de vibrar do pneu que so excitados a partir de uma determinada velocidade, conhecida como velocidade crtica.

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    Figura 33 - Efeito da velocidade sobre a resistncia ao rolamento

    FONTE: Gillespie (1992)

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    7 COMO O PNEU AFETA A SEGURANA VEICULAR

    Quando se altera os valores de resistncia ao rolamento, deve-se ter o cuidado de no alterar outras propriedades do pneu de forma negativa, principalmente propriedades relacionadas segurana, que serviro como um limite para as mudanas no projeto de um novo pneumtico.

    Um dos itens mais estudados do quesito segurana a distncia de parada, que pode ser definida como a distncia percorrida entre o momento em que o motorista decide parar o veculo at o momento em que o mesmo para completamente, considerando o tempo de reao do motorista (tr), o tempo de resposta inicial da frenagem (ta) e o tempo ativo de frenagem (tw).

    Figura 34 - Representao da distncia de parada

    FONTE: Oliveira (2005) apud Bosch (2000)

    No momento da frenagem, as foras que atuam sobre o veculo so: fora de atrito pneu-solo, arrasto aerodinmico e resistncia ao rolamento.

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    Figura 35 - Frenagem de um veculo

    FONTE: Oliveira (2005)

    Segundo Oliveira (2005) apud Rompe; Breuer (1999), uma diminuio de 0,5 segundo no tempo de frenagem consegue evitar 50% de todas as colises traseiras e acidentes em cruzamentos, alm de 30% de todos os acidentes de trfego. O pneu tambm contribui neste resultado, pois otimizando suas propriedades de frenagem obtem-se um tempo de parada menor.

    Estes dados nos fazem visualizar de forma mais clara a importncia de otimizar valores de resistncia ao rolamento, mantendo sempre a ateno em todas outras propriedades do pneu, pois de nada adianta a criao de um pneu ecolgico que coloque em risco a vida dos ocupantes do veculo.

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    8 IMPACTO DOS PNEUS NO MEIO AMBIENTE

    De acordo com Wills (2008), podemos citar como emisses automotivas que impactam o meio ambiente:

    Emisses de gases e partculas pelo escapamento do veculo;

    Emisses evaporativas de combustvel (lanadas na atmosfera atravs de evaporao de hidrocarbonetos do combustvel);

    Emisses de gases do crter do motor (subprodutos da combusto que passam pelos anis de segmento do motor e por vapores do leo lubrificante);

    Emisses de partculas provenientes do desgaste de pneus, freios e embreagem;

    Re-suspenso de partculas de poeira do solo;

    Emisses evaporativas de combustvel nas operaes de transferncia de combustvel (associadas ao armazenamento e abastecimento de combustvel).

    Todas estas emisses so responsveis por chuvas cidas, nuvem de poluio urbana, gases do efeito estufa (GEEs), aquecimento global, entre outros problemas ambientais.

    A parcela de emisses na atmosfera que ocorrem por conta dos pneus em um veculo se d pelo fato de que o mesmo utiliza a queima de combustvel no motor para vencer a resistncia ao rolamento. A figura a seguir ilustra claramente que o grande impacto do pneu no meio ambiente durante seu uso.

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    Figura 36 - Contribuio dos diferentes estgios do pneu para seu impacto no meio ambiente

    FONTE: Adaptada de Michelin (2009)

    O pneu torna-se um produto inservvel aps o desgaste da banda de rodagem, pois o pneu gasto coloca em risco a segurana dos ocupantes do veculo em pisos molhados. Seu descarte gera transtornos e seu impacto ambiental pode ser bastante elevado.

    Segundo Lagarinhos (2011) apud Kovac (1973), o desgaste do pneu influenciado por diversos fatores, tais como: projeto do pneu, composto da banda de rodagem, tecido do reforo, condies do solo, motorista e severidade do servio prestado. Esta afirmao mais detalhada na esquematizao abaixo.

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    Figura 37 - Motivos para desgaste da banda de rodagem

    FONTE: Lagarinhos (2011) apud Kovac (1973)

    Os pneus inservveis so classificados como Classe IIA segundo a NBR 10.004:2004, a classificao de resduos quanto aos riscos potenciais ao meio ambiente e sade pblica da ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas). Isso se d ao fato de no serem inertes, por apresentarem teores de zinco e mangans no extrato solubilizado superiores aos padres estabelecidos pela norma (LAGARINHOS, 2011 apud BERTOLLO et. Al., 2000).

    8.1 LEGISLAO

    A cada trs tanques de combustvel, um consumido somente pelos pneus, pois este aquece e dissipa energia em forma de calor enquanto se movimenta (MICHELIN, 2012).

    Por conta disso, os pneus verdes tornaram-se grandes aliados das montadoras, uma vez que podem auxili-las a atingir os nveis de emisso traados pelo governo, principalmente com o novo regime automotivo conhecido como INOVAR-AUTO

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    Programa de Incentivo Inovao Tecnolgica e Adensamento da Cadeia Produtiva de Veculos Automotores que vigora entre 2013 e 2017.

    Para auxiliar na deciso dos consumidores, o site do IBAMA fornece aos usurios uma consulta dos nveis de emisses dos veculos novos brasileiros, partindo de um critrio de notas, que pode atingir at 5 estrelas verdes, conferidas como explicado abaixo (IBAMA, 2013).

    Por baixa emisso de poluentes convencionais (CO, NMHC e NOx):

    Modelo atendendo entre 80% e o limite = 1 estrela

    Modelo atendendo entre 60% e 80% do limite = 2 estrelas

    Modelo atendendo abaixo dos 60% do limite = 3 estrelas

    Nvel de emisso de CO2, calculado a partir do valor de emisso homologado, descontando-se a parcela etanol (17,7% para E22 e 100% para E100) e, no caso dos veculos a lcool ou flex, fazendo-se uma mdia entre a emisso com E22 e com E100:

    Abaixo de 80 g/km = 1 estrela

    Combustvel utilizado:

    Veculo movido a combustvel renovvel (flex ou dedicado), hbrido ou eltrico = 1 estrela

    Em paralelo a isso, em 2008 foi criado o PBEV (Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular) coordenado pelo INMETRO em parceria com o CONPET, obedecendo aos requisitos da portaria 391 de 4 de Novembro de 2008. Este programa tem como objetivo incentivar a melhoria energtica dos veculos e responsvel por fornecer a ENCE, Etiqueta Nacional de Conservao de Energia.

    O PBEV embasado pelas seguintes legislaes:

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    Tabela 10 - Legislao relacionada ao PBEV

    FONTE: Instituto de Energia e Meio Ambiente (2011)

    Em um sistema de etiquetagem utiliza-se o mtodo de comparao que pode ser absoluta ou relativa. Na primeira compara-se o veculo com todos os outros enquanto que na comparao relativa compara-se o veculo apenas com os demais da sua categoria.

    Abaixo, podemos ver como so feitos os programas de etiquetagem de veculos em diferentes pases:

    Tabela 11 - Sistemas comparativos em diferentes pases

    FONTE: Instituto de Energia e Meio Ambiente (2011)

    No Brasil, os veculos so divididos nas seguintes categorias para comparao:

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    Tabela 12 - Definio dos critrios para diferentes categorias de veculos

    FONTE: Instituto de Energia e Meio Ambiente (2011)

    Como podemos verificar, h uma sobreposio entre os valores de rea de diferentes categorias, permitindo assim que o mesmo veculo possa ser avaliado em duas categorias distintas. Por exemplo, podemos ter um veculo compacto competindo na categoria de veculos subcompactos, afetando assim o resultado obtido atravs da comparao.

    Cada categoria tem a mediana dos valores de consumo energtico calculada para cada ano, o que resulta em uma escala varivel de acordo com os valores medidos nos veculos participantes naquele ano. Isso acarreta em variaes no valor da mediana ao longo dos anos, o que impossibilita determinar se houve real melhoria na eficincia energtica de um dado veculo ou no.

    As empresas que decidem participar do PBEV devem obedecer os procedimentos, critrios e mtodos estabelecidos pela norma ABNT NBR 704:2006. Alm disso, o

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    laboratrio que realizar os testes deve ser credenciado pelo INMETRO de modo a garantir a qualidade dos resultados (INSTITUTO DE ENERGIA E MEIO AMBIENTE, 2011).

    Tabela 13 - Critrios para o PBEV em diferentes pases

    FONTE: Instituto de Energia e Meio Ambiente (2011)

    Cada pas emprega um diferente critrio a ser comparado, como contedo consumido por distncia, emisso de gases por unidade de distncia ou distncia percorrida com uma unidade de combustvel.

    Como no Brasil temos veculos que utilizam combustveis diferentes, optou-se por converter os valores de consumo de combustvel verificados para lcool e gasolina em joule, unidade que mede energia produzida.

    A partir de 2013 a etiqueta sofre modificaes, mostrando que a conscientizao ambiental vem tomando maiores dimenses no mercado brasileiro. A etiqueta passar a mostrar a autonomia em km/l do veculo na cidade e na estrada, alm de graduao quanto emisso de CO2 de origem fssil no renovvel, mostrando a eficincia energtica do veculo.

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    Figura 38 - Etiqueta Nacional de Conservao de Energia

    FONTE: INMETRO (2013)

    Este programa tambm serve como um dos requisitos do Inovar Auto. Para participarem do programa, as montadoras devem obedecer alguns requisitos de modo a ganhar iseno percentual no IPI, obtendo uma melhora de pelo menos 12% na eficincia energtica mdia da sua frota de veculos.

    J as importadoras devero se comprometer a importar veculos mais econmicos, realizar investimentos em pesquisas de engenharia e tecnologia industrial no Brasil e capacitar seus fornecedores, alm de aderirem ao PBEV.

    Enquanto o PBEV fixa-se na etiquetagem do veculo como um todo, existe tambm a etiquetagem dos pneumticos.

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    8.2 PROGRAMA DE ETIQUETAGEM DE PNEUS

    Preocupada com o equilbrio entre segurana, conforto e reduo no consumo de combustvel, a Unio Europia decidiu criar a EU Tyre Labelling Regulation 1222/2009, que obriga os fabricantes, importadores e vendedores de pneus alm de montadoras de veculos a informar o consumidor os resultados obtidos em testes relacionados a resistncia ao rolamento, ao wet grip (frenagem no molhado) e ao nvel de rudo externo ocasionado pelo pneu.

    O objetivo deste programa de etiquetagem facilitar a escolha do consumidor final, permitindo que diferentes produtos possam ser mais facilmente comparados e que sua compra seja feita de forma mais embasada.

    Este programa voltado para pneus de carros de passeio (C1), veculos comerciais leves (C2) e veculos comerciais pesados (C3) e comeou a ser oficialmente vlido a partir de 1 de Novembro de 2012.

    Fabricantes, importadores, vendedores e montadores de veculos tm diferentes papis na hora de informar o consumidor final sobre os dados de cada pneu, como mostrado abaixo:

    Fabricantes e importadores de pneus para pneus classe C1, C2 e C3 (categorizados acima) as informaes devem ser dispostas em literatura promocional, como panfletos, livretos, entre outros, incluindo obrigatoriamente o site do fabricante. Para pneus classe C1 e C2, h tambm a possibilidade de se colar um adesivo no pneu ou afixar uma etiqueta para cada conjunto de pneus que chega ao consumidor ou ao revendedor.

    Vendedores devem se assegurar de que o pneu visvel ao consumidor no momento da compra tenha um adesivo ou etiqueta com as informaes e, em casos que o pneu no esteja visvel ao consumidor, deve inform-lo sobre os resultados obtidos no processo de etiquetagem. A conta tambm deve conter ou vir acompanhada da informao.

    Montadoras e distribuidoras de veculos para casos em que o consumidor final possa escolher algum pneu diferente do padro do veculo, deve ser lhe apresentado os dados obtidos nos testes realizados para o Tire Labelling.

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    As informaes devem ser fornecidas ao consumidor final por meio de graduao de acordo com os resultados dos testes obtidos, como apresentado abaixo:

    Figura 39 - Explicao das diferentes pores da etiqueta de pneus

    FONTE: European Tyre and Rubber ManufacturersAssociation (2013)

    Esta etiqueta deve medir no mnimo 7,5cm de largura por 11 cm de altura, seguindo o padro estabelecido de layout e cores, como apresentado anteriormente. A rea total da etiqueta deve ser de, no mximo, 250cm2, incluindo informaes adicionais do produto, como marca, dimenses, carga mxima suportada, entre outros (EUROPEAN TYRE & RUBBER MANUFACTURERS ASSOCIATION, 2012).

    Os testes realizados com os pneus so determinados pela EU Commission, atestando os mtodos que devem ser utilizados de modo a garantir a legalidade e a coerncia dos resultados.

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    Tabela 14 - Mtodos utilizados para realizao dos testes para EU Labelling

    FONTE: European Tyre and Rubber ManufacturersAssociation (2012)

    Para avaliar-se a poro da etiqueta referente ao consumo de combustvel, analisa-se a resistncia ao rolamento e os resultados numricos so transcritos em graus (de A a G) utilizando-se como parmetro a tabela abaixo, onde RRC o coeficiente de resistncia ao rolamento:

    Figura 40 - Representao do consumo de combustvel na etiqueta de pneus

    FONTE: European Tyre and Rubber ManufacturersAssociation (2012)

    Para o wet grip, os valores padres so apresentados abaixo:

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    Figura 41 - Representao do wet grip na etiqueta de pneus

    FONTE: European Tyre and Rubber ManufacturersAssociation (2012)

    E por ltimo, os parmetros utilizados para a categorizao de rudos externos provocados pelo pneu so os seguintes:

    Figura 42 - Representao de rudo na etiqueta de pneus

    FONTE: European Tyre and Rubber ManufacturersAssociation

    Este programa de etiquetagem dos pneus consegue resumir de forma sucinta a grande preocupao em atender requisitos de consumo de combustvel, mantendo conforto e segurana.

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    Wet grip, por exemplo, relacionado diretamente com segurana e foi o parmetro escolhido como o que melhor representa situaes de aderncia reduzida, pois corresponde capacidade de o veculo frear em um pavimento molhado.

    O programa de etiquetagem de pneus obrigatrio na Europa desde novembro de 2012, e ser obrigatrio no Brasil em 2016, segundo determinao do INMETRO.

    O programa de etiquetagem de pneus no Brasil seguir o mesmo conceito que o programa de etiquetagem da Unio Europia, estabelecendo os mesmos trs requisitos: classificao quanto resistncia ao rolamento (graduao de A a G), classificao de frenagem em piso molhado (wet grip, de A a G) e rudo de rolamento (informao fornecida em decibis).

    O governo brasileiro optou por seguir o modelo de etiqueta da Unio Europia, porm diferentes pases decidiram seguir diferentes diretrizes para fazer seus programas de etiquetagem. Abaixo temos o exemplo das etiquetas utilizadas nos EUA e no Japo.

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    Figura 43 - Etiquetas de pneus empregadas nos EUA e no Japo

    FONTE: Pottinger (2012)

    A portaria 544 baixada pelo INMETRO em 25 de Outubro de 2012 decreta que o programa de etiquetagem seja vlido para pneus novos utilizados em motocicletas, motonetas, ciclomotores, automveis de passageiros, inclusive os de uso misto e rebocados, veculos comerciais, comerciais leves e rebocados. A lei exclui pneus de construo diagonal, pneus destinados ao uso exclusivamente temporrio, de veculos de coleo, de veculos no rodovirios e de fora de estrada, pneus reformados, de

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    bicicletas, pneus para uso exclusivo em veculos agrcolas, pneus destinados a veculos de competies, militares, industriais e a empilhadeiras.

    O INMETRO explica que possvel quantificar os benefcios do programa de etiquetagem, que dependem do tipo de via e do combustvel utilizado pelo veculo.

    Por exemplo, segundo o INMETRO um veculo que utiliza exclusivamente gasolina e trafega em estradas pode obter uma economia de R$35,90 por ano. Para o mercado como um todo, o Instituto estima que haja uma economia entre R$3,66 e R$4,81 bilhes, alm de evitar uma emisso de CO2 entre 778 mil e um milho de toneladas (CONPET, 2013).

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    9 DESTINAO FINAL DE UM PNEU

    Quando um pneu atinge o limite de sua vida til, um novo problema ambiental surge: seu difcil descarte.

    Ao redor do mundo a problemtica do descarte de pneus abordada atravs de diferentes mtodos aceitos legalmente para a disposio final de pneus inservveis, alm de diferentes porcentagens de real cumprimento da lei, como mostrado na tabela abaixo elaborada por Lagarinhos (2011):

    Tabela 15 - Mtodos para destinao final de pneus

    FONTE: Lagarinhos (2011) apud Temrio (2009) e Reciclanip (2011)

    No Brasil, a destinao final de pneus passou a ser abordada quando da aprovao da Resoluo Conama 258/99, que obriga fabricantes e importadores de pneus a darem um destino final adequado aos pneus inservveis.

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    Antes da aprovao desta lei, somente 10% dos pneus inservveis no pas eram reciclados e havia quatro empresas cadastradas para recolher e destinar estes pneus. Aps a aprovao da lei o nmero de empresas subiu para 65 e em 2010 j eram 124 empresas, alm de outras que atuam no mercado informal (LAGARINHOS, 2011).

    A Resoluo Conama 258/99 sofreu uma reviso em 2006 pelo IBAMA e, em 2009 foi aprovada a Resoluo Conama 416/09 que obriga os fabricantes e importadores a dar destinao a 100% dos pneus que entram no mercado de reposio, baseando-se na equao apresentada por Lagarinhos (2011):

    MR = [(P+I) (E+EO)] x 0,7

    Onde:

    MR - Mercado de reposio de pneus ou meta de reciclagem

    P nmero de pneus novos produzidos

    I nmero de pneus novos importados

    E nmero de pneus novos exportados

    EO nmero de pneus novos equipados em veculos novos

    O fator 0,7 corrige o resultado final, levando em conta o fator de desgaste de 30% sobre o peso do pneu novo.

    Entre 2002 e 2010 foram reciclados 12 milhes de pneus no Brasil (LAGARINHOS, 2009 apud RECICLANIP, 2007), mas foi registrado que de 2002 ao primeiro quadrimestre de 2011, 425 milhes de pneus no foram descartados corretamente, o que corresponde a 2,1 milhes de toneladas do produto (AGNCIA USP, 2013).

    Segundo Doria (2013), houve uma tentativa do governo em intensificar o controle do descarte de pneus no Brasil:

    A recente Resoluo Conama n 416/09 visa buscar maior restrio e controle da disposio final de pneus usados e inservveis. Mantendo a idia de atribuir aos fabricantes e importadores de pneus novos a destinao final dos pneus inservveis, conforme

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    anteriormente regrado pela Resoluo Conama n 268/99, a nova resoluo estabelece a necessidade de inscrio no Cadastro Tcnico Federal (CTF), dos responsveis pela destinao final, implicando o recolhimento da Taxa de Controle e Fiscalizao Ambiental (TCFA).

    Esta resoluo tambm responsvel por obrigar fabricantes e importadores de pneus a elaborar um plano de gerenciamento de coleta, armazenamento e destinao de pneus inservveis, explicitando estratgias, indicao e descrio das unidades de armazenagem, mtodos de destinao final e licenas ambientais envolvidas.

    As metas de reciclagem de pneus de fabricantes e importadores foram aumentando na medida em que a lei foi tornando-se mais severa, como se pode ver na tabela abaixo:

    Tabela 16 - Metas de reciclagem de pneus para fabricantes e importadores

    FONTE: Lagarinhos (2011) apud Brasil (2008) e Brasil (2009)

    A preocupao com o descarte apropriado dos pneus d-se pelo fato de que seu impacto ambiental ocorre de diversas formas, poluindo diferentes fontes. O descarte inadequado pode causar desde proliferao de vetores (exemplo do Aedes aegypti) e at liberao de substncias txicas no ar em caso de queima acidental ou provocada (LAGARINHOS, 2011). Um pneu queima com bastante facilidade, produzindo uma fumaa negra e podendo causar at mesmo contaminao da gua, pois esta queima libera um material oleoso, derivado de petrleo.

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    Abaixo se pode ver os constituintes perigosos que compem os pneus, tornando-se um risco sade humana.

    Tabela 17 - Constituintes perigosos na composio de pneus

    FONTE: Lagarinhos (2011) apud United Nations Environment Programme (1999)

    J em aterros, os pneus no sofrem biodegradao e apresentam baixa compressibilidade, tornando-se um resduo volumoso e reduzindo a vida til do aterro (LAGARINHOS, 2011).

    A fim de reduzir os impactos ambientais dos pneus, tanto durante seu uso quanto em seu descarte, as empresas tm buscado matrias primas alternativas, que melhoram o desempenho do veculo e que sejam mais facilmente degradveis pelo meio ambiente.

    O pneu verde, ou pneu de baixa resistncia ao rolamento, o produto que busca reduzir este impacto e sabe-se que, como dito por Consentino (2012, apud Continental, 2011), se toda a frota do Brasil, de aproximadamente 30 milhes de veculos, usasse pneus de baixa resistncia, seriam economizados cerca de 600 milhes de litros de combustvel por ano.

    Em paralelo, importante destacar que a qualidade do pneumtico deve ser mantida, garantindo a segurana do veculo. O cliente busca um produto que polua menos, mantenha um preo baixo e competitivo, alm de manter a segurana necessria, o que ser o foco principal deste projeto.

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    10 O PROJETO PNEU VERDE

    Sabe-se que um dos meios para reduzir o impacto ambiental de um veculo reduzir suas emisses de poluentes na atmosfera, ou seja, reduzir seu consumo de combustvel. Uma das formas mais eficazes de se conseguir isso diminuindo a resistncia ao rolamento, fora que est ligada diretamente ao tipo de pneumtico que o veculo utiliza.

    Trs fatores devem ser abordados para obter a reduo da resistncia ao rolamento: diminuio do peso do pneu, mudar sua estrutura e mudar seus compostos. O desafio das empresas equilibrar as trs frentes, pois de nada adianta criar um pneu extremamente leve, porm de curta durabilidade.

    O conceito pneu verde surgiu em 1983, pela fabricante Pirelli e vem evoluindo desde ento, lanando mo de novas tecnologias e novas matrias primas.

    O grfico abaixo demonstra o desafio da indstria de pneumticos, uma vez que, graas histerese, quando se melhora a resistncia ao rolamento, reduz-se a capacidade de frenagem do veculo. O papel das novas tecnologias melhorar a performance do pneu como um todo.

    Figura 44 - Grfico que mostra relao entre resistncia ao rolamento e frenagem do veculo

    FONTE: Adaptada de Michelin (2009)

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    A substncia responsvel por diminuir a histerese e a resistncia ao rolamento (RR) e fazer com que melhores desempenhos sejam alcanados a slica.

    Com sua adio, foi possvel desenvolver compostos de borracha que apresentem baixa histerese a baixas frequncias (poro relacionada resistncia ao rolamento) e alta histerese a altas frequncias (relacionada frenagem), como mostra o grfico abaixo.

    Figura 45 - Diferena entre composto altamente histertico, pouco histertico e composto com slica em sua formulao

    FONTE: Adaptada de Michelin (2009)

    Em conjunto com a slica, importante utilizar uma ou mais borrachas que tenham o ponto de transio vtrea em temperaturas adequadas para que a histerese do composto seja baixa a temperaturas normais de operao.

    Com esta mudana na composio dos pneus, foi possvel reduzir a resistncia ao rolamento em 20 a 30%, enquanto outras caractersticas eram mantidas ou at mesmo melhoradas (MICHELIN, 2009).

    Para continuar obtendo redues nos valores de resistncia ao rolamento e assim criar pneus cada vez mais ecolgicos mantendo a segurana, as indstrias de pneumticos devem seguir trs preceitos (MICHELIN, 2009):

    Melhorar a arquitetura do pneu, reduzindo esforos, foras e distores desnecessrias, por meio dos quais existe a perda energtica;

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    Figura 46 - Exemplos de deformaes em pneumticos

    FONTE: Adaptada de Michelin (2009)

    Reduzir as perdas por histerese em frequncias que envolvam a resistncia ao rolamento (resultado atingido utilizando-se a slica e elementos qumicos de ligao, formando um composto que, ao contrrio do composto de borracha com negro de fumo, no tenha cadeias polimricas longas. Isso acarreta em um material bastante histertico nas altas frequncias, melhorando o atrito, e pouco histertico nas frequncias baixas, melhorando o RR);

    Reduzir a massa do composto de borracha utilizado no pneumtico, seja com novo design ou com materiais inovadores, isto , projetar pneus mais leves, menos espessos.

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    9.1 SLICA

    Figura 47 - Estrutura da slica

    FONTE: Estrutura (2012)

    A slica, ou dixido de silcio, est presente na composio dos pneus h 30 anos. Seus benefcios foram descobertos acidentalmente; ela estava sendo utilizada para melhorar o desempenho esportivo e a dirigibilidade quando se notou que ela produzia uma reduo na resistncia ao rolamento por conta de sua menor dissipao de energia (CONTINENTAL a, 2013).

    A slica empregada juntamente com agentes da famlia dos silanos, cujo papel criar reaes entre as molculas de slica e as molculas polimricas (enquanto uma ponta do agente reage espontaneamente com a slica, a outra ponta sulfrica reage com uma parte

    da cadeia polimrica).

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    Este processo faz com que a slica seja bem distribuda no composto, reduzindo a perda de energia pela deformao da borracha e reduzindo, consequentemente, a resistncia ao rolamento (MICHELIN, 2009).

    Como o custo da slica ainda bastante elevado, a soluo que as empresas encontraram tirar o mximo de proveito do material, buscando novas formulaes qumicas, aliando-se a mudanas na aparncia do pneu, na deflexo da carcaa e na frico das cintas internas (GRANDE, 2013).

    10.2 SLICA DE ALTO DESEMPENHO

    Nestes 30 anos a slica foi sendo aprimorada para obter resultados ainda melhores nos veculos. Enquanto a slica refora a estrutura do pneu, a slica de alto desempenho oferece ainda mais vantagens, gerando menos atrito com o cho, exigindo menos energia para que o veculo se movimente.

    Como exemplo, podemos analisar a Zeosil Premium, a segunda gerao da slica de alto desempenho da Rhodia. Sua slica de alto desempenho de primeira gerao diminua a resistncia ao rolamento em 25%, atingindo uma reduo no consumo de combustvel de 5%. J a Zeosil apresenta uma reduo adicional de 10% na resistncia ao rolamento, oferecendo mais segurana e melhor aderncia em pistas molhadas. Entre outros fatores, o grande diferencial desta slica de segunda gerao sua maior dispersabilidade, o que garante uma melhor estabilidade na formulao do pneu (SANCHES, 2012).

    O grande desafio da Rhodia e das outras empresas trabalhando no aprimoramento da slica baratear seu custo, tornando-a mais acessvel ao consumidor. A slica empregada na formulao de 90% dos pneus de automveis e motos no Brasil, mas apenas 10% dos pneus apresentam a slica de alto desempenho, sendo que parte desse volume destinada exportao (SANCHES, 2012).

    10.3 BIOTRED

    O BioTRED criado pela Goodyear em conjunto com a companhia italiana Novamont um composto biopolimrico que utiliza um derivado do amido de milho como preenchimento de polmeros na composio do pneu. Este preenchimento uma partcula slida que serve para reforar o composto, otimizando algumas de suas propriedades.

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    Especificamente no caso de pneus, ele empregado para substituir a slica e o negro de fumo.

    10.4 BIO-ISOPRENO

    A Goodyear, em parceria com a empresa norte-americana de biotecnologia Genencor, lanaram o bio-isopreno, composto criado a partir de micrbios que consomem acar.

    Figura 48 - Estrutura do isopreno

    FONTE: Costa a (2011)

    A Genencor no revelou qual processo exato utilizado para obteno do bio-isopreno, mas sabe-se que ela licenciou a tecnologia patenteada pela Universidade do Colorado, que utiliza bactrias Bacillus (B. subtilis e B. amyloliquefaciens) de modo a obter grandes quantidades de bio-isopreno. O primeiro carregamento foi feito para a Goodyear em 2009 (RODRIGUES, 2011)

    Seu papel substituir o isopreno, derivado do petrleo, o que importante pois o acar um material renovvel, enquanto que o petrleo no.

    Em mdia, para produzir um pneu utiliza-se 30 litros de petrleo e o bio-isopreno tem a misso de reduzir esta quantidade.

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    Espera-se que pneus utilizando bio-isopreno em sua composio cheguem no mercado em 2017 (ESTADO, 2013).

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    11 ANLISE DE PRODUTOS VERDES NO MERCADO BRASILEIRO

    Com isto em mente, diferentes fabricantes de pneus lanaram os chamados pneus verdes, que apresentam modificaes em seus projetos e composies de modo a conseguir um consumo mais baixo de combustvel, mas ainda assim garantindo a segurana dos ocupantes e a qualidade do produto.

    Segundo Goldenstein, Alves e Barrios (2007), a indstria de pneus no Brasil concentra-se em 6 grandes empresas transnacionais, sendo elas: Goodyear, Pirelli, Bridgestone, Firestone, Michelin e Continental.

    possvel notar que o mercado interno reflete o que est ocorrendo no mercado externo, uma vez que estas grandes empresas vm dominando o cenrio atual, como mostrado na tabela abaixo.

    Tabela 18 - Processos de fuses e aquisies de Empresas

    FONTE: Goldenstein, Alves e Barrios (2007) apud Michelin Fact Book (2005)

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    Tabela 19 - Participao no mercado mundial do setor de pneus

    FONTE: Goldenstein, Alves e Barrios (2007) apud Tire Business (2005)

    11.1 PIRELLI

    A Pirelli apresenta a linha Green Performance, composta pelos pneus Cinturato P1 (para veculos de baixa e mdia potncia), Cinturato P7 (para veculos de mdio e alto desempenho) e Scorpion Verde All Season (Crossovers e SUVs, uso misto - 85% on-road e 15% off-road) (PIRELLI a, 2012).

    Figura 49- Tamanho do aro para Cinturato P1 e P7

    FONTE: Pirelli b (2012)

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    Em sua produo so utilizados novos materiais, alm da eliminao de leos aromticos de sua composio, substncias as quais so ditas cancergenas e mutagnicas.

    Segundo Roberto Falkenstein, diretor de pesquisa e desenvolvimento da Pirelli, esta linha de produtos apresenta em sua composio at 30% de slica, o que permite que o pneu trabalhe com temperaturas mais baixas na sua deformao cclica no contato com o solo (SEVERO, 2012).

    Estes produtos garantem reduo de rudo, melhor frenagem e dirigibilidade, alm de reduzir o consumo de combustvel. Isto obtido atravs da utilizao de matrias primas diferenciadas (slica e polmeros funcionais, gerando um composto de menor histerese), diferente estrutura e mudanas no design da banda de rodagem.

    Com estes pneus, o consumo de combustvel pode diminuir cerca de 6%, o suficiente para que, na vida til do pneu estimada em 60 mil quilmetros, economizar 3,6 pneus (PIRELLI a, 2012).

    Alm dos benefcios para o meio ambiente, mantendo a segurana dos ocupantes do veculo, a linha Green Performance apresenta um maior conforto, reduzindo o nvel de rudo atravs da utilizao de um desenho da banda de rodagem otimizado e assimtrico.

    Os pneus da Pirelli mostram o quanto o design do pneu pode afetar a segurana do veculo, pois estudos comprovaram que graas ao desenho da banda de rodagem ele capaz de expulsar 30 litros de gua por segundo a 80 Km/h (PIRELLI a, 2012).

    Os pneus verdes apresentam um preo 3,5% maior que de seus antecessores, o que compensado pela diminuio do valor gasto com combustvel em sua vida til (SEVERO, 2012).

    11.2 MICHELIN

    A linha verde para veculos de passeio da Michelin recebeu o nome Energy e comporta por pneus que chegam a pesar 2,5kg a menos, o que significa uma deformao menor do pneu, gerando assim menos calor (recordando o efeito da histerese) e,

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    consequentemente menor gasto de combustvel. Uma reduo de at 80 litros de combustvel ao longo da vida til do pneu foi constatada.

    Foi verificado pelo instituto alemo TV SD Automotive que possvel reduzir as emisses em 4 gramas de CO2 por quilmetro rodado quando o veculo est usando o pneu ENERGY Saver (MICHELIN b, 2012).

    A segurana tambm um ponto forte deste pneu: a adio da slica em sua composio, alm de reduzir o consumo de combustvel do veculo, tambm aumenta a aderncia do pneu em superfcies molhadas. Estudos feitos pela empresa mostra que o pneu MICHELIN ENERGY Saver apresenta uma distncia de frenagem at 3 metros menor do que a de seu antecessor (MICHELIN b, 2012).

    Estima-se que desde 1992, os pneus verdes Michelin permitiram economia de mais de 11,4 bilhes de litros e 28,8 milhes de toneladas de CO2 na atmosfera (Resultados obtidos em 30 de julho de 2009) (MICHELIN a, 2012).

    11.3 CONTINENTAL

    Em 1992 a Continental lanou o pneu ContiEcoContact CP, seu primeiro pneu verde. Em 1997 foi lanado o ContiEcoContact EP, que apresentava resultados ainda melhores quanto durabilidade e economia de combustvel.

    Em 2003 a Continental passou a usar a slica de terceira gerao, trazendo ao mercado seu ltimo produto, o ContiEcoContact3.

    Um estudo da Continental em parceria com um instituto de pesquisa brasileiro demonstrou que a linha de pneu ecolgica da empresa apresenta resultados 5% melhores em relao economia no consumo de combustvel. O ContiEcoContact, que lidera a linha ecolgica da Continental, foi escolhido como o mais econmico de sua categoria.

    Estatisticamente, se toda frota brasileira de automveis usasse os pneus ContiEcoContact 3, 553 milhes de litros de combustvel seriam economizados em um ano, o equivalente uma reduo na emisso de CO2 suficiente para corresponder ao plantio de 56 milhes de rvores no mesmo perodo. Este estudo levou em considerao a frota de 28 milhes de veculos