Afinal, dirigir com ar-condicionado ligado e vidros fechados na estrada consome mais ou menos combustível do que andar com vidros abertos? Quem responde é o engenheiro Heymann Leite, professor de Tecnologia Automotiva.
"Embora, a priori e qualitativamente, pudesse ser dito que, em “condições normais de uso”, um veículo com ar condicionado ligado e vidros fechados tem um consumo de combustível maior que este mesmo veículo rodando em situações semelhantes, porém com o ar condicionado desligado e vidros abertos, é preciso considerar os fatores envolvidos na situação para melhor entendê-la e como esta pode variar de um veículo para outro. Isto é necessário pois não é usual realizar-se ensaios específicos para a análise destas particulares combinações de condições. Vejamos o que deve ser considerado para o melhor entendimento do assunto.
As situações propostas envolvem uma grande quantidade de variáveis que nem sempre são possíveis de se controlar na condição de uso normal de veículos. Estas variáveis são entre outras: potência do motor, design da carroceria, consumo do sistema de ar condicionado, velocidade e condição do deslocamento do veículo, temperatura e umidade ambiente, tipo de estrada ou via de circulação etc. Só por esta lista já se pode ter uma idéia da complexidade da situação.
Para simplificar as coisas, assumamos o uso do veículo em um dia de temperatura alta e nas seguintes faixas de velocidade: Até 70 km/h; de 80 a 120 km/h e acima de 130 km/h, trafegando e vias bem conservadas que permitam estas velocidades com segurança.
No caso de velocidades até 70 km/h o fato de abrir ou não vidro pouca influência tem na condição aerodinâmica do veículo (veja discussão mais abaixo). Esta influência começa a ter significação maior a partir dos 80 km/h. Portanto, com certeza , até esta velocidade o consumo de combustível é maior com o ar condicionado ligado e vidro fechado que ao contrário e este aumento será devido, essencialmente, ao consumo do sistema de ar condicionado.
Se a velocidade está entre 80 e 120 km/h. É muito provável ainda que o consumo seja maior com o ar condicionado ligado e vidros fechados do que ao contrário. A questão aqui é o quanto seria a variação de consumo entre vidros abertos ou fechados, sem o uso do ar condicionado.
Na terceira hipótese, em velocidades acima de 130 km/h, não faz sentido andar com os vidros do veículo abertos até mesmo por uma questão de segurança, a menos que você tenha um conversível. Mas aí também seria questionável o uso de ar condicionado com a capota aberta. Para a faixa de velocidades de 80 a 120 km/h, analisemos os dois principais parâmetros do veículo envolvidos: O primeiro é a Força de Arrasto Aerodinâmico e outro o Consumo de Potência do Sistema de Ar Condicionado.
Sobre o Arrasto Aerodinâmico, já falamos um pouco na edição 143 da Revista Carro e agora vamos entrar em mais de detalhes para abordar o assunto da presente questão do leitor. Conforme comentamos naquela edição, qualquer corpo que se desloca na atmosfera precisa vencer a resistência do ar: esta é a resistência ao avanço que também é conhecida como Força de Arrasto Aerodinâmico. Ela pode ser determinada por meio da fórmula abaixo, desde que se use um sistema coerente de unidades de medida:
FA = (Cd x D x AF x V2)/ 2
Onde:
FA = Força de Arrasto; Cd = Coeficiente de Forma; D = Densidade do Ar; AF = Área Frontal do Veículo;
V = Velocidade de deslocamento em relação ao ar.
Quanto maior a Força de Arrasto tanto mais energia química do combustível precisa ser convertida em energia mecânica pelo motor para que o veículo se mova na velocidade desejada. A Força de Arrasto, é influenciada diretamente pelo coeficiente de forma (Cd), pela densidade do ar (D), a área frontal (AF) e pelo quadrado da velocidade. Desta maneira, quanto maior for cada um destes elementos, tanto maior será a força de arrasto e portanto maior o consumo de combustível.
O coeficiente de forma será tanto menor quanto mais aerodinâmico for o desenho da carroceria do veículo. Este coeficiente usualmente é medido ou determinado por meio de ensaios aerodinâmicos em túneis de vento ou por simulação matemática em computadores. Para qualquer uma destas alternativas, o protótipo em escala natural ou a maquete em escala reduzida (em geral 1:4) ou o modelo matemático, são ensaiados com todos os vidros fechados ou simulando esta situação. Nesta condição o fluxo de ar ao redor do veículo tem um determinado comportamento que resulta no Cd do veículo. Quanto mais lisa for a superfície do veículo, livre de singularidades tais como cantos vivos, reentrâncias ou saliências, tanto menor será o seu Cd.Quando se abre um ou mais vidros do veículo, cria-se uma situação que favorece a turbulência do ar que passa ao seu redor, aumentando o seu Cd. Como dito acima, o valor do Cd aumenta a força de arrasto que por sua vez eleva o consumo (para velocidades acima de 70 – 80 km/h).
Concluindo, para as mesmas condições ambientes e de velocidade, o veículo, com vidros abertos, consome mais combustível, do que com os vidros fechados. O quanto a mais o veículo vai consumir nesta condição, depende muito do tipo de carroceria. Naquelas com um baixo desempenho aerodinâmico, a influência da abertura de vidros, com o veículo deslocando-se a velocidades superiores a 80 km/h, será menor do que naquelas com um alto desempenho, onde qualquer singularidade na superfície da carroceria pode afetar o valor o Cd. A determinação do valor do acréscimo de consumo, nestas condições, só é possível com ensaios específicos para cada veículo contudo pode se dizer que, de uma maneira geral, não é muito significativa.
Com relação ao consumo de potência pelo sistema de ar condicionado, pode-se dizer que o grosso deste consumo é devido ao trabalho do compressor do gás de refrigeração e o motor do sistema de ventilação. De maneira geral a demanda máxima de potência destes componentes em conjunto gira em torno de 4 a 6 hp. Isso quer dizer que a cada vez que eles entram em funcionamento o motor deve fornecer esta potência para que este componente opere adequadamente. Nesta situação o consumo de combustível aumenta. Vale lembrar que embora o sistema de ventilação opere continuamente o mesmo não ocorre com o compressor. Normalmente ele é “desligado ou desconectado” por dispositivos, mecânicos, eletromecânicos ou eletrônicos em determinadas condições tais como quando a temperatura de refrigeração atingiu o nível desejado, o motorista esta imprimindo uma aceleração acentuada ao veículo etc. Estes dispositivos influenciam o consumo, normalmente reduzindo.
Considerando que a potência máxima dos motores dos veículos de fabricação nacional, para fixarmos um universo de análise, varia aproximadamente de 60 hp para veículos populares até 180 hp para os tops de linha, vê-se claramente que a demanda porcentual do sistema de ar condicionado pode variar muito: de 7 a 3 % da potência máxima do motor, dependendo do veículo em consideração. Tendo em vista esta variação é evidente que a influência no consumo de combustível de veículos como motores mais potentes será menor que nos de menor performance.
Diante do quadro acima, a resposta precisa do ponto de vista quantitativo à questão do leitor, só poderia ser obtida por meio de um ensaio específico em veículo e em condições pré-determinadas e repetitivas. A meu ver isto não valeria a pena, com finalidade não comercial, tendo em vista as inúmeras variáveis a se controlar e condições a testar, além é claro, do custo e tempo consumidos."
Engº Heymann A R Leite
Diretor do CEA
Centro de Estudos Automotivos e
Professor do Curso de Pós-Graduação em
Administração e Tecnologia Automotiva, do
Centro Universitário da FEI
