PESQUISA E DESENVOLVIMENTO DO VEICULO AUTOMOTIVO PROVIDO DE MOTOR ELÉTRICO
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E
TECNOLOGIA
DE SÃO PAULO – IFSP
BRUNO SUSKO MARCELLINI
CASSIO EIDI DE MEDEIROS
THIAGO HIDEKI TAIRA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado às
disciplinas de Projetos de Máquinas e
Dispositivos Mecânicos / Metodologia de
Trabalho Científico e Empresarial do Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de
São Paulo.
Prof.º Orientador: Henrique Linares
Prof.º Orientador: Denílson Mauri
Prof.º Orientador: Chester Contatori
Prof.ª Orientadora: Luciana C. L. Silva
São Paulo
2013
BRUNO SUSKO MARCELLINI
CASSIO EIDI DE MEDEIROS
THIAGO HIDEKI TAIRA
Pesquisa e desenvolvimento do veículo automotivo provido de motor elétrico
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado às disciplinas de Projetos de Máquinas e
Dispositivos Mecânicos e Metodologia de Trabalho Científico e Empresarial do Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo como parte dos registros para a
conclusão do curso.
Aprovado em:_________________________
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________________________________
Prof.º Msc. Chester Contatori
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – IFSP
___________________________________________________________________________
Prof.º Msc. Denílson Mauri
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – IFSP
___________________________________________________________________________
Prof.ª Msc. Luciana C. L. Silva
Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de São Paulo – IFSP
DEDICATÓRIA
Dedicamos este trabalho primeiramente a Deus, que nos deu vida e permite que
façamos dela nossas grandes obras.
Dedicamos também aos nossos pais, que juntamente com Deus, nos deram a vida e a
razão de viver.
AGRADECIMENTOS
Ao Prof.º Henrique Linares, que destinou várias aulas visando sempre a orientação
deste trabalho.
Ao Prof.º Denílson Mauri, que nos orientou neste trabalho e dedicou parte de seu
tempo.
Ao Prof.º Chester Contatori, que auxiliou e orientou, sempre esclarecendo dúvidas
referentes ao trabalho.
Á Profª Luciana C. L. Silva, que nos orientou da melhor forma possível.
“Pensar é o trabalho mais difícil que existe.
Talvez por isso tão poucos se dediquem a ele.”
Henry Ford
RESUMO
Desenvolvido por grandes montadoras e destacado por um vasto grupo de
pesquisadores e cientistas como a melhor alternativa para o trânsito caótico e a emissão
excessiva de gases poluentes, responsáveis por afetar não só o meio ambiente como também a
saúde do homem, o carro híbrido de carroceria compacta tem se provado a cada dia como o
futuro da automobilística. Visando uma análise neste campo, o grupo não foca somente na
parte ecológica, mas apresenta uma proposta de melhoria para a falta de mobilidade nas ruas
em horários de grande tráfego e propõe um modelo seguindo as especificações técnicas dos
existentes, comparando os dimensionamentos, desempenhos e caráter estruturais. De modo
ilustrativo, o carro Smart Electric Drive foi escolhido dentre os modelos pesquisados para ser
utilizado como inspiração principal do protótipo devido ao seu design simples: acomodação
para duas pessoas e um porta-malas condizente com as necessidades apresentadas.
Palavras-Chaves: veículo híbrido, modelo compacto.
ABSTRACT
Developed by major automakers and highlighted by a large group of researchers and
scientists as the best alternative to the chaotic traffic and excessive emission of greenhouse
gases, responsible for affecting not only the environment but also human health, the hybrid
compact car proves to be the future of the automobile as each day goes by. Aiming analysis in
this field, the group not only focuses on the ecological, but also proposes an improvement to
the lack of mobility in the streets at times of heavy traffic and also projects a model following
the technical specifications of existing ones by comparing the different sizes, performances
and body structures. Illustratively, the Smart Car Electric Drive was chosen among the
researched models to be used as the main inspiration for the prototype due to its simple
design: accommodation for two people and a trunk, which matches the requirements
presented.
Keywords: hybrid vehicle, compact model.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Listagem dos carros híbridos no mercado mundial das montadoras Toyota e
Honda.................................................................................................................
Tabela 2 Listagem de alguns carros elétricos disponíveis no mercado mundial, com
suas respectivas montadoras.............................................................................. 58
Tabela 3 Listagem dos carros híbridos disponíveis no mercado brasileiro, com suas
respectivas montadoras...................................................................................... 58
Tabela 4 Módulos de Elasticidade e de Cisalhamento e Coeficiente de Poisson para
vários metais à temperatura ambiente............................................................... 85
Tabela 5 Tipos de Aços e suas especificações básicas..................................................... 87
Tabela 6 Teores máximos de alguns elementos nos aços sem liga.................................. 88
Tabela 7 Propriedades mecânicas de alguns tipos de aço................................................ 89
Tabela 8 Especificações de chapas de aço laminadas a frio............................................. 94
Tabela 9 Especificações técnicas do Projeto.................................................................... 111
57
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 01 A estrutura básica de um automóvel, no caso um Volkswagen, dos anos
de 1960 ......................................................................................................
Figura 02 A combustão e os quatro tempos de um motor..................................... 26
Figura 03 Um cilindro e seus elementos................................................................ 27
Figura 04 Virabrequim e um pistão....................................................................... 27
Figura 05 Funcionamento do carro híbrido............................................................ 29
Figura 06 Esquema simplificado do funcionamento de um carro elétrico............ 30
Figura 07 Sistema de forças atuantes no pneu de um carro quando passa por um
desnível....................................................................................................
Figura 08 Barra de Torção....................................................................................... 33
Figura 09 Barra de Torção Longitudinal.................................................................. 34
Figura 10 Barra de Torção Transversal.................................................................... 34
Figura 11 Feixes de Molas....................................................................................... 35
Figura 12 Feixes de Molas com Componentes...................................................... 35
Figura 13 Esforço no Feixe de Molas...................................................................... 36
Figura 14 Tipos de Molas........................................................................................ 37
Figura 15 Amortecedor Telescópio......................................................................... 38
Figura 16 Comportamentos da carroceria com e sem amortecedor......................... 38
Figura 17 Tipos de Aros........................................................................................... 40
Figura 18 Cubo......................................................................................................... 41
Figura 19 Comparação entre pneus com e sem câmara de ar.................................. 42
Figura 20 Pneu tipo diagonal................................................................................... 43
Figura 21 Pneu tipo radial........................................................................................ 44
Figura 22 Pneu diagonal com lona estabilizadora................................................... 45
26
32
Figura 23 Eixo Rígido (Hotchkiss).......................................................................... 46
Figura 24 Barra Estabilizadora................................................................................ 46
Figura 25 Comparação entre eixo rígido e eixo independente................................. 47
Figura 26 Suspensão MAC Pherson........................................................................ 47
Figura 27 Suspensão Trapézio Articulado............................................................... 48
Figura 28 Semi eixo Flutuante................................................................................. 49
Figura 29 Air bags frontais acionados em um modelo teste.................................... 50
Figura 30 Nils Bohlin , inventor do cinto de segurança de três pontas, com sua
invenção...................................................................................................
Figura 31 Imagem do Smart Fortwo........................................................................ 53
Figura 32 Imagem do interior do Smart Fortwo...................................................... 53
Figura 33 Interior do Nissan March......................................................................... 54
Figura 34 Interior do Hyundai i30........................................................................... 54
Figura 35 Um dos primeiros modelos de carro projetados visando maior
aerodinâmica, o Torpedo, de 1920..........................................................
Figura 36 Toyota Prius ............................................................................................ 59
Figura 37 Nissan Leaf.............................................................................................. 60
Figura 38 Smart Eletric Drive.................................................................................. 61
Figura 39 Tesla Roadster......................................................................................... 62
Figura 40 Fisker Karma........................................................................................... 64
Figura 41 O Smart Roadster em movimento........................................................... 70
Figura 42 Exemplo de motor síncrono..................................................................... 76
Figura 43 O motor OM 660..................................................................................... 78
Figura 44 Gráfico de barras dos valores da rigidez (i.e., do módulo de
elasticidade) à temperatura ambiente para vários materiais metálicos,
cerâmicos, polímeros e compósitos.........................................................
83
Figura 45 Gráfico de barras da resistência à fratura (i.e., da tenacidade à fratura)
à temperatura ambiente para vários materiais metálicos, cerâmicos,
polímeros e compósitos...........................................................................
84
51
55
Figura 46 O diagrama de fases ferro-carbeto de ferro............................................. 86
Figura 47 Formas típicas de diagramas “tensão-deformação” de alguns materiais
resultantes do sistema ferro-carbono.......................................................
Figura 48 Influência de alguns dos elementos químicos comumente encontrados
nas ligas de aço........................................................................................
Figura 49 Representações esquemáticas de valores comparativos de resiliência e
tenacidade de dois tipos de aço................................................................
Figura 50 Dimensões do Smart Roadster Coupé..................................................... 93
Figura 51 Posição do protótipo em contraste a outros modelos de carroceria......... 96
Figura 52 Exemplo de transferência dinâmica de carga.......................................... 102
Figura 53 Modelo de suspensão trapézio articulado................................................ 103
Figura 54 Dimensões do Smart Roadster Coupé (Com alterações realizadas pelos
autores)....................................................................................................
Figura 55 Comparativo de peso dos carros selecionados........................................ 113
Figura 56 Comparativo de potência dos carros selecionados.................................. 114
Figura 57 Comparativo da capacidade das baterias dos carros selecionados.......... 114
87
88
89
111
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABS Anti-lock Braking System
Sistema de Bloqueio de Freio
BMW Bayerische Motoren Werke
Fábrica de Motores da Bavária
CR-Z Compact Renaissance Zero
Renascença do Compacto Zero
EUA Estados Unidos da América
Euro NCAP Euro New Car Assessment Program
Programa Europeu de Avaliação de Veículos Novos
GP General Purpose Vehicle
Veículo para Uso Geral
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IMC Índice de Massa Corporal
PHEV Plug-in-hybrid-electric-vehicle
Veículo elétrico híbrido com plugue para carregamento
elétrico
MPV Multi Purpose Vehicle
Veículo de Múltiplos Propósitos
SAE Society of Automotive Engineers
Sociedade dos Engenheiros Automotivos
Smart ED Smart Electric Drive
Smart de Propulsão Elétrica
USP Universidade de São Paulo
UNICAMP Universidade de Campinas
VEH Veiculo Elétrico Hibrido
UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul
IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor – Transistor Bipolar de
entrada isolada
NMC Nickel-Manganese-Cobalt – Níquel-Manganês-Cobalto
KWO Kraftwerke Oberhasli
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO...................................................................................... 18
1.1 Pesquisas realizadas na área em questão ........................................ 21
1.2 A importância da pesquisa............................................................... 22
1.3 Objetivo da pesquisa........................................................................ 23
1.4 Estrutura da pesquisa....................................................................... 23
2 FUNCIONAMENTO DO AUTOMÓVEL........................................... 24
2.1 Veículo Convencional.................................................................... 25
2.2 Funcionamento dos Carros Híbridos e Elétricos........................... 28
2.2.1 Sistema em série...................................................................... 28
2.2.2 Sistema em paralelo................................................................. 28
2.2.3 Sistema misto........................................................................... 29
2.2.4 Elétrico..................................................................................... 29
3 SISTEMA COMUM AOS TIPOS DE AUTOMÓVEIS...................... 31
3.1 Supensão....................................................................................... 32
3.1.1 Componentes da Suspensão.................................................... 33
3.1.2 Tipos de Suspensão................................................................. 45
3.2 Segurança....................................................................................... 49
3.2.1 Cinto de Segurança.................................................................. 51
3.2.2 Especificações Adicionais....................................................... 52
3.3 Interior............................................................................................ 53
3.4 Aerodinâmica................................................................................ 55
4 MODELOS DE CARROS HÍBRIDOS E ELÉTRICOS...................... 56
4.1 Compactos e Hatchs...................................................................... 59
4.1.1 Toyota Prius............................................................................ 59
4.1.2 Nissan Leaf.............................................................................. 60
4.1.3 Smart Eletric Drive.................................................................. 61
4.2 Alta Performace............................................................................. 62
4.2.1 Tesla Roadster......................................................................... 62
4.2.2 Fisker Karma........................................................................... 63
5 MÉTODOS........................................................................................... 65
5.1 Eletricidade.................................................................................... 66
5.2 Elementos e Dispositivos Mecânicos........................................... 67
5.3 Automobilística............................................................................. 70
5.3.1 Aerodinâmica.......................................................................... 70
5.4 Materiais de Construção Mecânica................................................ 71
5.4.1 Massa Específica..................................................................... 72
5.4.2 Rigidez..................................................................................... 72
5.4.3 Resistência à Tração................................................................ 72
5.4.4 Resistência à Fratura................................................................ 72
5.4.5 Condutividade Elétrica............................................................. 73
5.4.6 Elasticidade.............................................................................. 73
5.4.7 Tensão de Cisalhamento.......................................................... 73
5.4.8 Diagrama de Fases................................................................... 73
5.4.9 Coeficiente de Poisson............................................................ 73
5.4.10 Tenacidade............................................................................. 73
6 RESULTADOS.................................................................................... 74
6.1 Motor Elétrico e Baterias.............................................................. 75
6.2 Motor a Combustão....................................................................... 78
6.3 Carroceria...................................................................................... 82
6.3.1 Estudo de Materiais................................................................. 83
6.3.2 Cálculo do Peso da Carroceria................................................ 94
6.4 Aerodinâmica................................................................................ 95
6.5 Massa dos Ocupantes.................................................................... 97
6.6 Comportamento do Carro – Esforços Externos............................. 98
6.6.1 Cálculo de Peso em Ordem de Marcha.................................... 98
6.6.2 Cálculo do Diferencial............................................................. 98
6.6.3 Cálculo do Comportamento do Veículo.................................. 99
6.7 Suspensão...................................................................................... 103
6.7.1 Parte Dianteira......................................................................... 103
6.7.2 Parte Traseira........................................................................... 104
6.8 Amortecedor..................................................................................
6.9 Autonomia e Emissão de Poluentes.................................................
104
7 PERFIL DO PROJETO........................................................................ 110
7.1 Características Finais do Carro...................................................... 111
7.2 Comparativos................................................................................. 113
8 DISCUSSÃO E CONCLUSÃO............................................................ 115
9 SUGESTÕES..........................................................................................
9.1 Painel Solar......................................................................................
9.2 Freios Regenerativos.......................................................................
9.3 Redes de Recarga de Baterias..........................................................
117
118
108
118
118
9.4 Utilização de Alumínio.................................................................
REFERÊNCIAS...................................................................................... 120
APÊNDICES........................................................................................... 132
ANEXOS................................................................................................. 137
119
18
INTRODUÇÃO
________________________________________________________
19
1 INTRODUÇÃO
Desde os primórdios de nossa sociedade, os meios de transporte têm se mostrado
grandes aliados do desenvolvimento econômico e social. Com a utilização das carroças
movidas à tração animal, os limites das vizinhanças isoladas em vilas e vilarejos foram
quebrados. Pessoas começaram não só a interagir num âmbito geográfico maior como
também impulsionaram as atividades comerciais, pois animais de carga, como cavalo e boi,
conseguiam levar mais mercadorias do que o homem.
Com o decorrer do tempo, surgiu a necessidade de um transporte mais eficiente, o que
levou a criação do automóvel, em 1885, pelo alemão Karl Benz. A invenção pode ser
considerada como um resultado da Revolução Industrial, era contida entre 1780 e 1860 que
representaria o período no qual ocorreram profundas mudanças sociais e econômicas, como a
introdução da máquina a vapor, a descoberta da eletricidade, o aperfeiçoamento do dínamo e
até mesmo o surgimento do motor a quatro tempos, movido a combustível derivado de
petróleo. Tudo isso gerou o sistema econômico liberal, o que é melhor explicado como “a
mão invisível que governa o mercado”, por Adam Smith, um filósofo e economista escocês.
Sem regras ou qualquer meio de controle dos governos, grandes companhias disputavam o
monopólio do mercado mundial e, em uma atmosfera mais social, a aprovação das pessoas,
agora tratadas como consumidores.
Toda essa ânsia pelo novo, o rápido, o futurístico incentivou a criação de formas de
administração de empresas que seriam a solução para toda a demanda. Surge a Administração
Científica, em 1913. Criada pelo engenheiro estadunidense Frederick Winslow Taylor,
propunha basicamente que toda administração de uma corporação vem da parte para o todo,
de baixo para cima e que é possível aplicar uma sistematização no processo produtivo, de
modo bastante semelhante a uma experiência científica. Retirando o desperdício, a eficiência
do processo de fabricação se tornaria próxima do ideal. Contudo, tal teoria se mostrou
ineficiente por várias razões, entre elas o fato de ser algo muito teórico, sem comprovações de
que era realmente viável.
Apesar do fracasso da Administração científica, outros interessados no assunto
desenvolveram suas linhas baseados nela. Entre eles, o que talvez tenha mais se destacado
20
seja Henry Ford. Possuindo sua própria fábrica de automóveis, a Ford Motor Company, ele
promoveu a grande inovação do século XX: a produção em massa. Diminuindo a carga
horária de trabalho dos operários, estabelecendo um alto padrão de assistência técnica e
qualidade dos automóveis, implantando a chamada linha de montagem progressiva, planejada
e ordenada, na qual o trabalho é entregue ao trabalhador. Ford conseguiu padronizar a
produção de um modelo único que levou à grande expansão do mercado consumidor de
carros, popularizando-o. Este seria o primeiro carro a ser vendido em grande escala, o Ford T,
preto, sem nenhum opcional a ser incluído.
Inicialmente, a estratégia de Ford se mostrou auspiciosa, só que sua permanência na
oferta de carros apenas de uma cor e sem nenhum opcional possibilitou que montadoras
concorrentes triunfassem sobre seus erros, fragmentando o mercado e quebrando a
“hegemonia Ford”. Mesmo com ampla concorrência num mercado mundial, surge outra linha
de pensamento voltada para a produção dos automóveis, o toyotismo.
Depois da Segunda Guerra Mundial, o Japão se viu arruinado em sua infraestrutura e
socialmente. Com tal ambiente, se viu necessária uma postura consciente, onde a produção, ao
contrário do movimento de Ford, o fordismo, fosse somente realizada para suprir o
necessário, sem desperdício ou estoque, incentivando o uso do tempo economizado para
elevar o grau de qualidade dos produtos. Tal ideologia, mesmo que objetivando apenas um
ressurgimento do Japão como potência, se expandiu para todo o mundo. Auxiliadas pela crise
do petróleo, na década de 1970, que forçou as indústrias a produzirem menos, as grandes
companhias japonesas começaram a assumir a liderança de mercado.
Analisando a história, evidenciamos que grandes movimentos ou até mesmo grandes
ideologias tem suas falhas, cedo ou tarde. E nesse caso não foi diferente. O que seria a linha
perfeita começou a demonstrar, principalmente em países subdesenvolvidos, uma
oportunidade para multinacionais desrespeitarem os direitos humanos e forçassem operários a
trabalhar em condições precárias. Mas, esse não foi o único problema detectado.
Na década de 1970, com todo o processo e desenvolvimento industrial já ocorrido e
uma corrida em busca de maior lucro e crescimento, as indústrias começaram a entender as
limitações do planeta. Os termos “sustentabilidade” e “ecologicamente correto” começam a
entrar em pauta. Um dos marcos dessa década foi a Conferência de Estocolmo, reunião dos
líderes políticos das grandes potências mundiais visando um consenso no que seria uma
21
política mundial em prol do equilíbrio entre o homem e o planeta. Mesmo com o fracasso da
própria reunião, descrita no Relatório de Brundtland, tal acontecimento culminou no Tratado
de Kyoto, no Protocolo de Montreal e outras três reuniões que seguiram uma mesma filosofia,
a ECO-92, Rio+10 e Rio +20.
Visando seguir a mesma linha das posturas ecológicas, grandes montadoras de
automóveis propuseram a criar carros menos poluentes, que emitem menor quantidade de
gases nocivos ao homem e a natureza. Foi nesse contexto que surgiram os conceitos de carro
elétrico e Plug-in-Hybrid-Eletric-Vehicle – Veículo elétrico híbrido com plugue para
carregamento elétrico (PHEV), uso em conjunto de um motor movido a combustão de
gasolina e/ou diesel com um motor elétrico.
1.1 PESQUISAS REALIZADAS NAS ÁREAS EM QUESTÃO
Muitas universidades no exterior realizaram pesquisas referentes ao assunto.
Em 2005 o Institute of Transportation Studies na University of California, Davis,
realizou um estudo da imagem transmitida por veículos híbridos. Nesse trabalho, é
comprovado que veículos híbridos transmitem uma imagem de preocupação ecológica e
consumismo inteligente que mesmo não sendo benefícios práticos para o consumidor, muitas
vezes acabam por compensar desvantagens funcionais.
A University of Western Australia, também apresentou um projeto semelhante,
demonstrando que além de fatores como qualidade e performance, a imagem “verde”
transmitida por veículos híbridos pode ser um fator importante na hora da compra.
O Worcester Polytechnic Institute, nos Estados Unidos da América (EUA), possui
várias pesquisas que relacionam diretamente a necessidade real de desenvolver carros mais
ecológicos com a imagem dos híbridos transmitidas ao consumidor, a fim de desenvolver este
mercado.
A Duke University também relacionou o preço dos combustíveis com a demanda de
carros híbridos nos EUA e como estes poderiam ajudar a economia de todo o país.
22
A Universidade de Campinas (UNICAMP) teve realizada uma pesquisa por parte de
seus alunos quanto a aceitação do carro hibrido no Brasil e demonstrou que as pessoas têm
maior confiança nos veículos híbridos ao puramente elétrico, alegando que os últimos ainda
têm uma tecnologia em desenvolvimento e uma baixa autonomia, ao passo que o híbrido
ainda tem o motor a combustão e portanto melhor autonomia.
Os alunos da Universidade de São Paulo (USP) juntamente com os da Universidade
Presbiteriana Mackenzie realizaram um estudo quanto às vantagens do Veículo Elétrico
Híbrido (VEH) na substituição dos carros normais (a combustão) nos centros urbanos.
O Instituto Superior de Engenharia de Lisboa teve uma pesquisa feita por um aluno
que compara o funcionamento e consumo de combustível de três veículos com o mesmo
sistema de combustão, mas associados a diferentes tecnologias em um teste baseado no Novo
Circuito de Condução Europeu.
1.2 A IMPORTÂNCIA DA PESQUISA
A escolha do tema é explicada principalmente pelos conceitos que estão em pauta na
atualidade, como “sustentabilidade”, “ecologicamente correto” e “econômico”. Tal projeto
tem sido abordado como o futuro da automobilística e um dos primeiros passos do homem ao
que seria uma sociedade condizente com a situação do planeta.
Com uma simples pesquisa, é possível averiguar que grandes montadoras, como a
General Motors Corporation, Nissan Motor Company, Toyota Motor Corporation e Honda
Motor Company, estão lançando e aprimorando os carros híbridos, utilizando o
funcionamento de um motor elétrico acompanhado de um motor a gasolina para obtenção de
menor consumo de combustível e maior eficiência nas ruas.
Mas tal tecnologia tem gerado muitas discussões sobre o que seria realmente vantajoso
e se tal carro poderia substituir o carro tradicional, seja devido à vida útil das baterias
utilizadas ou até mesmo se o próprio processo de fabricação seria ecológico.
23
1.3 OBJETIVO DA PESQUISA
Utilizando-se todas as informações apresentadas, a proposta é apresentar um carro
conceito compacto e eficiente que se utiliza dessas tecnologias. Com espaço para duas
pessoas e um porta-malas suficiente, o carro seria a imagem do que pode ser realmente
possível e viável.
1.4 ESTRUTURA DA PESQUISA
O trabalho está dividido em 8 capítulos, sendo que o primeiro apresenta o objetivo e
justificativa, o segundo mostra o funcionamento de um automóvel, o terceiro compara os
pontos em comum dos diferentes veículos, no quarto é mostrado alguns modelos de carros
híbridos, o quinto é a metodologia e as equações utilizadas para o cálculo do carro,
juntamente com os materiais, o sexto mostra os resultados obtidos, no sétimo é abordada a
forma do trabalho em si, e o último capítulo apresenta as conclusões e sugestões dos autores
para o assunto tratado no trabalho: carros híbridos.
24
FUNCIONAMENTO DO AUTOMÓVEL
________________________________________________________
25
2 FUNCIONAMENTO DO AUTOMÓVEL
Neste capítulo será abordado o sistema de funcionamento de carros a combustão,
carros híbridos e seus diferentes modos de montagem dos motores e elétricos.
2.1 VEÍCULO CONVENCIONAL
Depois de sua criação, o carro passou por diversos aprimoramentos até chegar aos
modelos atuais. O carro, com o seu tradicional motor movido à gasolina e sem nenhum
auxílio da eletrônica, objetivava mais a redução do esforço por parte do homem em sua
locomoção do que servir como um meio repleto de opções de entretenimento, tais como rádio,
aparelhos de som, televisão, entre outros. Veja que inicialmente, o carro será tratado como
algo muito simples e extremamente caro, o que era notadamente verídico em seus primeiros
anos.
Antes de se adentrar no funcionamento do motor e em algum sistema interno, serão
descritas algumas noções básicas do automóvel, o que facilitará a assimilação de algumas
informações futuras. Não se entrará em detalhes profundos na parte técnica, e sim na parte
prática.
Basicamente, o automóvel possui duas partes: a motriz, que propulsiona o veículo e a
carroceria, para cobertura e habitabilidade.
Na figura a seguir é apresentada a estrutura da parte motriz de um carro.
26
Figura 01: A estrutura básica de um automóvel, no caso um Volkswagen, dos anos 1960.
Fonte: O Volkswagen, Reparação e Manutenção, 1963, páginas 48 e 49. [1]
Na figura acima, é possível identificar o motor e os outros sistemas mecânicos que
atuam no carro. No motor, a combustão da gasolina iniciada por uma faísca produzida por
uma vela é utilizada para mover alguns cilindros. Sendo estes presos a hastes (bielas),
transferem o movimento a um eixo (árvore de manivelas ou virabrequim), que por sua vez
transfere movimento às rodas, fazendo o carro se mover. Veja outras ilustrações referentes a
um motor:
Figura 02: A combustão e os quatro tempos de um motor.
Fonte: Mecânica Solique, 2013 [2]
Na figura 2, é possível identificar os chamados quatro tempos do motor a gasolina que
são os estágios de admissão, compressão, combustão e escape. A admissão é a introdução da
mistura de gasolina (combustível) e oxigênio (comburente) nos pistões. A compressão é
quando o pistão comprime a mistura, criando as condições propícias para a próxima etapa que
é a combustão. Esta é produzida pela centelha, a faísca gerada eletricamente, que reage com
as substâncias presentes no cilindro e provoca uma força resultante que movimenta o pistão,
27
gerando o deslocamento do carro. Na última etapa, o escape, os produtos resultantes da
combustão, fumos, são expelidos para fora do sistema.
Figura 03: Um cilindro e seus elementos.
Fonte: O Volkswagen, Reparação e Manutenção, 1963, página 26. [1]
Figura 04: Virabrequim e um pistão.
Fonte: O Volkswagen, Reparação e manutenção, 1963, página 26. [1]
Já na parte da carroceria, encontra-se toda a cobertura de um carro, desde os bancos
até o painel onde fica o volante, os indicadores de: velocidade (velocímetro), de nível de
gasolina no tanque e rotações por minuto do virabrequim.
28
No Anexo B são apresentados os tipos de carrocerias e exemplos atuais de cada
categoria:
2.2 FUNCIONAMENTO DOS CARROS HÍBRIDOS E ELÉTRICOS
De maneira geral, qualquer automóvel que apresente duas fontes diferentes de energia
que auxiliem na sua movimentação pode ser considerado um híbrido, sendo o mais comum
um motor a combustão trabalhando em conjunto com um motor elétrico. Um carro com
apenas um motor a combustão que permite a utilização de mais de um tipo de combustível
(gasolina e álcool, por exemplo) não é um carro híbrido, uma vez que só possui uma forma de
propulsão. Os carros híbridos podem ser divididos em três categorias: sistema em série,
sistema em paralelo e sistema misto.
2.2.1 Sistema em série
No sistema em série o motor a combustão não está acoplado diretamente à roda,
servindo apenas como gerador para recarregar as baterias do motor elétrico, dessa forma a
emissão de gases poluentes é menor, pois o motor que movimenta o carro não é diretamente
dependente do motor a combustão.
2.2.2 Sistema em paralelo
No sistema em paralelo o motor a combustão, assim como o elétrico, é acoplado
diretamente nas rodas, possibilitando a movimentação do veículo pelos dois motores. A
29
vantagem é a possibilidade de trocar de motor quando um deles apresentar baixo rendimento,
otimizando o uso da bateria e do combustível.
2.2.3 Sistema misto
O sistema misto é a união do sistema paralelo e em série, ou seja, tanto o motor
elétrico quanto o motor a combustão são acoplados às rodas, tendo o segundo também a
função de servir como gerador para o primeiro. Com esta conjectura, é obtido melhor
aproveitamento e redução de gastos de combustível e eletricidade.
Figura 05: Funcionamento do carro híbrido, (A) Arquitetura do veículo híbrido em série; (B)
Arquitetura do veículo híbrido em paralelo.
Fonte: Portal Storage & Future, 2011 [3]
2.2.4 Elétrico
Em um carro com motor 100% elétrico, o motor recebe energia de baterias de lítio
recarregáveis que, assemelhando-se com uma instalação elétrica, utiliza-se do princípio básico
do aproveitamento máximo da energia cinética e térmica do motor.
30
Figura 06: Esquema simplificado do funcionamento de um carro elétrico.
Fonte: Howstuffworks , 2013 [4]
31
SISTEMA COMUM AOS TIPOS DE AUTOMÓVEIS
________________________________________________________
32
3 SISTEMAS COMUNS AOS TIPOS DE AUTOMÓVEIS
Apesar de terem sistemas motrizes diferentes, o carro convencional e o carro híbrido
possuem sistemas em comum. A seguir são apresentados alguns dos sistemas e suas
respectivas especificações.
3.1 SUSPENSÃO
Pelo fato dos trajetos percorridos por um carro, mesmo num meio urbano,
apresentarem irregularidades, foi necessário um sistema que absorvesse os impactos dessas
irregularidades e melhorasse a estabilidade na condução, aceleração e frenagem.
É possível perceber que, ao passar por desníveis, é gerada uma força a mais, a
projeção da aceleração do carro no sentido vertical.
Figura 07: Sistema de forças atuantes no pneu de um carro quando passa por um desnível.
Fonte: Howstuffworks, 2005.[35]
33
3.1.1 Componentes da Suspensão
Basicamente, este sistema é composto por elementos elásticos, amortecedor, eixo das
rodas, roda e pneu.
3.1.1.1 Elementos Elásticos
São os elementos com uma característica elástica, ou seja, podem se deformar e voltar
à condição original dentro de um limite de deformação. Essa característica faz com que os
componentes absorvam grande parte dos impactos e irregularidades do terreno, mantendo o
veículo estável. Os elementos elásticos podem ser:
3.1.1.1.1 Barra de Torção
A barra de torção é uma haste quadrangular, retangular ou cilíndrica que possui uma
extremidade fixa na carroceria e outra no conjunto da roda, conforme figura a seguir.
Figura 08 :Barra de Torção.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 167.[41]
34
O esforço atuante é dado através da torção resultante da força das rodas gerada ao
passarem por um desnivelamento do terreno. Esse esforço é aplicado sobre um braço de
alavanca que, ao cessar, instiga a barra a forçar o conjunto a voltar ao estado inicial utilizando
a força acumulada. A barra de torção pode ser montada de duas formas:
a) Longitudinal
Quando a barra de torção encontra-se montada na linha longitudinal do carro;
Figura 09: Barra de Torção longitudinal.
Fonte: Sistema de Suspensão e Direção, 2012.[37]
b) Transversal
Quando a barra de torção encontra-se montada no eixo transversal do carro,
geralmente usada no conjunto de suspenção traseiro.
Figura 10:Barra de Torção transversal.
Fonte: Sistema de Suspenção e Direção, 2012.[37]
35
3.1.1.1.2 Feixes de Molas
Consiste em uma lâmina de metal com um olhal em cada extremidade. Um dos olhais
é preso na carroceria e o outro é ligado a um elo móvel intermediário, o jumelo.
Figura 11: Feixe de Molas.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 166.[41]
O feixe de molas possui grampos, que garantem sua fixação no eixo da roda, e o pino
mestre, que conserva o paralelismo às lâminas do feixe de molas. Ainda há um reforço na
parte central, onde o esforço é maior, podendo ser por um aumento na espessura da lâmina ou
acréscimo de lâminas. No segundo caso, são adicionados grampos que segurarão as lâminas.
Figura 12: Feixe de Molas com Componentes.
Fonte: Sistema de Suspenção e Direção, 2012.[37]
Quando o feixe está sem carga, a mola apresenta uma curva. Contudo, quando está
com a carga máxima, o jumelo é inclinado e a mola é tracionada, perdendo a curvatura e
ficando reta.
36
Figura 13: Esforço no Feixe de Molas.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 166.[41]
3.1.1.1.3 Mola Helicoidal
Molas helicoidais são barras cilíndricas enroladas em espiral que possuem como
finalidade absorver a energia nos movimentos alternados de ascendência e descendência,
podendo acumular energia pela compressão de suas espiras ou pela tração das mesmas. Elas
são feitas com extremidades com o diâmetro menor e no centro com diâmetro maior. Esse
recurso é utilizado na variação da rigidez da suspensão. Em desníveis leves ou com pouca
carga no automóvel é atuante apenas as extremidades que são mais macias; se for em
desníveis mais acentuados ou com grande carga no automóvel, a mola atua até a parte central,
onde é mais rígido.
37
Figura 14: Tipos de Molas :A- Mola Banana, B- Mola Cilíndrica, C- Mola Cônica, D- Mola
Barril.
Fonte: Sistema de Suspenção e Direção, 2012.[37]
3.1.1.2 Amortecedor
O amortecedor é um componente da suspensão que minimiza a oscilação das molas,
dando ao carro maior estabilidade. Atualmente se utiliza o amortecedor telescópico, no qual
um pistão é preso no eixo da roda e na carroceria, podendo variar se é a haste ou o êmbolo é
que será fixado na carroceria ou no eixo da roda, o que é determinado pela forma de
utilização.
O amortecedor funciona com o escape do fluido de uma câmara a outra com o fluxo
reduzido. Ao passar o fluido, este exercerá uma força de resistência e diminuirá a oscilação. O
pistão tem o êmbolo com válvulas e canais de passagens que faz o fluido passar de uma
câmara a outra. Como a câmara com a haste não tem o volume necessário para receber todo o
fluido da câmara sem a haste, então ao redor do pistão foi construído um pequeno reservatório
pressurizado, onde receberá o fluido excedente e fornecerá o necessário no caso inverso no
uso do pistão.
38
Figura 15: Amortecedor Telescópio.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 164.[41]
Sem o amortecedor, a oscilação da mola iria ser sentida mais fortemente. Com a mola,
a oscilação é reduzida. Ao absorver parte dessa energia, o amortecedor não só estabiliza o
carro como também diminui o desgaste do motor, aumentando sua vida útil.
Figura 16: Comportamentos da carroceria com e sem amortecedor.
Fonte: Sistema de Suspensão e Direção, 2012.[37]
39
3.1.1.3 Eixo de Roda
3.1.1.3.1 Eixo Dianteiro
Para o eixo dianteiro é essencial que haja estabilidade e dirigibilidade com o mínimo
de oscilação. Portanto, os sistemas mais indicados são os independentes, como o MAC
Pherson e o Trapézio Articulado.
3.1.1.3.2 Eixo Traseiro
Para o eixo traseiro é essencial que haja maior resistência à carga, pois terá o motor a
combustão no protótipo, onde há maior concentração de peso, não necessitando de mínima
oscilação, portanto são indicadas suspensões como o Eixo rígido e o Semi Eixo Flutuante.
3.1.1.4 Roda e Pneu
Outro componente da suspensão é o conjunto das rodas, composto pelos aros, pneus e
o cubo. Projetado para absorver impactos, este componente da suspensão requer uma
discriminação entre seus elementos.
3.1.1.4.1 Aros
Os aros das rodas são as bases dos conjuntos. Devem ser resistentes, leves, elásticos,
de fácil fabricação e baixo custo.
Atualmente existem três tipos de aros:
40
Figura 17 : Tipos de Aros.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 147.[41]
a) Rodas de Aço Prensado
São rodas muito leves, resistentes, rígidas, de fácil fabricação e baixo custo. Precisam
ser perfuradas para que a passagem de ar refrigere a roda, evitando o aquecimento acima do
aceitável. Decorrente do enfraquecimento ocasionado pela perfuração, atualmente os
fabricantes furam a roda de forma que as arestas fiquem voltadas para dentro, aumentando sua
resistência;
b) Rodas com Raio
São as mais antigas que, ao invés de serem peças únicas como as anteriores, possuem
um eixo centralizado e fixado por meio de raios que são presos à roda. Elas são bem leves e
resistentes, mas os raios devem estar esticados de forma precisa, pois caso esteja muito frouxo
ou muito tracionado, pode acarretar na diminuição de vida útil, dificuldade na condução e
diminuição da resistência da própria roda. Como a roda é perfurada para a fixação dos raios, é
impossível não utilizar a câmara de ar;
c) Rodas de Liga Leve
Este modelo possui boa resistência, leveza e rigidez. Comparada à de aço prensado,
ambas possuem a mesma resistência, sendo esta mais leve. Já em comparação à roda com
raios, é mais compacta. A desvantagem mais evidente é o alto custo de fabricação.
41
3.1.1.4.2 Cubos
É o modelo de fixação mais comum entre a roda e o eixo. Consiste em quatro ou
cinco parafusos dispostos equidistantes um do outro ao redor do cubo, passantes nos furos das
rodas e fixados por porcas.
Os furos das rodas são feitos de forma cônica e as porcas, possuindo um ou os dois
topos cônicos, encaixam nas conicidades, centralizando as junto à roda e evitando que ela
escape.
Figura 18: Cubo
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 150[41]
3.1.1.4.3 Pneus
São compostos por um involucro de borracha semi tubular cheio de ar, montado ao
redor da roda. Em sua carcaça abaixo da borracha tem lonas e, lateralmente, há cabos
metálicos (talões) onde entra em contato com a roda, impedindo a saída de ar. As ranhuras na
borracha são para maior aderência.
42
Os pneus são componentes que devem não apenas absorver os impactos e manter a
estabilidade, mas serem resistentes à frenagem, aceleração, curvas, ao calor produzido por
essas ações, ter rigidez e boa aderência.
Para atender essas exigências, os pneus são feitos com outros tipos de borracha, como
o batadieno-estireno, que tem boa aderência e menos ressalto, o que favorece na hora da
condução. Outro tipo é o polibutadieno, que é menos sensível a temperatura e tem maior
resistência.
É válida a mistura de aditivos para melhorar a eficácia. Há entre eles: o óleo, que
aumenta a aderência, mas desgasta mais rapidamente o pneu; o carvão, que aumenta a
resistência ao atrito; e o enxofre, que vulcaniza a mistura.
O tamanho do pneu também influencia muito na condução, pois um pneu pequeno
recebe muito esforço, não absorve bem a oscilação e não tem muita estabilidade nas curvas; já
um pneu grande tem melhor estabilidade, mas tem um alto custo e desestabiliza nas curvas,
pois sua lateral pode encostar na lataria interna do carro, o que diminui a vida útil também.
Os pneus são feitos de formas diferentes. Os antigos tinham uma câmara de ar, e o
pneu de borracha envolvia a câmara prendendo-a no aro. Atualmente são usados pneus que
não necessitam dessa câmara, pois o próprio pneu serve como câmara.
Figura 19: Comparação entre pneus com e sem câmara de ar.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 152.[41]
43
A espessura na banda de rodagem também é importante, tanto da borracha quanto de
suas ranhuras. Por exemplo, se o pneu tem uma banda e rodagem grossa com ranhuras
espessas, tem maior aderência, mas não pode ser usado em velocidades elevadas.
Entre os pneus sem a câmara há três tipos quanto sua fabricação:
a) Diagonais
São pneus com duas ou mais lonas chamados assim porque seus fios são dispostos
diagonalmente e as lonas são montadas de forma a deixar os fios entrelaçados. A vantagem é
o conforto proporcionado por ele, mas causa efeitos secundários na direção. Caso os fios da
lona fiquem entrelaçados a favor da direção de rotação, haverá uma melhor estabilidade na
rodagem.
As lonas eram feitas de algodão e a capacidade de suportar carga era medida pelo
número de lonas. Contudo, com os avanços tecnológicos, houve uma diminuição no número
de lonas e um aperfeiçoamento no limite de carga suportado;
Figura 20: Pneu tipo diagonal.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 154.[41]
44
b) Radial
Os fios deste modelo são dispostos radialmente no pneu e possui lonas estabilizadoras
que são mais flexíveis e tem maior durabilidade, porém não muito conforto. Por isso não é
recomendado para velocidades elevadas e não mantém estabilidade direcional. Para ter a
estabilidade, utiliza-se as lonas estabilizadoras;
Figura 21: Pneu tipo radial.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 156.[41]
c) Diagonal com Lona Estabilizadora
Esse pneu surgiu para ter os pontos fortes dos dois tipos de pneus, com a lona em
diagonal e com as lonas estabilizadoras, possuindo maior durabilidade. Os pneus diagonais
têm a superfície de contato menor que os radiais. Com a lona estabilizadora, a superfície
aumentou e proporcionou melhor aderência e diminuiu a deformação no pneu.
45
Figura 22: Pneu diagonal com lona de estabilidade.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 157.[41]
3.1.2 Tipos de Suspensão
A seguir estão especificados os tipos de suspensão e suas características.
3.1.2.1 Suspensão de Eixo Rígido Hotchkiss
É uma suspensão que tem um eixo rígido ligado as rodas, amortecedores e molas. Tem
maior rigidez e baixo custo, pela sua simplicidade. Não necessita de alinhamento de câmber
(Ângulo de inclinação das rodas, o alinhamento serve para manter as rodas retas na vertical).
46
Figura 23: Eixo Rígido (Hotchkiss) .
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 171.[41]
3.1.2.2 Suspensão de Eixo Independente
Nessa suspensão, as rodas estão ligadas ao chassi ou plataforma com o seu próprio
sistema de molas de forma independente da outra Dessa forma, os movimentos gerados em
uma não irá interferir na outra, como no caso do eixo rígido. Nesse tipo de sistema há também
a barra estabilizadora, que irá atuar nas curvas proporcionando maior estabilidade nas curvas.
Figura 24: Barra Estabilizadora.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 168.[41]
47
Figura 25: Comparação entre eixo rígido e eixo independente.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 168.[41]
3.1.2.3 Suspensão Mac Pherson
É uma suspensão que juntou as molas com o amortecedor, que tornou o sistema de
estabilização um único componente, a mola usada é helicoidal, pois ela será colocada ao redor
do amortecedor. É um sistema simples e absorve melhor os impactos, mas a carroceria deve
ser muito resistente.
Figura 26: Suspensão MAC Pherson.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 168.[41]
48
3.1.2.4 Trapézio Articulado, Forquilha Dupla ou Bandeja Dupla
É um sistema que utiliza forquilhas ou triângulos articulados duplos, tendo capacidade
de manter as rodas na posição ideal. É resistente às forças de aceleração, frenagem e em
curvas. As forquilhas não são paralelas nem do mesmo tamanho. Assim, quando o veículo
passar por uma pista irregular, a roda poderá se movimentar e a forquilha de tamanhos
diferentes fará com que a roda incline nessas irregularidades, deixando-a perpendicular à pista
e tendo menor desgaste dos pneus. Essa diferença de tamanho atribui um melhor
comportamento nas curvas dando maior estabilidade ao carro.
Figura 27: Suspensão Trapézio Articulado.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 169.[41]
49
3.1.2.5 Semi Eixo Flutuante (Suspensão Traseira Independente)
Esse sistema é um sistema independente onde o eixo é acoplado ao cárter do
diferencial e em cada eixo há um cardan. É semelhante ao MAC Pherson, quanto a utilização
da mola e amortecedor.
Figura 28:Semi Eixo Flutuante.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 172.[41]
3.2 SEGURANÇA
Em termos de segurança, veja o sistema adotado pelo Smart Fortwo, um dos carros
conceito adotado pelo grupo, no Anexo H. Basicamente, ele é composto por: ABS (Anti-lock
Braking System – Sistema de Freio Anti-bloqueio), garante que o veículo permaneça dirigível
na pista, mesmo quando os freios são acionados bruscamente; o posicionamento da bateria, no
assoalho do carro, evitando uma deformação em caso de colisão; e dois air-bags frontais, ou
seja, duas bolsas de ar que, numa colisão do veículo, são acionadas e se expandem,
protegendo o motorista e o passageiro.
50
Figura 29: Air Bags frontais acionados em um modelo teste.
Fonte: Air Bags obrigatório para todos os veículos, 2011.[38]
Para demonstrar a importância do Air Bag, o próprio Denatran (Departamento
Nacional de Trânsito) emite comunicados e instruções referentes ao uso correto de tal
adicional que pode salvar vidas em um acidente. Veja no Anexo G.
Para maior segurança, há ainda a presença de mais um air-bag na parte de cima do
carro, a fim de amortecer o impacto de colisões que afetem a parte superior do carro, ou seja,
no teto.
Ainda de forma preventiva, é instalado na parte traseira maior quantidade de aço e
com uma característica especial, melhor absorção de impacto.
Ainda na questão de segurança, um dos principais itens é o cinto de segurança.
51
3.2.1 Cinto de Segurança
Este age de forma simples: em uma batida ou frenagem brusca, impede que a pessoa
que o utiliza seja arremessada para frente. Tal item reduz em 45% o risco de morte por
acidente de trânsito. Há quatro tipos deste equipamento de segurança: cinto de três pontas,
cinto de cinco pontas, protetor suspenso e protetor em “t”.
Figura 30: Nils Bohlin, inventor do cinto de segurança de três pontos, com sua invenção.
Fonte: Wired, 2008[44]
3.2.1.1 Cinto de Três Pontas
Mais usual entre os modelos de automóvel, este possui uma alça que cruza o ombro
até a região da cintura, se encaixando com uma fivela, na base do assento.
52
3.2.1.2 Cinto de Cinco Pontas
Este tipo, como o próprio nome já diz, é composto por cinco partes: duas nos ombros,
duas na cintura e uma entre as pernas. É muito presente em corridas, onde é exigida certa
estabilidade no assento e em cadeirinhas, utilizadas para transportar bebês.
3.2.1.3 Protetor Suspenso
Utilizado no transporte de crianças, este é muito similar aos usados nos parques de
diversões para a segurança em montanhas russas. É composta de uma barra acolchoada que
garante um apoio para o passageiro e um modo de assegurar que este continue no assento,
mesmo com uma batida no veículo.
3.2.1.4 Protetor em “T”
Utilizado também para transporte de crianças, este dispositivo se encontra presente nos
brinquedos de parques de diversões chamados “elevadores”. É um dispositivo ligado na parte
superior do assento que, ao ser girado até imobilizar o ocupante, garante também uma
estabilidade a choques que afetem a altura do veículo.
3.2.2 Especificações Adicionais
No Anexo H, se encontram algumas especificações de segurança de um automóvel
elétrico, no caso, o Smart Fortwo. Este, além dos itens já mencionados, tem sua bateria
posicionada no assoalho do carro, para garantir sua integridade em caso de batida, e caixa de
53
um aço especial, que possui propriedades que garantem maior absorção de impacto. Estas
caixas estão localizadas na traseira e dianteira do carro.
3.3 INTERIOR
Veja que todos os carros oferecem determinado pacote de acessórios para o interior do
automóvel. Veja ilustrações do próprio Smart Fortwo:
Figura 31: Imagem do Smart Fortwo.
Fonte: Smart Eletric Drive, 2013.[13]
Figura 32: Imagem do Interior do Smart Fortwo.
Fonte: Smart Eletric Drive, 2013.[13]
54
De um modo geral, os modelos disponíveis no mercado não apresentam tanta variação
em termos de adicionais. Veja diferentes tipos de interiores:
Figura 33: Interior do Nissan March.
Fonte: Nissan Motors Company, 2013. [34]
Figura 34: Interior do Hyundai i30.
Fonte: Hyundai Motors Brasil, 2013. [33]
Basicamente, tirando os comandos básicos, como volante, câmbio e pedais de
acelerador e freio (há também o da embreagem para os modelos de câmbio manual), o carro
oferece rádio, ar condicionado, porta luvas, porta objetos, GPS (Global Positioning System –
Sistema de Posicionamento Global), vidros e travas elétricas, banco, tapete e revestimento.
55
3.4 AERODINÂMICA
Um estudo da aerodinâmica do carro possibilita uma melhor modelagem da carroceria,
maior economia de combustível, maior estabilidade do carro, melhor refrigeração e ventilação
no interior do veículo.
Figura 35: Um dos primeiros modelos de carro projetados visando maior aerodinâmica, o
Torpedo, de 1920.
Fonte: The Truth About Cars, 2010[45]
.
O estudo começou em 1920, com Rumpler e Jarray, que propuseram uma análise do
número de escoamento de ar através de um túnel de ventilação. Este foi o ponto de partida
oficial, pois antes houve algumas tentativas mais empíricas para o desenvolvimento do que
viria a ser um dos principais meios de reduzir custos e perdas no trabalho de um veículo.
56
MODELOS DE CARROS HÍBRIDOS E ELÉTRICOS
________________________________________________________
57
4 MODELOS DE CARROS HÍBRIDOS E ELÉTRICOS
Em 1998 surge o primeiro carro híbrido produzido em grande escala, o Toyota Prius.
Como resultado de tal fato, diversas montadoras apostaram no novo ramo do mercado e
lançaram seus próprios modelos. Eis abaixo uma lista com alguns carros de ambos os tipos
disponíveis no mercado atual:
Tabela 1: Listagem dos carros híbridos disponíveis no mercado mundial das Montadoras
Toyota e Honda.
Modelo do carro Tipo Montadora
Prius Plug-in Hybrid Híbrido Toyota Motor Corporation
Camry Hybrid Híbrido Toyota Motor Corporation
Highlander Hybrid Híbrido Toyota Motor Corporation
RAV4 EV Híbrido Toyota Motor Corporation
Prius v Híbrido Toyota Motor Corporation
Prius c Híbrido Toyota Motor Corporation
CR-Z(Compact Renaissance
Zero –Renascença do Compacto
Zero)
Híbrido Honda Motor Company
Honda Civic Hybrid Híbrido Honda Motor Company
Honda Insight Híbrido Honda Motor Company
Honda Accord Hybrid Híbrido Honda Motor Company
Fonte: Honda Worldwide, 2013[5]
; New Toyota Hybrid Vehicles, 2013. [6]
58
Tabela 2: Listagem de alguns carros elétricos disponíveis no mercado mundial, com suas
respectivas montadoras.
Fontes: Mitisubishi i-Miev Eletric Car [7]
, 2012; Ford Hybrids and Eletric Vehicles[8]
, 2013; Renault Zero
Emission, 2013[9]
; Nissan Leaf Eletric Car, 2013. [10]
E, mesmo com uma linha de pesquisa bem desenvolvida no mundo, no Brasil ainda é
pequeno o número de automóveis disponíveis para a compra, conforme tabela a seguir:
Tabela 3: Listagem dos carros híbridos disponíveis no mercado brasileiro, com suas
respectivas montadoras.
Modelo do carro Montadora Preço
Mercedes-Benz S 400 Hybrid Mercedes-Benz US$ 349.900,00
Toyota Prius Toyota Motor Company R$120.000,00
Ford Fusion Hybrid Ford Motor Company R$133.900,00
BMW Série 7 Active Hybrid BMW R$546.050,00
BMW Active Hybrid 3 BMW Preço não tabelado
Kia Optima Híbrido Kia Motors Preço não tabelado
Fonte: Revista EXAME, Os carros híbridos disponíveis no mercado brasileiro, 2013. [11]
A seguir são apresentados os veículos que serão utilizados como base para o
desenvolvimento do modelo proposto. Os dois primeiros veículos são relativamente simples
seguindo a linha dos compactos e hatchs.
Modelo do carro Montadora
i-MiEV Mitsubishi Motors
Zoe Renault S.A.
Nissan Leaf Nissan Motor Company
Fluence Zero Emission Renault S.A.
Focus Electric Ford Motor Company
59
4.1 COMPACTOS E HATCHS
Neste capítulo serão mostrados modelos de carros de marcas diferentes, que se
utilizam de tecnologia semelhante à tratada no trabalho, para fins de comparação com o
projeto.
4.1.1 Toyota Prius
Desenvolvido desde 1997, ano de seu lançamento no mercado mundial, o Toyota Prius
continua a anunciar a nova tecnologia em seu sistema Hybrid Synergy Drive (Propulsão de
Sinergia Híbrida).
Figura 36: Toyota Prius
Fonte: Portal Toyota – Prius, 2013 [6]
A inovação presente no carro diminui o consumo de combustível e emissões de gases
através de seu comportamento quando em determinadas situações. Quando parado, o motor a
combustível é desligado e o motor elétrico, que chega a até 50km/h, é acionado. Tendo um
design aerodinâmico de modo a proporcionar uma menor resistência do ar, atinge uma
velocidade máxima de 180km/h e uma aceleração que resulta em 10,4 segundos para ir de 0-
100km/h. Possui 5 lugares, dois na frente e três atrás, e um porta malas de 445 litros de
capacidade.
60
Basicamente seu funcionamento consiste no aproveitamento do calor do motor a
combustão para carregar o motor elétrico, o que evita o desperdício. Com 1798 cm³ de
cilindrada, a potência máxima do Prius é de 99cv a 5200rpm.
4.1.2 Nissan Leaf
Sendo o primeiro carro totalmente elétrico a conseguir pontuação máxima nos testes
de segurança da Euro NCAP(New Car Assessment Program - Programa Europeu de
Avaliação dos Veículos Novos), o modelo elétrico da Nissan entrou no mercado com a
intenção de lançar uma tecnologia totalmente independente de gasolina e álcool.
Figura 37: Nissan Leaf
Fonte: 2013 Nissan LEAF, 2013 [10]
Com uma bateria que recarrega de 0% a 80% em cerca de trinta minutos, possui
velocidade máxima de 145 km/h e, como qualquer modelo compacto com carroceria hatch,
oferece cinco acomodações. Possui 107 cv, e rodas de 17 polegadas de liga leve. O seu design
aerodinâmico propõe uma maneira moderna, sustentável e eficiente de transporte.
61
4.1.3 Smart Electric Drive
Com os testes iniciados em 2007 em Londres, o Smart ED (Electric Drive – Condução
Elétrica) traz o famoso carro urbano Smart Fortwo para o mercado dos carros elétricos.
Figura 38: Smart Electric Drive
Fonte: Smart USA, 2013 [13]
Com a sua terceira geração programada para 2013, o carro chega a produzir 74 HP (55
kW) através de uma bateria de íons de lítio de 17.6 kWh. Pode chegar até 120 km/h e faz de 0
a 100 km/h em menos de 13 segundos. Como seu foco é o mercado urbano, sua autonomia é
de 140 km.
O Smart Fortwo é conhecido pelo seu design extremamente compacto. Seu foco nunca
foi viagens de longas distâncias (embora ainda possam ser feitas), mas sim facilitar a vida do
motorista na hora de estacionar em seu dia a dia. A versão normal também é conhecida por
ser econômica com seu motor de 3 cilindros e de 999cc fazendo com que sua performance
seja boa o suficiente para situações rotineiras. A versão elétrica não fica longe disso, mas tira
qualquer possibilidade de longas viagens. Como qualquer carro elétrico, demora para ser
carregado por completo, aqui no caso cerca de 7 horas.
62
4.2 ALTA PERFORMACE
Iniciado nos modelos compactos, os carros de alta performance também estão
começando a incorporar tecnologias sustentáveis, como por exemplo a desativação de
cilindros, transformando um motor V8 em V6 a fim de economizar combustível e produzir
menos gases poluentes. No entanto ainda são poucos os que têm como foco principal a
sustentabilidade, mas há duas montadoras em especial que podem ser consideradas uma
exceção, são elas Tesla Motors, Inc. e Fisker Automotive, Inc..
A Tesla Motors tem como destaque o Tesla Roadster, um carro esportivo
completamente elétrico, já a Fisker tem o Karma como seu único modelo, que é um híbrido
em série. Sendo que esses carros levam a tecnologia ao extremo, eles se tornam exemplos
perfeitos do alcance e da eficiência da mesma.
4.2.1 Tesla Roadster
O Roadster estudado aqui foi o modelo produzido entre 2008 e 2012. Atualmente o
carro está em um processo de redesign e tem previsão de voltar ao mercado em 2014. O
Roadster foi o primeiro carro elétrico com autonomia suficiente para utilizar autoestradas
produzido em série nos EUA.
Figura 39: Tesla Roadster.
Fonte: AutoBlog, Driven : 2009 Tesla Roadster v1.5, 2008 [14]
Custando cerca de US$109.000 a versão base, ele também foi o primeiro carro de
produção a usar baterias de íons de lítio e a superar 320 km com uma única carga, além de
outros recordes.
63
O carro é movido por um motor elétrico de 3 fases e 4 polos de indução que geram
cerca de 248 HP (185 kW) e um torque máximo de 200 lb ft (270 N m) obtido de maneira
constante entre 0 e 5400 rpm, o que mostra umas das principais diferenças de carros elétricos
para motores a combustão. É capaz de chegar a 200 km/h e faz de 0 a 100 km/h em 3.9
segundos, pesando cerca de 1.200 kg. Sua transmissão é de velocidade única com relação
média de 8.28:1 (CVT – Continous Variable Transmission/ Transmissão Continuamente
Variável).
A bateria tem um alcance de 400 km (em condições próprias) e uma expectativa de
vida de sete anos ou 160.000 km. É constituída de 6.831 células individuais e leva cerca de 3
horas e meia para recarregar por completo usando o equipamento fornecido pelo fabricante
em uma tomada de 240 V e 70 A.
Em testes o Roadster apresentou uma eficiência de até 90% no aproveitamento de
energia armazenada para a transmissão, o que é muito mais do que em um motor a combustão
comum, que em média beira 15%.
Sendo um carro totalmente elétrico o Roadster tem suas desvantagens. Sua autonomia,
como em todos os carros, está ligada diretamente ao tipo de condução aplicada e pode ser
reduzida drasticamente. No mundo atual, mesmo em países desenvolvidos, ainda não há uma
infraestrutura adequada para carros elétricos e uma recarga completa que, nas melhores das
condições leva cerca de 3 horas e meia, ainda é um inconveniente se compararmos aos carros
normais que podem ser reabastecidos em menos de 10 minutos. Viagens precisam ser bem
planejadas e podem durar mais tempo do que em um carro comum. A manutenção também
estaria restrita ao fabricante e a vida útil média de sete anos da bateria também apresenta ser
um empecilho, já que um novo conjunto de baterias custa cerca de US$ 36.000, mais de 1/3
do valor do carro.
4.2.2 Fisker Karma
Com a sua produção iniciada em 2011, o Karma é um carro híbrido do tipo em série,
isto é, embora possua um motor a gasolina este funciona apenas como um gerador para
estender a autonomia do motor elétrico, o único ligado a transmissão. Com o preço entre
US$102.000 e US$116.000, o Karma tenta ser ecologicamente correto em todos os aspectos
possíveis, utilizando-se de painéis solares em seu teto para obter energia extra, e a madeira
64
utilizada em seu interior tem origem de árvores que caíram naturalmente, vítimas de incêndios
florestais e até mesmo que afundaram em lagos.
Figura 40: Fisker Karma
Fonte: Revista CAR and DRIVER , Geely e Dong Feng querem comprar Fisker, 2013 [15]
Movido por dois motores elétricos de 161 cv (120 kW) e torque máximo de 479 Nm
cada um, a velocidade máxima limitada é de 200 km/h. Se considerarmos o motor a gasolina
2.0 de 260 cv, o Karma possui 420 cv no total. Pesando cerca de 2.400 kg e pode fazer de 0 a
100 km/h em cerca de 6.3 segundos.
A autonomia do carro quando está em seu modo completamente elétrico pode chegar a
83 km, mas pode ser estendida para 370 km com o auxílio do motor a gasolina e seu painel
solar em seu teto pode produzir até 8 km adicionais por semana. Se ligado na tomada, seu
conjunto de baterias de íons de lítio é carregado por completo entre 6 a 14 horas.
Embora o Karma possua uma autonomia totalmente elétrica inferior a outros modelos
no mercado, ele praticamente exclui o problema de longas viagens com seu motor a gasolina,
que pode ser abastecido como qualquer outro carro. No entanto o problema das baterias ainda
é o mesmo do Tesla, sendo que sua vida útil ainda não pode se comparar a carros com motor a
combustão.
65
MÉTODOS
________________________________________________________
66
5 MÉTODOS
Há alguns conceitos e cálculos utilizados no Capítulo 6 Resultados , que merecem uma
abordagem neste trabalho.
5.1 ELETRICIDADE
Para especificar as baterias, foram utilizadas as seguintes fórmulas:
Fórmula de potência em sistemas trifásicos
√
Eq.(5.1)
Onde:
P é a potência em watts(W)
N é o número de células
V é a tensão individual de cada célula em volts(V)
I é a corrente em amperes (A)
é o fator de potência (adotado 0,8)
A fórmula anterior é derivada de uma das fórmulas mais conhecidas no ramo da
eletricidade:
P = V . A
Eq.(5.2)
Onde:
P é a potência em watts (W)
V é a tensão em volts (V)
A é a corrente em amperes (A)
67
Tal fórmula é utilizada para corrente contínua, onde as grandezas envolvidas só
dependem da energia potencial da carga.
Outra fórmula usada no trabalho foi:
Eq.(5.3)
Onde:
Wh é energia em watt-hora (Wh)
V é a tensão em volts(V)
Ah é a capacidade elétrica em ampère-hora(Ah)
Basicamente é uma variação da anterior, sendo que foi adicionada a grandeza tempo
dos dois lados da equação, que passa a medir a energia utilizada e não mais a potência.
5.2 ELEMENTOS E DISPOSITIVOS MECÂNICOS
Aplicando a fórmula abaixo é possível determinar a potência em relação ao torque e
velocidade angular. Tal fórmula é consequência de vários estudos, começados desde a
antiguidade, quando se tinha noção básica de força e movimento, passando por Newton e suas
três leis, que iniciou o estudo da física moderna no ramo da cinética, e por outros mais.
Eq.(5.4)
Onde:
P é a potência em watts (W)
T é o torque em newton-metro (N.m)
é a velocidade angular em radianos por segundo (rad/s)
68
Aplicando a fórmula abaixo é possível determinar o tempo através da razão entre
energia em watt-hora e potência em watt, tendo:
Eq.(5.5)
Onde:
Wh é energia em watt-hora (Wh)
W é potência em watt (W)
h é tempo em hora (h)
69
Fórmula utilizada no cálculo do amortecedor:
Eq.(5.6)
Onde:
Pmotor é potência do motor em watt (W)
M é Massa do veículo em quilogramas (kg)
g é aceleração da gravidade em metros por segundo ao quadrado (m/s²)
senθ é seno do ângulo de inclinação do chão em graus
v é velocidade do veículo em metros por segundo (m/s)
A segunda lei de Newton, a relação fundamental da dinâmica, relaciona as grandezas
força, massa e aceleração. Esta é, basicamente, resultado do estudo de Isaac Newton no ramo
da física mecânica e cinética.
Eq.(5.7)
Onde:
F é força em Newton (N)
M é massa (kg)
A é aceleração (m/s²)
A área é calculada pela formula da área da circunferência.
Eq.(5.8)
Onde:
D é diâmetro (m)
70
5.3 AUTOMOBILÍSTICA
Nesta seção ira ser abordado um estudo quanto à forma, a aerodinâmica e potência do
projeto apresentado.
5.3.1 Aerodinâmica
A carroceria do Smart Roadster utilizada neste projeto, não pode ser considerada de
extrema eficiência aerodinâmica, mas se enquadra na maioria dos carros existentes no
mercado.
Figura 41: O Smart Roadster em movimento.
Fonte: Dooyoo, 2008 [46]
De forma geral um veículo tem a sua eficiência aerodinâmica medida com base em seu
coeficiente aerodinâmico ( ) e em sua área de arrasto ( ), isto é, o coeficiente
aerodinâmico multiplicado pela área frontal do veículo.
O coeficiente de resistência aerodinâmico é determinado experimentalmente. Este
considera a influência da forma, do acabamento superficial e do fluxo de ar para refrigerar e
ventilar o interior do carro.
71
Com essas variáveis é possível obter a força de arrasto ( ), que é a força necessária
para o veículo vencer a resistência do ar e, por conseguinte, a potência utilizada pelo motor
( ) para tal.
Através da fórmula abaixo, é possível determinar a força utilizada pelo motor para
superar a resistência do ar.
Eq.(5.9)
Onde:
é a densidade do ar em quilograma por metro cúbico(kg/m³)
é a velocidade do carro em relação ao ar em metros por segundo(m/s)
é chamado de pressão dinâmica em newton por metro quadrado(N/m²)
é o coeficiente aerodinâmico
A potência necessária para que o carro vença a resistência do ar é dada pela
multiplicação da força pela velocidade do carro. Logo:
Eq.(5.10)
Onde:
Pd é Potência (W)
Fd é Força (N)
v é velocidade (m/s)
5.4 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
A seguir encontram-se alguns conceitos utilizados no projeto, principalmente na seção
que trata de carroceria.
72
5.4.1 Massa Específica
A massa específica de uma substância ou de um objeto é a razão entre a massa total do
que está sendo analisado e o volume que ocupa.
Sua fórmula é:
µ= M/V
Eq.(5.11)
Onde;
µ é Massa específica em quilogramas por metro cúbico(kg/m³)
M é Massa em quilogramas (kg)
V é Volume em metros cúbicos (m³)
5.4.2 Rigidez
O conceito de rigidez se baseia na resistência que um corpo possui quando aplicada
uma força. Tal corpo necessariamente é elástico, ou seja, volta a sua condição natural quando
aplicado até o seu limite de escoamento.
5.4.3 Resistência à Tração
Resistência à tração é a qualidade do material em questão de suportar esforços
aplicados que “estiquem” seu corpo, ou seja, aumentem seu comprimento até romper na
secção transversal mais frágil.
5.4.4 Resistência à Fratura
Resistência do material até que sua fratura ocorra, ou seja, até que deixe de ser algo
inteiro e integral e passe a ser partes de um todo, não tendo mais suas propriedades naturais.
73
5.4.5 Condutividade Elétrica
Qualidade do material de conduzir energia elétrica, ou seja, dentre suas propriedades
mecânicas consegue transmitir energia elétrica.
5.4.6 Elasticidade
Característica do material de se deformar preservando suas propriedades naturais.
5.4.7 Tensão de Cisalhamento
Tensão de cisalhamento é a tensão causada pela aplicação de uma força cisalhante em
uma determinada área transversal. Força cisalhante é aquela que atua de forma paralela.
5.4.8 Diagrama de Fases
Diagrama de fases é um diagrama que ilustra a composição de uma liga considerando
a variação de composição e a temperatura.
5.4.9 Coeficiente de Poisson
Coeficiente de Poisson é o coeficiente que estima a deformação longitudinal de um
material homogêneo e isotrópico, ou seja, de um material composto de apenas um material e
possui propriedades mecânicas idênticas em qualquer parte de seu todo.
5.4.10 Tenacidade
Tenacidade é a energia ou o impacto necessário que se deve aplicar para obter a
ruptura de um determinado material.
74
RESULTADOS
_____________________________________________________
75
6 RESULTADOS
A partir dos métodos apresentados e conhecimentos básicos de física e matemática,
obtivemos os resultados apresentados neste capítulo.
6.1 MOTOR ELÉTRICO E BATERIAS
De forma geral, os componentes utilizados neste segmento foram baseados no Smart
EV, mas grande parte dos dados não é disponibilizada ao público e o protótipo não funcionará
nas mesmas condições que o mesmo.
O Smart EV é movido por um motor síncrono trifásico de dois polos de 55kW de
potência conectado a um conjunto de 93 células de baterias do tipo íon-lítio Nickel-
Manganese-Cobalt – Níquel-Manganês-Cobalto (NMC) cuja tensão individual de cada uma é
de aproximadamente 3,65V. Devido ao fato das baterias fornecerem corrente contínua, é
necessário convertê-la para alternada de forma que o motor síncrono funcione. Tal conversão
é realizada através de um inversor trifásico com tecnologia Insulated Gate Bipolar Transistor -
Transistor Bipolar de entrada isolada (IGBT). É importante ressaltar que como o motor
síncrono não possui torque inicial, a cada vez que o veículo é imobilizado se faz necessária a
partida com o enrolamento de seu rotor curto circuitado (simulando um motor de indução).
Quando uma rotação próxima da síncrona é atingida, o rotor recebe corrente contínua em seu
enrolamento fazendo com que o mesmo entre em sincronismo.
76
Figura 42: Exemplo de motor síncrono.
Fonte: Direct Industry, 2013 [47]
O valor da corrente utilizada no sistema não é informado, mas é possível encontra-lo
utilizando a equação 6.1:
√
Eq.(6.1)
Considerando-se eventuais perdas no inversor e no motor, foi utilizado um rendimento
de 96% no sistema. Substituindo então os valores tem-se que:
√
O valor da capacidade do conjunto das baterias fornecido pelo fabricante é de
17600Wh (Watts hora). De posse deste valor é possível descobrir a capacidade em Ah
(Ampère hora) de forma a determinar qual a máxima corrente que pode ser utilizada para o
carregamento das baterias, assim como a autonomia do conjunto. Tem-se então, utilizando a
equação 6.2:
Eq.(6.2)
77
Por questões de segurança, as baterias em uma instalação doméstica monofásica só
poderão ser carregadas com uma corrente equivalente a 40% de sua capacidade. Sendo assim:
A máxima corrente que a bateria pode ser carregada é de 20,77A. Em posse deste
valor, é possível determinar qual o tempo de recarga em instalações domésticas com 127V e
220V. Essas instalações não são trifásicas e, portanto não propiciam recargas rápidas. A
corrente de 20,77A pode ser utilizada sem adaptações na maioria das instalações com
segurança.
Para fins práticos foi adotado o valor da corrente como 20A o que também poderia
representar as variações presentes no circuito.
Para 127 V:
Eq.(6.3)
Eq.(6.4)
O tempo necessário para recarga total será aproximadamente 7 horas.
Para 220 V:
Eq.(6.5)
78
Eq.(6.6)
O tempo necessário para recarga total será exatamente 4 horas.
6.2 MOTOR A COMBUSTÃO
O motor a combustão no veículo terá a função de acionar por acoplamento direto um
gerador, fornecendo energia para as baterias ou diretamente para o motor elétrico. Dessa
forma, ele nunca estará conectado diretamente ao eixo do veículo.
O motor escolhido é o mesmo utilizado no Smart CDi. O OM 660 é fabricado pela
Mercedes e é o menor motor de injeção direta a diesel produzido no mercado. Pesando cerca
de 65kg, possui uma potência de até 54HP.
Figura 43: O motor OM 660.
Fonte: Diesel Power, 2010[48]
79
Esse motor tem em sua curva característica o máximo valor de torque de 100 N.m
atingido em 1700rpm, mantendo-se nesse valor até 3000 rpm, sendo essa última rotação o
valor em que é atingida a potência máxima.
Aplicando a equação 6.7 é possível determinar a potência nessas condições:
Eq.(6.7)
Condição 1 (econômica):
Considerando o torque máximo com a rotação de 1700rpm:
Considerando o valor acima com uma perda de 10%
Admitindo-se que o gerador funcione na mesma tensão que o motor elétrico e o banco
de baterias (339,45V), temos que o motor a combustão a 1700rpm gera:
√
Eq.(6.8)
√
80
Condição 2 (potência máxima):
Considerando a potência máxima e o torque máximo na rotação de 3000rpm:
Eq.(6.9)
Considerando o valor acima com uma perda de 10%
Admitindo-se que o gerador funcione na mesma tensão que o motor elétrico e o banco
de baterias (339,45V), temos que o motor a combustão a 1700rpm gera:
√
Eq.(6.10)
√
O protótipo necessita contar com um gerenciador micro processado de forma a variar a
rotação do motor entre 1700 e 3000rpm, conforme o estado de carga das baterias e da
demanda do motorista.
O pedal do acelerador (reostato) tem por função variar a frequência do motor elétrico
(entre 0 e 60Hz, para a rotação máxima de 3600rpm) e de controlar o gerenciador do motor
diesel, de forma a variar a rotação desse último dentro dos valores já estabelecidos, conforme
o estado das baterias. Dessa forma, o carro passará a funcionar em modos distintos, a saber:
Funcionamento somente elétrico: O motor elétrico é acionado somente pelas baterias,
podendo estar o motor a combustão desligado;
81
Funcionamento híbrido: O motor elétrico é suprido em parte pelas baterias e em parte
pelo gerador o qual é acionado pelo motor a combustão. Nesta condição as baterias fornecem
a corrente e não são carregadas;
Funcionamento através do motor a combustão: O motor elétrico é suprido somente
pelo gerador, podendo este carregar ou não as baterias simultaneamente, conforme o estado de
sua carga. Ressaltamos que não há acoplamento mecânico entre o motor a combustão e o eixo
do veículo, o que não torna este veículo do tipo híbrido misto.
Uma vez que o motor elétrico, sendo do tipo síncrono é uma máquina reversível, é
prevista a utilização de outra função no gerenciador eletrônico do veículo, permitindo que as
baterias também sejam carregadas a partir da corrente gerada por este motor elétrico. Desta
forma, em o veículo estando no modo “freio motor” (por exemplo, em uma descida de serra)
as baterias também podem receber carga do motor utilizado para tração, mesmo com o motor
a combustão desligado.
Deve ser destacada ainda a possibilidade de o motor a combustão carregar o banco de
baterias com o veículo estacionado, característica essa útil em locais onde não se dispõe de
eletricidade. Nesta condição, o carregamento completo com o motor a combustão e a bateria
teoricamente zerada é dado por:
Condição a 1700rpm (econômica):
Eq.(6.11)
√
Tempo total seria de aproximadamente 1 hora e 6 minutos.
82
Condição com 3000rpm (potência máxima):
Eq.(6.12)
√
Tempo total seria de aproximadamente 37 minutos.
Deve ser destacado que o circuito de cargas das baterias, composto de ponte
retificadora trifásica e regulador de tensão micro processado deverá limitar esses valores de
corrente até o banco de baterias atingir cerca de 90% de sua carga, reduzindo-os logo após.
Portanto os tempos acima irão sofrer um ligeiro acréscimo (conhecidos no mercado como
carregadores inteligentes).
Dimensionamento dos cabos:
Usando a tabela da WECO , apresentada no Anexo C, temos que:
Das baterias ao motor temos 112,25A, o fio será 35mm² ;
Do gerador diretamente ao motor elétrico o fio será de 16mm² ;
Do gerador as baterias o fio será de 16mm² ;
6.3 CARROCERIA
Para a confecção da carroceria, foi realizado um estudo geral dos materiais, da
aerodinâmica do carro e outros fatores que influenciam tais aspectos.
83
6.3.1 Estudo de Materiais
Analisando as exigências que uma carroceria requer para proporcionar bons
resultados, um material sólido é obviamente o mais adequado por sua constância e suas
propriedades mecânicas, como maior resistência a esforços internos e externos, preservando
sua forma e características.
Existem basicamente três tipos de materiais sólidos: metal, cerâmica e polímero. Os
compósitos são a união de dois desses tipos. Para a confecção da carroceria de um carro os
metais são os mais utilizados, embora existam certos modelos que utilizam fibras de vidro e
de carbono. A figura a seguir compara os tipos de materiais sólidos quanto a sua rigidez:
Figura 44: Gráfico de barras dos valores da rigidez (i.e., do módulo de elasticidade) à
temperatura ambiente para vários materiais metálicos, cerâmicos, polímeros e compósitos.
Fonte: Ciência e Engenharia de Materiais – Uma Introdução, 2008[28]
84
Figura 45: Gráfico de barras da resistência à fratura (i.e., da tenacidade à fratura) à
temperatura ambiente para vários materiais metálicos, cerâmicos, polímeros e compósitos
Fonte: Ciência e Engenharia de Materiais – Uma Introdução, 2008[28]
APUD: Engineering Materials 1:
Na Introduction to Properties , Applications and Design, third editon, M. F. Ashby and D. R. H. Jones, pp.177 /
178. Copyright 2005
É possível verificar nos gráficos apresentados que o metal possui maior resistência a
tração e à fratura e bom índice de rigidez, sendo estas características vitais para a conservação
da forma da carroceria e a preservação da integridade dos componentes internos do automóvel
em caso de forças externas. Por exemplo: Em um choque com outro automóvel, caso não se
tenha uma boa resistência, o impacto poderia afetar gravemente o motorista e o passageiro.
Veja que, para obtenção de uma carcaça segura, a matéria prima deve apresentar certa
rigidez para a integridade do veículo, maior durabilidade do carro e segurança do motorista,
pois em qualquer batida, uma mesma força tem menor impacto num estrutura rígida do que
uma frágil. O mesmo seve para resistência a tração e fratura. Por isso, mesmo apesar de
possuir um peso específico maior e ter maior condutividade elétrica, foi adotado um material
metálico para a confecção da carroceria.
Para a fabricação de tal componente do carro, são utilizadas chapas de metal ou liga.
Na tabela a seguir, é possível concluir que o aço, em termos de elasticidade e cisalhamento,
tem um comportamento excelente em relação às outras ligas.
85
Tabela 4: Módulos de Elasticidade e de Cisalhamento e Coeficiente de Poisson para vários
metais à temperatura ambiente
Liga Metálica Módulo de Elasticidade Módulo de Cisalhamento Coeficiente de
Poisson GPa 10⁶psi GPa 10⁶psi
Aço 207 30 83 12,0 0,30
Alumínio 69 10 25 3,6 0,33
Cobre 110 16 46 6,7 0,34
Latão 97 14 37 5,4 0,34
Magnésio 45 6,5 17 2,5 0,29
Níquel 207 30 76 11,0 0,31
Titânio 107 15,5 45 6,5 0,34
Tungstênio 407 59 160 23,2 0,28
A unidade no sistema SI(Sistema Internacional) para o módulo de elasticidade é o gigapascal (GPa), onde
1GPa=10⁹N/m²=10³MPa.
Fonte: Ciência e Engenharia de Materiais – Uma Introdução, 2008.[28]
Apesar do aço não ser o melhor, é o mais fácil de ser modelado e fabricado para ser
utilizado como matéria bruta. Por isso sua utilização é tão frequente.
Atualmente, as montadoras têm utilizado chapas de aço para a confecção da
carroceria. Mas, utilizando o estudo de materiais de construção mecânica, é conhecida a
existência de vários tipos de aços com características específicas. Por isso foi necessária uma
análise da dureza e do comportamento do material em situações isoladas.
Por ser uma liga, o aço varia de composição de acordo com a quantidade de seus
componentes. Por tal motivo, é válido o estudo do diagrama de fases do aço. Sua composição
varia, mas basicamente é fundamentada no sistema ferro-carbono. Este sistema resulta nos
aços e nos ferros fundidos, principais materiais estruturais do nosso dia-a-dia. Veja a seguir o
diagrama de fases dessa liga:
86
Figura 46: O diagrama de fases ferro-carbeto de ferro.
Fonte: Ciência e Engenharia de Materiais – Uma Introdução, 2008[28]
APUD: Adaptado de Binary
Alloy Phase Diagrams, Second edition, Vol. 1, T. B. Massalski(Editor-in-Chief),1990
Veja que, em diferentes temperaturas, a liga se modifica, podendo passar a ter outras
propriedades. Outra vez, é preciso delimitar o espaço amostral para possibilitar um melhor
desenvolvimento. Por isso, foram analisadas as ligas de aço.
Para esta liga, há dois tipos de associação que o aço pode realizar: aço-liga e aço-
carbono. Os aços ligas são ligas de Ferro-Carbono contendo geralmente de 0,008% até 2,11%
de carbono, além de certos elementos residuais resultantes dos processos de fabricação. Já
Aço-liga ou Aços Ligados são os aços carbono que contém outros elementos de liga, ou
apresenta os elementos residuais em teores acima dos que são considerados normais.
87
Tabela 5: Tipos de aços e suas especificações básicas
Tipos Subtipos Quantidade de Carbono
Aço-Liga
Baixo Teor em Liga
[C] < 8%
Alto Teor em Liga [C] > 8%
Aço - Carbono
Baixo Teor de Carbono
0,03% < [C]
Médio Teor de Carbono 0,3% < [C] < 0,7%
Alto Teor de Carbono 0,7% < [C]
Fonte: Aços Estruturais, 2012.[29]
Figura 47: Formas típicas de diagramas “tensão-deformação” de alguns materiais resultantes
do sistema ferro-carbono.
Fonte: Tecnologia Mecânica – Volume I – Estrutura e Propriedades das Ligas Metálicas, 1986.[30]
É evidente que o aço, independente do nível de carbono em sua composição, é
superior ao ferro em termos de resistência a tensão.
Mesmo sendo uma liga ferro-carbono, no aço ocorre o surgimento de outros metais na
liga, como listados abaixo:
88
Tabela 6: Teores máximos de alguns elementos nos aços sem liga:
Elemento Teor máximo nos aços
sem liga
Elemento Teor máximo nos aços
sem liga
Alumínio 0,10% Níquel 0,30%
Bismuto 0,10% Nióbio 0,06%
Boro 0,0008% Chumbo 0,40%
Cromo 0,30% Selênio 0,10%
Cobalto 0,10% Silício 0,50%
Cobre 0,05% Titânio 0,05%
Manganês 1,65% Tungstênio 0,01%
Molibdênio 0,08% Vanádio 0,10%
Fonte: Apresentação “Aços”, 2013.[40]
Por questões de custos e facilidade na modelação da carroceria, é adotado aço-
carbono, sendo este mais homogêneo por não conter tantas impurezas ou elementos
constituintes. Aços-carbonos possuem baixos teores de outros elementos que não o ferro e
carbono, por isso são os mais fáceis de utilizar na automobilística, pois exige soldagem, sendo
esta prejudicada quando há a presença de vários dos elementos já citados.
Figura 48: Influência de alguns dos elementos químicos comumente encontrados nas ligas de
aço.
Fonte: Aços Estruturais,2013.[29]
Veja alguns dados dos tipos de aço-carbono:
89
Figura 49: Representações esquemáticas de valores comparativos de resiliência e tenacidade
de dois tipos de aço.
Fonte: Tecnologia Mecânica – Volume I – Estrutura e Propriedades das Ligas Metálicas, 1986.[30]
Tabela 7: Propriedades mecânicas de alguns tipos de aço
Aço Limite de Resistência
(Mpa –Mega Pascal)
Limite de Elasticidade
(MPa – Mega Pascal)
Resistência ao
Impacto(Tenacidade)
Baixo
Carbono
1050 424 324 115
1020 441
441
346
346
117
117 1025
Médio
Carbono
1030 520 344 93
1040 589 374 65
1050 748
748
427
427
27
27 1055
Alto
Carbono
1060 775 420 13
1080 1010 524 6,8
1095 1013 500 5,4
Fonte: Professor Alexus Masiukewycz, Aulas de Elementos, Dispositivos e Máquina Mecânicas, 2011.[39]
90
Para melhor comparação, veja os tipos de aços-carbono e suas características no
Anexo A, retiradas de uma das pesquisas utilizadas como fonte do trabalho.
Por serem fáceis de serem moldados e soldados, os aços de baixo carbono são os
ideais para o setor automobilístico.
Definido o material, ainda há diferentes processos que resultam em diferentes
finalidades da matéria obtida. Retirado do endereço eletrônico da empresa “MANETONI –
SOLUÇÕES EM AÇO”, há dois tios de chapas de aço de baixo carbono:
Chapa Fina a Quente (C.F.Q) | Industrial
Devido à sua composição química e propriedades mecânicas, os
produtos de aços laminados a quente são destinados para aplicação
de uso geral, estampagem, estrutural, estrutural de boa
conformabilidade, estrutural de alta resistência mecânica e à
corrosão atmosférica, tubos, relaminação entre outras.
Chapa Fina a Frio (C. F. F) | Industrial
Os produtos de aços laminados a frio (chapa fina a frio) são
encontrados nos segmentos: automotivo, construção civil, linhas
brancas e eletroeletrônicos em diversas aplicações, desde qualidade
comercial até qualidade estampagem extra profunda especial.
Como material, a carroceria seria de aço de baixo carbono fabricado em chapas finas a
frio.
6.3.1.1 Pesquisas da área
Ainda há o desafio de se aumentar e programar ainda mais as qualidades do aço
utilizado na fabricação da carroceria. Veja o resumo de uma pesquisa realizada justamente
estudando a fundo este impasse. Retirada de “AÇOS AVANÇADOS DE ALTA
RESISTÊNCIA: MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS” de Antônio
Augusto Gorni (2009).
91
“As chapas feitas com os chamados aços avançados de alta
resistência (A.H.S.S., Advanced High Strength Steels) vêm sendo
desenvolvidas há mais de quarenta anos. Eles são uma das principais
respostas da siderurgia mundial aos desafios impostos por seus
clientes em sua busca por maior competitividade e atendimento às
restrições ao consumo de energia e preservação do meio ambiente. O
caso da indústria automobilística é emblemático, já que ela precisa
reduzir cada vez mais o peso de seus produtos para minimizar seu
consumo de combustível, diminuindo assim o custo e a agressão
ecológica associados a seu uso. Chapas mais finas de aço com maior
resistência mecânica permitem reduzir significativamente o peso de
peças feitas com aços convencionais sem perda de suas
características originais. Contudo, no caso de aços com
microestrutura ferrítica ou ferrítica-perlítica, um aumento na
resistência mecânica fatalmente leva à redução na conformabilidade
do material, o que afeta a liberdade de design das peças a serem
produzidas. A solução para esse impasse foi a aplicação de efeitos
microestruturas complexos para conciliar, tanto quanto possível,
essas duas características mecânicas aparentemente contraditórias.
Este trabalho apresenta uma revisão sobre as microestruturas dos
aços e sua relação com as propriedades mecânicas, com ênfase nos
novos aços avançados de alta resistência que estão sendo
desenvolvidos: bifásicos, TRIP, de fases complexas, martensíticos e
parcialmente martensíticos, TWIP e com tamanho de grão ultrafino.”
92
De acordo com outra pesquisa, PANNONI (1989), os aços microligados são utilizados
para:
“Os aços microligados, de alta resistência mecânica, são de
grande utilidade toda vez que se deseja:
1. Aumentar a resistência mecânica, permitindo um acréscimo da
carga unitária da estrutura ou tornando possível uma diminuição
proporcional da seção, ou seja, o emprego de seções mais leves;
2. Melhorar a resistência à corrosão atmosférica. Este é um fator
importante a
considerar, porque a utilização de seções mais finas pode significar
vida mais curta
da estrutura, a não ser que a redução da seção seja acompanhada por
um aumento
correspondente da resistência à corrosão do material;
3. Melhorar a resistência ao choque e o limite de fadiga;
4. Elevar a relação do limite de escoamento para o limite de
resistência à tração, sem
perda apreciável da ductilidade.”
93
Figura 50: Dimensões do Smart Roadster Coupé.
Fonte: Network Studio, 2010[49]
94
6.3.2 Cálculo do Peso da Carroceria
É possível dimensionar o peso da carroceria utilizando uma aproximação das medidas
do carro.
Uma chapa de aço laminado a frio, utilizada em carroceria, possui aproximadamente
um milímetro de espessura. Levando em consideração as medidas pesquisadas e os tipos de
aço, é possível realizar o cálculo da massa.
Tabela 8: Especificações de chapas de aço laminadas a frio.
Bitola – GSC Espessura (mm) Peso (Kg/m²)
30 0,30 2,40
28 0,38 3,04
26 0,45 3,60
24 0,60 4,80
22 0,75 6,00
20 0,90 7,20
19 1,06 8,48
18 1,20 9,60
16 1,50 12,00
14 1,90 15,20
13 2,25 18,00
12 2,65 21,20
Fonte: Ferraço Indústria e Comércio Ltda., 2013.[27]
Aplainando a carroceria do carro e formatando tudo em uma única chapa de aço, veja
que o comprimento da chapa seria o comprimento do carro, 2500mm, e a largura seria a soma
da largura do carro mais duas vezes a altura, pois temos de considerar que a mesma chapa
será deformada para fazer as laterais. Isso resulta em 4,613mm.
Sabendo da espessura aproximada de 1mm, utilizaremos a de maior massa para
obtermos uma margem segura de projeção na conta de massa que influenciará nos cálculos de
95
esforços internos e externos do automóvel. Logo, adotamos a bitola 19, de 1,06mm de
espessura e massa específica de 8480Kg/m³.
Massa Total = Largura x Comprimento x Espessura x Massa específica
Eq.(6.13)
Massa Total = 3,999 x 3,427 x 0,001 x 8480
Massa total = 116,21Kg
Logo, a carroceria pesaria cerca de 116,21Kg.
6.4 AERODINÂMICA
Através dos dados do fabricante, o Smart Roadster tem as seguintes características:
Para determinar a força e potência necessárias para o carro vencer a resistência do ar a
uma velocidade de 100km/h foi utilizada a equação a seguir:
Eq.(6.14)
Onde:
é a densidade do ar (Kg/m³)
é a velocidade do carro em relação ao ar (m/s)
96
é chamado de pressão dinâmica. Esta é a pressão ocasionada pelas linhas de
fluxo de ar decorrentes do movimento contrário do carro em relação ao ar.
Considerando a densidade do ar ao nível do mar e a 20°C (1,2041Kg/m³)
A potência necessária para que o carro vença a resistência do ar é dada pela
multiplicação da força pela velocidade do carro. Logo:
Eq.(6.15)
Analisando o coeficiente, conclui-se que o projeto não possui uma maior eficiência em
aerodinâmica pois preserva o formato ideal para maior compactidade, necessário por questão
de segurança e design do carro. A linha vermelha tracejada no esquema abaixo representa a
faixa em que o projeto se encontra. Quanto menor, melhor a fluidez do ar.
Figura 51: Posição do protótipo em contraste a outros modelos de carroceria.
Fonte: Análise Quali-Quantitativa do Deslocamento da camada limite em Carrocerias Veiculares,2008.[43]
97
6.5 MASSA DOS OCUPANTES
Para dimensionar o peso dos dois ocupantes do carro, devemos adotar um parâmetro
em que o carro irá atuar. Neste caso, o carro acomodará até a faixa de sobrepeso, ou seja,
pessoas com IMC (Índice de Massa Corporal) até 29,9, ou seja, 84,2% da população,
aproximadamente, poderá utilizar o carro. No Apêndice A há maiores explicações sobre as
faixas de IMC; no Anexo E encontram-se os dados divulgados pelo último estudo
antropométrico do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) em 2009; e no Anexo
F aponta o percentual da população que é identificada na faixa do sobrepeso, de acordo com a
Revista Veja (2012).
IMC = MASSA / (ALTURA)²
Adotamos a maior massa da média e a maior altura, para gerar o menor índice
possível. Com uma simples regra de três, adequamos a massa com o IMC de 30.
IMC = 74,6 [kg]/ (1,73[m])²
IMC = 24,926
Para um IMC de 30:
IMC Peso[kg]
24,926 74,6
30 X
Utilizando regra de três:
X = (30 . 74,6) / 24,926 = 89,79 kg
Logo, o ocupante terá no máximo 89,79Kg.
98
6.6 COMPORTAMENTO DO CARRO – ESFORÇOS EXTERNOS
Nesta seção serão abordados os esforços criados pela pista que o veículo estará
percorrendo, utilizando-se do peso teórico total do veículo para a base dos cálculos.
6.6.1 Cálculo do Peso em Ordem de Marcha
Peso em ordem de marcha é o peso de um veículo com todos os seus componentes e
fluidos que o deixem em plenas condições de operar, ou seja, equipamentos, acessórios,
tanque de combustível cheio, cárter completo, água no nível máximo nos sistemas de
arrefecimento e de lavagem de vidros. Neste peso não estarão incluídos cargas, motorista e
passageiros.
A tabela do valor do peso aproximado dos componentes do veículo e o total encontra-
se no Apêndice B. O peso em ordem de marcha é de 1275,11 quilogramas.
6.6.2 Cálculo do Diferencial
Considerando-se que o veículo terá velocidade máxima de 120km/h, adotaremos um
pneu com desenho tipo 175/65R14, isto é, 175mm de largura, ombro de 65% da largura e roda
de 14”, desta forma temos diâmetro total do conjunto (roda mais pneu):
Eq.(6.16)
Onde:
é largura da banda de rodagem (mm)
é relação altura/largura (%)
é diâmetro da roda em polegadas
é diâmetro do conjunto roda mais pneu
99
Esses pneus a 120km/h (33,33m/s) terão a velocidade angular ( de:
Eq.(6.17)
Para 120 km/h o motor deverá estar girando a 3600rpm (dois polos com a frequência
industrial/padrão de 60 Hz), ou seja, 377rad/s. Logo:
Eq.(6.18)
Onde:
é a velocidade angular do eixo do motor (rad/s)
é a velocidade angular da roda (rad/s)
é a relação do diferencial
6.6.3 Cálculo do Comportamento do Veículo
Fazendo referência ao artigo SILVEIRA (2007) destacamos a conclusão do trabalho:
As inclinações máximas de ruas e estradas são bem menores do
que aquelas imaginadas pela grande maioria dos nossos alunos
(Faculdade de Física da Universidade Federal do Rio Grande do
Sul). Inclinações em relação à horizontal superiores a 5º
excepcionalmente são encontradas em rodovias. Ruas com
inclinações próximas de 15º costumam ser raras e normalmente estão
interditadas para a subida de caminhões. O limite teórico para a
inclinação da rampa que um automóvel com tração em duas rodas
pode galgar situa-se abaixo de 30º com pista seca e abaixo de 20º
com pista molhada.
100
Adotaremos, portanto, a rampa máxima de 30º, a qual pode ser encontrada em acessos
de garagens, na qual o veículo, com o conjunto de potência dimensionado, deverá ser capaz
de vencer a imobilidade. Calculando e traçando o diagrama de corpo-livre do carro:
6.6.3.1 Situação 1: Subida com 30º de Inclinação
Baseado na fórmula já apresentada:
Eq.(6.19)
28,86 km/h = 8,01 m/s
101
6.6.3.2 Situação 2: Descida com 30º de Inclinação
Sabendo que a inclinação é a mesma que a subida, pelo fato do carro estar com o peso
atuando a favor do sentido de movimento do veículo, o freio começa atuar como um artifício
de controle sobre tal situação.
Diagrama do corpo livre
As forças se mantêm em termos de valor, mas mudam de sentido e direção. Neste caso
a projeção da força peso que agiria contra o sentido de movimento do carro atua concordante
ao último, forçando o uso dos freios para controlar a velocidade do carro.
Em cada roda, é adotado um determinado tipo de freio que atuará neste controle. Entre
os mais comuns estão o freio a disco e o freio a tambor. Assim como na grande maioria dos
102
carros no mercado, o sistema de freios que adotaremos será o de tambor nas rodas traseiras e
o a disco nas dianteiras. Isso ocorre, pois em termos de eficiência, o freio a tambor é superior
ao outro, mas na dissipação de calor, mais frequente em altas velocidades, o freio a disco tem
um desempenho superior (menos fadiga).
Na frente do carro, ao acionar o sistema de freios, todo o momento gerado pela
frenagem será quase que totalmente nas rodas dianteiras. Isso gera calor, sendo necessário o
uso do freio a disco. Já na traseira não, conforme a ilustração:
Figura 52: Exemplo de transferência dinâmica de carga
Fonte:Apostila de Freios, 2012[42]
6.6.3.3 Situação 3: Inclinação Máxima com Alto Desempenho
Verificando a máxima inclinação com uma velocidade de 120km/h
Eq.(6.20)
103
Sendo assim o protótipo é capaz de atingir sua velocidade máxima em trechos com
inclinação máxima de 12%. A título de exemplo a rodovia dos imigrantes possui a inclinação
máxima de 6% em seu trecho
6.7 SUSPENSÃO
6.7.1 Parte Dianteira
Foi adotado o sistema de suspensão trapézio articulado na parte dianteira, pois
apresenta melhor desempenho para carros de pequeno porte. Por ter essa configuração, o
trapézio articulado dará maior estabilidade nas curvas, e absorverá melhor as oscilações, pelo
fato de parte do trapézio ser móvel, as oscilações ocorridas em uma roda interferiram o
mínimo possível na outra.
Figura 53: Modelo de suspensão trapézio articulado.
.
Fonte: A Bíblia do Carro, 2001-2002, página 169.[41]
104
6.7.2 Parte Traseira
Para a parte traseira optou-se pela suspensão de semi eixo flutuante, que assim como
na parte dianteira, proporciona um movimento parcialmente livre nas rodas. Dessa forma as
oscilações não passarão para os ocupantes e o veículo também terá maior estabilidade na
rodagem na parte traseira.
6.8 AMORTECEDOR
Os cálculos serão feitos para um amortecedor telescópico.
O conjunto suporta o peso do carro com exceção das suspensões. Portanto a carga que
o conjunto irá suporta é 939,11Kg, essa carga irá ser distribuída em quatro conjuntos de
amortecedores com molas.
Então o peso suportado por cada conjunto é:
P =
P = 234,78Kg
Esse peso será suportado essencialmente pelas molas, os amortecedores irão atuar em
casos como frenagem e aceleração, que há um aumento na força inserida. Ainda no mesmo
sistema, há a presença da chamada força normal, força resposta da força peso atuante em uma
superfície, só que atua em sentido contrário a segunda. Neste caso, ela terá a mesma
intensidade que a peso, só que. Por atuar em sentido contrário, ambas, em ação conjunta,
comprimem o amortecedor, com a força de só uma.
Pelo princípio da Segunda Lei de Newton:
Eq.(6.21)
105
Onde:
F é força em Newton (N)
M é massa (Kg)
A é aceleração (m/s²)
Atuando no caso crítico que seria de 100km/h, ou 27,78m/s
Em uma freada brusca, como de 100 a 0km/h, temos:
Mt é massa total do carro (Kg)
No entanto essa força de reação de frenagem é por atrito com a pista.
Fa é força de atrito (N)
F é força cinética (N)
A força de atrito irá parar o conjunto todo, mas o que irá parar efetivamente é a parte
da suspensão e rodas, o conjunto acima irá continuar a se mover com uma força de:
Em que:
Ms é a massa da suspensão, rodas e chassi (kg)
106
Mas o carro ao parar faz um torque, que a suspensão dianteira é comprimida e a
traseira é tracionada.
Essa torção provoca uma angulação no eixo longitudinal do carro.
A angulação adotada para fins de cálculos foi de aproximadamente de 6,8°.
Assim a força é decomposta no eixo longitudinal e no vertical. Em que no eixo vertical
na parte dianteira a força é para baixo e na traseira é para cima. Sendo assim o cálculo da
força vertical é:
fv é força vertical (N)
Assim a força de compressão na parte dianteira é de 3088,98N e a mesma força na
tração traseira.
Essa força é distribuída nos amortecedores dianteiros e nos amortecedores traseiros,
assim a força atuante em cada amortecedor é:
O pistão é feito com uma pressão interna para suportar o peso do veículo, pressão que
iremos calcular, tendo em mente que o pistão deve ter 8cm de diâmetro. Foi utilizado o
107
principio de Pascal relacionado à pressão, onde pressão é a razão entre a força atuante e a área
de atuação:
Onde:
P é a pressão em Pascal (Pa)
F é a força (N)
A é a área (m2)
A área é calculada pela formula da área da circunferência.
Eq.(6.22)
Onde:
D é diâmetro (m)
Substituindo na formula da pressão.
O amortecedor deve ter uma resistência a essa força, mas deve ter uma mobilidade e
deve ter uma aceleração de parada e retorno para não ser muito brusco.
108
6.9 AUTONOMIA E EMISSÃO DE POLUENTES
Utilizando-se de dados obtidos anteriormente, é possível estimar a autonomia do
veículo.
Inicialmente foi considerado o carro se movendo apenas com as baterias em um
terreno plano com uma velocidade constante de 30km/h (aproximadamente a média em
grandes cidades) e coeficiente de atrito de rolamento de 0,015, que seria próximo a situação
real.
Cálculo da potência necessária para manter o veículo a 30km/h:
Eq.(6.33)
Onde:
Fat é força de atrito com o solo (N)
Fd é força de atrito aerodinâmico (N)
v é velocidade (m/s)
P é a potência necessária (W)
Cálculo do tempo de operação sob a condição anterior:
Eq.(6.44)
109
Sendo assim, o projeto pode funcionar durante aproximadamente 9 horas e 51 minutos
nessas condições. Como o motor a combustão também pode fornecer energia diretamente para
o motor elétrico, o tempo total de funcionamento do veículo é maior.
Visando então estimar o tempo de funcionamento total do veículo, foi calculado o
tempo de funcionamento do motor a combustão, baseado em geradores elétricos com
características semelhantes ao projeto.
Considerando-se que o motor gera 28.274,33 W de potência a 3000 rpm, um gerador
com características semelhantes consome cerca de 8L de combustível por hora de operação.
Utilizando-se do valor do volume do tanque de combustível do projeto, é possível estimar o
tempo de funcionamento do motor a combustão.
Assim temos:
Eq.(6.45)
Onde:
T é o tamanho do tanque (L)
C é o consumo (L/h)
Somando-se o tempo de funcionamento do motor a combustão mais o tempo de
funcionamento das baterias, temos que o projeto é capaz de operar durante aproximadamente
15 horas sob essas condições.
Carros normais liberam cerca de 30 Kg de gás carbônico na queima de combustível
para percorrer 100 Km. O motor utilizado emite apenas 90 g do gás ao percorrer a mesma
distância. No entanto, este valor considera um funcionamento contínuo do motor, algo que
não ocorre no projeto, justamente devido ao seu funcionamento híbrido. Sendo assim este
valor se torna ainda menor.
110
PERFIL DO PROJETO
________________________________________________________
111
7 PERFIL DO PROJETO
7.1 CARACTERÍSTICAS FINAIS DO CARRO
Figura 54: Dimensões do Smart Roadster Coupé.( Com alterações realizadas pelos autores)
Fonte: Network Studio, 2010[49]
Tabela 9: Especificações técnicas do Projeto.
Motorização Híbrido (128,78 cv / 95Kw)
Motor a Diesel
Modelo OM 660
Peso 65 Kg
Potência 39,72 kW (54cv)
Número de Cilindros 3
Torque Máximo 100 N.m
1615 473 2360 594 1656
3427
112
Conjunto de Baterias e Motor Elétrico Síncrono
Tipo íon-lítio NMC
Potência 55kW (74,78cv)
Capacidade das Baterias 17,6 kWh
Máxima corrente 20,77ª
Performance
Velocidade máxima(km/h) 120km/h (estimativa)
Aceleração 0-100km/h 10,037s (estimativa)
Autonomia média (horas) 10 horas (modo elétrico)
Suspensão
Suspensão Dianteira Trapézio Articulado
Suspensão Traseira Semi eixo Flutuante
Pneus
Tipo 175/65R14
Capacidade de Carga
Capacidade de bagageira (l)
Número de Lugares 2
Dimensões e Pesos
Comprimento exterior(mm) 3427
Largura exterior (mm) 1656
Altura exterior(mm) 1192
Distância entre eixos (mm) 2360
Peso (Kg) 1275,11
Capacidade do tanque 40
de combustível(l)
113
Segurança
Número de Air Bags 5
Tipos de freios
Freios traseiros Tambor
Freios dianteiros Disco
Fonte: Elaborado pelos autores, 2013
7.2 COMPARATIVOS
Com o perfil do carro já determinado e utilizando os carros citados anteriormente, foi
traçado comparativos que determinam o quanto o carro é eficiente.
Figura 55: Comparativo de peso dos carros selecionados.
Fonte: Elaborado pelos autores, 2013
Servindo também como parâmetro, um carro popular 1.0, em média, possui massa
igual a 900 quilogramas. Veja que o Projeto ultrapassa em quase 400 quilogramas. Mas,
utilizando o carro popular mais vendido no mercado, o Volkswagen Gol 1.0, sua potência
114
máxima é de 76 cavalos, ou seja, 55,90 quilowatt. O projeto se equipara aos carros de controle
e supera os carros 1.0, tendo este uma média de 63 quilowatts de potência, em média.
Figura 56: Comparativo de potência dos carros selecionados.
Fonte: Elaborado pelos autores, 2013
Figura 57: Comparativo da capacidade das baterias dos carros selecionados.
Fonte: Elaborado pelos autores, 2013
115
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
_____________________________________________________
116
8 DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
O projeto apresentado é um modelo teórico de um veículo que atende às necessidades
do dia-a-dia de uma pessoa, é uma inovação no mercado de carros ecológicos, se utilizando de
tecnologias já existentes sendo assim viável de produção. Sendo um híbrido em série, o
protótipo pode funcionar como um carro totalmente elétrico sem estar sujeito às suas
limitações como baixa autonomia e longo tempo de recarga, se utilizando de instalações já
existentes para carros com motor a combustão.
Levando em conta o mercado brasileiro, o protótipo poderia se destacar sendo um
veículo de transição para o mercado dos elétricos justamente por não depender de postos de
recarga, no entanto ainda dependeria de apoios governamentais para se destacar no mercado.
O que separa o projeto dos carros híbridos já existentes é justamente sua
compacticidade, baseada principalmente no Smart. Sua arquitetura do tipo em série não é
muito comum no mercado, mas não apresenta desvantagens em comparação com os tipos
mistos e paralelo. Como os gráficos demonstram, o projeto tem sua capacidade elétrica
semelhante aos modelos comparados e sua potência total chega até a apresentar uma ligeira
vantagem comparando com carros de mesmo porte.
O projeto não emite muitos poluentes por dois motivos, um é por usar um motor
pequeno e econômico, outro é o fato de esse motor funcionar quando as baterias estão
descarregadas, logo a quantidade de 90 g de gás carbônico emitido ao percorrer 100 Km que
foi pesquisada é diminuída drasticamente nas condições de funcionamento do projeto
aumentando seu potencial ecológico.
No entanto o grupo não possui meios de testar a autonomia, potência e capacidade na
pratica, sendo assim, os valores estimados neste trabalho, em relação ao projeto, são
puramente teóricos. Não é viável e nem proposto pelo trabalho um estudo com maiores
detalhes e um aprofundamento no assunto.
117
SUGESTÕES
118
SUGESTÕES
Além do projeto do veículo, expandindo o conceito de ecológico, foram levantadas
possíveis sugestões que podem contribuir para aumentar a eficácia de redução de poluição e
impactos no meio ambiente ou até contribuir para o ramo da pesquisa.
9.1 PAINEL SOLAR
A instalação de painéis solares fotovoltaicos no teto do carro para melhorar a
autonomia, e aliviar a necessidade de parada para recarregar a bateria ou ligar o motor a
combustão.
9.2 FREIOS REGENERATIVOS
O uso do freio regenerativo melhora a autonomia, pois transforma a energia cinética
em energia elétrica quando o veículo freia, é usado em trens para aproveitar melhor a energia
dissipada.
9.3 REDES DE RECARGA DE BATERIAS
Essas redes de recarga são para que o condutor do veículo não precise se preocupar
quando começar a ficar no limite da bateria, podendo recarregar em qualquer ponto de recarga
próximo a sua localização.
119
9.4 UTILIZAÇÃO DE ALUMÍNIO
É crescente a utilização do alumínio na indústria automotiva. Honda Motors, Ford
Motors, General Motors, Toyota, entre outras, tem apresentado resultados positivos quanto a
adoção de tal metal como matéria prima de cárter, cabeçote e bloco.
Dentre alguns benefícios, se encontram a redução do peso, ruídos, emissão de gás
carbônico e, consequentemente, ganho de potência, autonomia e torque. Cerca de 90% do
alumínio contido nos veículos fora de uso é reciclado, mais de 55% do alumínio usado na
fabricação de automóveis é proveniente da reciclagem do metal e o alumínio absorve duas
vezes mais a energia de impacto em uma colisão e oferece o dobro da resistência quando
comparado ao aço. Essas são algumas das vantagens do uso de tal material, contudo ainda há
necessidade de pesquisas e uma sistematização quanto à sua adoção.
120
REFERÊNCIAS
121
REFERÊNCIAS
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[3]Veículos Eléctricos (VE's). Portal Storag&future, 2011.
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[4]BRAIN, Marshall. Como funcionam os carros elétricos. Portal Como tudo funciona, 2013.
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Acesso em: 02.03.2013
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Acesso em: 02.03.2013
[7]Mitsubishi Motors North America. 2012 i-MiEV Eletric Car, 2012.
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Acesso em: 02.03.2013
[9]Renault S.A.. Renault Zero Emission. 2013
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[10]Nissan Shift U.S.A.. Nissan LEAF@ Eletric Car, 2013.
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Acesso em: 02.03.2013
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131
[51] Alternative Fuels – Regenerative Breaking, 2013
Disponível em:
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Acesso em 18.07.2013
[52] Ladislau Dowbor – Foro Autolib Paris, 2012
Disponível em: <http://dowbor.org/2013/07/foto-autolib-paris-julho-2012.html/>
Acesso em 16.07.2013
[53] Autolib - Autolib' l’auto en libre service, 2013
Disponível em: < http://www.autolib.fr/autolib/>
Acesso em 16.07.2013
[54] Business Review - São Paulo se mantém na vanguarda em carros elétricos, 2012
Disponível em: <http://www.businessreviewbrasil.com.br/money_matters/sao-paulo-na-
vanguarda-em-carros-eletricos>
Acesso em 17.07.2013
[55] Abve - Ampliada a rede de abastecimento do carro elétrico, 2012
Disponível em: <http://www.abve.org.br/downloads/AmpiadaRedeRecarga_Evaldo.p df>
Acesso em 16.07.2013
132
APÊNDICES
________________________________________________________
133
APÊNDICE A
Especificações sobre IMC – (Índice de Massa Corporal)
134
O IMC (Índice de Massa Corporal) é utilizado para apontar se a pessoa está no seu peso ideal.
Abaixo há uma tabela mostrando quais os índices e suas respectivas denominações:
Índice de Massa Corporal Denominação
Menor ou igual à 18,5 Abaixo do peso ideal
Entre 18,6 e 24,9 Saudável
Entre 25 e 29,9 Sobrepeso
Entre 30,0 e 34,9 Obesidade de Grau I
Entre 35,0 e 39,9 Obesidade de Grau II
Maior ou igual a 40 Obesidade de Grau III(Mórbida)
Neste trabalho, as faixas que foram adotadas como possíveis usuários seriam os que possuem
IMC até 29,9.
135
APÊNDICE B
Componentes do veículo e seus respectivos pesos
136
Componente Peso (kg)
Baterias com módulo de
controle eletrônico
145
Motor OM660
(Dry Weight)
65
Motor Elétrico WEG
WMagnet
288
Gerador 150
Inversor WEG
compatível com o motor
43
Retificador de corrente 10
Ar Condicionado 40
Tanque de Combustível
Com 40L de Diesel
50
5L de reserva do tanque 5
4,3L de fluído de
arrefecimento
4,3
3,3L de óleo no motor 3,3
3,8L de água para o
Limpador de para-brisa
3,8
Jogo de tapetes 1,5
Kit de Emergência 1,5
2 Bancos 12,5
Carroceria 116,21
Suspensão, rodas e chassi 336
TOTAL ESTIMADO 1275,11
137
ANEXOS
138
ANEXO A
Características retiradas da apresentação “Aço” de Elaine Maria da
Costa, professora da PUC-RS (Pontifícia Universidade Católica – Rio
Grande do Sul)
139
AÇO BAIXO CARBONO
Estrutura é usualmente ferrítica e perlítica
São fáceis de conformar e soldar
São aços de baixa dureza e alta ductilidade
AÇO MÉDIO CARBONO
São aços de boa temperabilidade em água
Apresentam a melhor combinação de tenacidade e ductilidade e resistência mecânica e
dureza
São os aços mais comuns, tendo inúmeras aplicações em construção: rodas e
equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que
necessitam de elevadas resistências mecânica e ao desgaste tenacidade.
AÇO ALTO CARBONO
Apresentam baixa conformabilidade e tenacidade
Apresentam alta dureza e elevada resistência ao desgaste
Quando temperados são frágeis
140
ANEXO B
Tabela dos tipos de Carroceria de um Automóvel
Portal G1
141
Tipo de Carroceria Especificações e Exemplos da categoria
Hatchback Tem como característica principal dois volumes bem diferentes:
habitáculo dos passageiros e o motor. O termo em inglês remete
à ideia de uma ampla janela (escotilha) que se abre e dá acesso
ao porta-malas e interior do veículo. Visualmente chamam
atenção pelo desenho da traseira, que termina em uma única
linha. Somando-se a porta do bagageiro, podem ser encontrados
em versões de três ou cinco portas. Geralmente é o modelo de
entrada das marcas. Bons exemplos no mercado brasileiro são:
Volkswagen Gol, Chevrolet Celta, Ford Ka, Peugeot 206 e Fiat
Palio.
Fastback É parecido com o hatchback, mas conta com a parte traseira
mais longa. O teto segue abaixando até o porta-malas no
desenho moderadamente encurvado. A porta traseira dá acesso
ao interior. O fastback mais popular é o Ford Mustang. Outros
exemplos são o Chevrolet Kadett e o Ford Escort.
Notchback É um carro muito parecido com o fastback, porém, o porta-
malas é menor a ponto de não formar um volume independente
como nos sedãs. Exemplos: Chevrolet Astra, Fiat Stilo, Citroën
Xsara e Renault Laguna.
Sedã Possui três volumes, de duas ou quatro portas. É um tipo
comum, cujo formato a maioria das pessoas distingue
facilmente. É composto pelo motor, habitáculo dos passageiros
e porta-malas, sendo cada área bem definida. A linha que define
a dianteira é semelhante ou igual à traseira. O compartimento
traseiro é externo ao habitáculo e sua tampa não inclui o vidro
traseiro. Alguns dos exemplos são: Toyota Corolla, Honda
Civic, Ford Fusion, Volkswagen Jetta, Fiat Siena e Chevrolet
Vectra.
142
Cupê (Cupê) É uma das versões que possui o maior número de
interpretações. Oficialmente, o que difere um cupê de um
hatchback ou de um fastback é o volume interno. De acordo
com a Sociedade dos Engenheiros Automotivos (SEA), o que
define um cupê é o carro de teto rígido com menos de 0,93 m³
(934 litros) de espaço interno. De maneira sucinta, são os carros
com denotação esportiva, de duas portas e três volumes, com o
teto baixo e coluna traseira inclinada. Bons exemplos: Porsche
356, 911 e Maserati Coupé.
Conversível De uma forma geral, é todo carro com capota de lona ou rígida
escamoteável. São os modelos com para-brisa fixo e capota
dobrável que, quando fechada, deixa o carro com as linhas de
um cupê. Ou seja, "convertido" em sua versão tradicional. Bom
exemplo é o Peugeot 308 CC.
Cabriolet É apontado pela indústria automobilística como a versão que
designa vários tipos de conversíveis, mas é mais aplicado a
veículos derivados de cupês, com dois ou quatro lugares e com
santantonio, seja rígido ou de levantamento automático.
Exemplo: Mercedes CLK Cabrio.
Targa É o conversível com teto rígido – metálico. Geralmente é uma
área quadrada removível logo acima dos ocupantes. É uma
terminologia empregada inicialmente pela Porsche.
Praticamente não se modifica as linhas gerais do carro. Os
exemplos mais conhecidos são o Porsche 911 Targa, o Miura
Targa e o Pontiac TransAm Targa.
Roadster É um carro projetado para uso rotineiro nas estradas. Possui
assento para apenas duas pessoas, que ficam recuadas até a
altura do eixo traseiro. A dianteira é bem pronunciada e a
predominância é puramente esportiva. Conta com dois lugares e
santantonio. Os exemplos clássicos nos dias de hoje são o Audi
TT Roadster e o BMW Z4.
Spider É uma das versões preferidas pelas marcas italianas. São
conversíveis, parecidos com roadsters, mas que levam mais dois
passageiros. Exemplo: Maserati Spider e Alfa Romeo Spider.
143
Perua (station
wagon),
É derivada dos hatchbacks, sedãs, fastbacks ou até mesmo
cupês. Podem ter três ou cinco portas. É conhecida como carro
família e basicamente tem o habitáculo dos passageiros
estendido até o porta-malas. A tampa da mala envolve a janela
traseira e a capacidade de bagagem é muito maior. Os modelos
no mercado possuem diversas denominações: Fiat Palio
Weekend, Volkswagen Parati, Audi Avant, Xsara Break, BMW
Touring, etc.
Minivan É conhecida como veículo monovolume, pois o compartimento
do motor, a cabine e o porta-malas formam um único volume.
No exterior, é chamada de MPV (Multi Purpose Vehicle –
Veículo de Múltiplos Propósitos). É um carro versátil, que está
situado entre as peruas e as vans. Contudo, as minivans não
costumam ser maiores que as peruas, uma vez que
compartilham a mesma plataforma. Dentre as características
básicas estão a posição de dirigir mais alta e uma extensa
possibilidade de configuração dos bancos. Exemplos: Renault
Scénic, Chevrolet Zafira, Mercedes Classe A e Citroën Picasso.
Van É projetada para carregar o maior número possível de pessoas.
Varia em tamanho e forma, mas geralmente conta com
carrocerias que priorizam o aproveitamento do espaço em
detrimento do estilo. Tem teto alto e amplo espaço interno.
Melhores exemplos: Kia Besta, Fiat Ducato, Mercedes-Benz
Sprinter e Volkswagen Kombi, pioneira nesse segmento.
Furgão É parecido com a van, mas com foco no transporte de carga.
Normalmente tem o habitáculo separado da carga. O exemplo
mais popular é o Fiat Fiorino. Outros são: Fiat Doblò, Peugeot
Boxer, Fiat Ducato.
Utilitário esportivo
(SUV - Sport Utility
Vehicle)
É uma espécie de perua derivada de uma picape. Apesar de
atualmente todos os carros 4x4 com características esportivas
serem enquadrados nesse segmento, ele engloba carros grandes,
sofisticados, de aparência robusta e, muitas vezes, com preço de
venda elevado. Possui bom desempenho fora-de-estrada, motor
potente e diversos itens de luxo. Porsche Cayenne, BMW X5,
Mercedes-Benz ML, Jeep Cherokee, Nissan Pathfinder e Pajero
Full são exemplos conhecidos.
144
Jipe
É um veículo dotado de tração nas quatro rodas com
desenvoltura para enfrentar terrenos ruins e acidentados.
Inicialmente destinado ao uso militar e fabricado pela marca
Willys, o carro ficou conhecido como General Purpose Vehicle
– veículo para uso geral, ou GP- "gee-pee" (soletrando em
inglês). Dessa expressão é que surgiu o Jeep, aportuguesado
para jipe. Exemplos: Troller T4, Jeep Wrangler, Toyota
Bandeirante e Land Rover 110.
Crossover É basicamente o termo a se aplicar a qualquer carro urbano com
características, sejam funcionais ou decorativas, de veículos off-
road. É um modelo que está se tornando comum no mercado
brasileiro, porém com outro conceito. Originalmente, era para
ser um veículo com carroceria enquadrada entre o utilitário
esportivo e a perua, como por exemplo, o Subaru Outback, o
Mitsubishi AirTrek e o Nissan Murano, mas o termo passou a
designar carros com pequenas modificações, com certo ar
aventureiro. Bons exemplos são Palio Adventure e o
Volkswagen Crossfox.
Picape
(Caminhonete)
É um veículo de transporte de carga em compartimento aberto.
O termo é derivado da palavra inglesa "pick-up" – carregar em
português. As picapes são basicamente compostas por uma
cabine com dois lugares (ou cabine duplas, para cinco pessoas)
e uma grande caçamba para cargas. Exemplos: Ford F250, Ford
Courier, Fiat Strada e Chevrolet Montana.
Limusine É um carro longo, de alto luxo e frequentemente dirigido por
um chofer (motorista). Conta com espaço para, no mínimo, seis
pessoas em um habitáculo diferente do motorista. No interior,
tem diversos itens de conforto, entre os quais não pode faltar o
frigobar.
145
ANEXO C
Tabela de Especificação de Tamanhos de fio
WECO©
146
147
ANEXO D
Tabela de Especificações de chapas de aço laminadas a frio
148
Tabela retirada do sitio Ferraço Indústria e Comércio Ltda., 2013.
Bitola – GSC Espessura (mm) Peso (Kg/m²)
30 0,30 2,40
28 0,38 3,04
26 0,45 3,60
24 0,60 4,80
22 0,75 6,00
20 0,90 7,20
19 1,06 8,48
18 1,20 9,60
16 1,50 12,00
14 1,90 15,20
13 2,25 18,00
12 2,65 21,20
149
ANEXO E
Estudo Antropométrico do IBGE (2008-2009)
Dados amostrais e estimativas populacionais das medianas de altura e
peso da população, por sexo segundo a idade e os grupos de idade
Brasil – período 2008-2009
150
151
ANEXO F
Tabela com estimativas em percentual da faixa da população brasileira
que está com sobrepeso tanto nas capitais quanto no país
REVISTA VEJA – 10/04/2012
152
153
ANEXO G
Cartaz referente ao uso correta do Air Bag frontal
DENATRAN
154
155
ANEXO H
Ilustração referente à alguns adicionais de segurança no Carro Smart
Fortwo
SMART ELETRIC DRIVE, 2013
156