A evolução dos sistemas de transmissão off-highway

Jeroen Decleer, vice-presidente sênior de sistemas de movimentação e tração off-highway da Dana Inc., disse que o mercado off-highway mudou muito e que houve um grande impulso para migrar para veículos elétricos.

Jeroen Decleer, vice-presidente sênior de sistemas de movimentação e tração off-road da Dana

Bem, isso não é nada realmente inesperado e é uma tendência que todos os OEMs e fabricantes de componentes no segmento off-highway estão vivenciando. É importante observar, no entanto, como essa mudança de cenário afetou os fabricantes de componentes tradicionais de transmissão, como a Dana, que se transformaram em fornecedores de sistemas completos para todo o conjunto de propulsão, incluindo os componentes que alimentam e operam as máquinas.

Decleer confirmou que a tendência à eletrificação é certamente um foco para sua empresa, mas não é o único. "Sempre mantivemos o foco em nossos produtos de transmissão tradicionais, e eles continuam sendo uma parte ativa de nossa estratégia, considerando que muitos veículos continuarão utilizando fontes de energia convencionais por um bom tempo", afirmou.

Adições ao portfólio

Questionado sobre a mudança de perspectiva para os fabricantes de componentes e como a empresa se adaptou para se tornar uma fornecedora de sistemas de transmissão completos, Decleer afirmou que a Dana tem trabalhado para integrar mais elementos em seu portfólio de produtos, a fim de alcançar sucesso em determinados mercados-alvo. Isso também foi alcançado por meio de aquisições como a da especialista canadense em acionamentos elétricos TM4; a especialista em engenharia de integração e aplicação Nordresa; e a SME Group, fabricante de motores de relutância síncronos e inversores.

A empresa adicionou novos produtos e competências que incluem motores elétricos, inversores, software de controle, sistemas de gerenciamento de baterias (em colaboração com fornecedores de baterias) e tecnologia térmica. A tecnologia térmica vem do grupo Power Technology da Dana, que inclui placas de resfriamento de baterias e placas bipolares para eletrolisadores usados em células de combustível de veículos comerciais, parte de um acordo com a Robert Bosch GmbH.

Mas não se trata apenas de produtos. De fato, Decleer descreveu como a divisão de Sistemas de Acionamento e Movimento Off-Highway pode alavancar anos de competências e expertise da divisão de Veículos Comerciais da empresa, que opera em um mercado onde a eletrificação e outros sistemas de propulsão alternativos estão bem avançados em desenvolvimento e adoção efetiva.

O sistema de transmissão eletrificado da Dana para máquinas compactas de construção ganhou o prêmio Diesel Progress Summit 2023 de Nova Tecnologia de Energia do Ano. (Foto: Dana)

As novas tendências não envolvem apenas os sistemas de acionamento das máquinas. "Precisamos lembrar que, para qualquer máquina fora de estrada, existe um lado de trabalho, geralmente com um ou mais implementos para realizar o trabalho real", disse Decleer. "Portanto, é fundamental gerenciar o fluxo de energia através do sistema de transmissão da máquina para fornecer aos implementos potência otimizada. Aqui, o conhecimento da aplicação é muito importante para projetar um sistema que vá além do sistema de transmissão puro."

Foco na aplicação

Segundo Decleer, a Dana também está crescendo em termos de foco em aplicações, com soluções específicas para oferecer o melhor conjunto de propulsão para cada segmento. Algumas dessas aplicações já são uma realidade para a Dana, que há muitos anos fornece equipamentos para, por exemplo, agricultura, mineração, movimentação de materiais e construção, como miniescavadeiras e carregadeiras compactas de rodas.

A Dana também está se concentrando em equipamentos para gramados — um mercado que havia abandonado há alguns anos — e em máquinas leves de movimentação de materiais do tipo que você vê em logística, como empilhadeiras, AGVs, etc.

“Equipamentos de mineração são um mercado especialmente interessante para a eletrificação”, disse Decleer. “O uso de máquinas elétricas na mineração subterrânea tem um grande potencial para reduzir os custos operacionais gerais. De acordo com diversas fontes, a ventilação representa, em média, de 40% a 50% dos custos operacionais em uma mina subterrânea. A eliminação de equipamentos movidos a diesel obviamente teria um impacto na economia de parte desses custos significativos.”

Máquinas elétricas em mineração subterrânea têm grande potencial para reduzir os custos operacionais gerais. (Foto: Dana)

Decleer observou que, em aplicações de mineração, a eletrificação é uma proposta interessante para veículos com potência de até 735 kW. "Também analisamos diferentes arquiteturas de veículos e como elas operam em condições reais de operação, passando de uma transmissão central típica com transmissão e eixos para a adoção de cubos de roda grandes com motores elétricos. A estratégia de controle nesses casos torna-se um elemento-chave, gerenciando não apenas as operações de direção e trabalho, mas também a segurança funcional", explicou.

Soluções de transmissão sustentáveis

Um produto que abrange a mudança para a eletrificação é a transmissão elétrica Spicer eSP502 da Dana para veículos de médio porte, fornecendo até cerca de 240 kW de potência contínua para equipamentos como carregadeiras de rodas, tratores de terminais, máquinas de movimentação de materiais, equipamentos florestais e veículos de mineração subterrânea.

“O desenvolvimento desta transmissão utilizou uma abordagem modular para que ela possa ser usada em diferentes aplicações, incluindo segmentos de nicho e até mesmo veículos comerciais”, disse Decleer.

“É uma transmissão powershift de duas velocidades com dois motores elétricos de alta tensão Dana TM4 e dois inversores, além de software de controle de última geração, todos desenvolvidos internamente. “

Variando o tamanho dos motores elétricos, a transmissão pode atender aos requisitos de ciclo de trabalho de diferentes máquinas. Também está disponível na versão com um único motor.

No segmento mais convencional, a Dana oferece o Spicer HVT, uma transmissão com divisão de potência que é uma solução de transição rumo a uma abordagem mais sustentável. "Para os clientes e aplicações que ainda não estão adotando o sistema totalmente elétrico, o HVT é usado com um trem de força de motor de combustão interna convencional, mas com consumo de combustível muito menor, já que o motor trabalha a uma velocidade reduzida e otimizada em comparação com uma transmissão powershift", observou Decleer.

O Spicer eSP502 é uma transmissão powershift de duas velocidades com dois motores elétricos de alta tensão Dana TM4 e dois inversores. (Foto: Dana)

Como parte de sua reentrada no mercado de equipamentos para gramados, a Dana apresentou uma solução para cortadores de grama elétricos com giro zero na Agritechnica 2023. O sistema conta com acionamentos compactos Spicer Torque-Hub e motores elétricos Dana TM4, proporcionando alto torque sem emissões de escapamento e menos ruído e vibração, ao mesmo tempo em que garante tempos de trabalho estendidos e manutenção reduzida.

A solução aproveita a competência da empresa com motores de indução e ímã permanente Dana TM4, eletrônica de potência, gerenciamento térmico, enrolamento de bobina, topologia de rotor externo e algoritmos de controle de motor e inversor.

Como solução de transição, a Dana oferece uma nova transmissão eletromecânica infinitamente variável (EMIVT), um sistema de transmissão multimodo que inclui uma transmissão de potência dividida produzida internamente com motores de alta tensão integrados, lubrificação e atuação inteligentes, um motor de baixa tensão e inversor para alimentar a bomba, além de um controlador de transmissão com software proprietário.

Vencedora do Prêmio PACE da Automotive News de 2024, a transmissão se diferencia bastante das transmissões tradicionais, permitindo que os usuários operem e troquem automaticamente entre os modos somente motor, híbrido e somente bateria. Inicialmente, ela está sendo utilizada em aplicações no mercado de veículos comerciais, como veículos de emergência e caminhões vocacionais, mas pode ser adaptada para os mercados de veículos leves e fora de estrada.

Colaboração do cliente

Outro aspecto que mudou nos últimos anos é a colaboração com os clientes, que hoje em dia é mais intensa.

“A colaboração com os clientes e até mesmo com os fornecedores está muito mais estreita do que nunca”, disse Decleer. “O sucesso em projetos de eletrificação de máquinas depende muito da integração de sistemas. Isso significa que a colaboração começa com os estudos, o projeto e o comissionamento, mas se estende por toda a vida útil do veículo, incluindo suporte técnico, diagnóstico e treinamento da equipe do cliente que precisa lidar com um sistema elétrico de forma segura, especialmente em aplicações de alta tensão.”

Há também o aspecto da sustentabilidade dentro das próprias empresas. "Vemos demandas do mercado para o cumprimento de metas de sustentabilidade. Um exemplo é a exigência de utilização de aço verde, que algumas empresas já tornaram pública, como, por exemplo, Volvo e Sandvik", destacou Decleer.

A própria Dana estabeleceu compromissos climáticos com a meta de atingir zero líquido até 2040. Parte do compromisso é reduzir as emissões de gases de efeito estufa do Escopo 1 e 2 em 75% até 2030, acima da meta anunciada anteriormente de 50% até 2030.

Já existem projetos em andamento, como, por exemplo, um acordo para compra de energia renovável para um projeto solar na Espanha, que começará em janeiro de 2025 e compensará 100% das emissões da Dana provenientes da eletricidade comprada na Europa. A empresa também inaugurou uma usina eólica no Texas em 2022, que gera aproximadamente 325.000 MWh de eletricidade renovável anualmente, compensando 99,8% das emissões da empresa provenientes da eletricidade comprada nos Estados Unidos e Canadá.

A Dana também conta com alguns projetos de energia renovável no local, incluindo um painel solar no campus de sua Sede Mundial e Centro de Tecnologia em Maumee, Ohio. Espera-se que o projeto forneça aproximadamente 30% da demanda de eletricidade da instalação.