VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (Parte 14) — SOBREALIMENTAÇÃO (COMPRESSOR E TURBOCOMPRESSOR — CONTINUAÇÃO)

MEDIOCRIDADE ATIVA É UMA MERDA.

Em poucas palavras, a sobrealimentação, principal responsável pelo downsizing dos motores, consiste em forçar a entrada de mais oxigênio na câmara de combustão. Esse efeito pode ser obtido através do aproveitamento dos gases expulsos da câmara no ciclo de descarga (ou seja, usando uma energia que seria desperdiçada) ou “pegando carona” na rotação do virabrequim (através de um sistema de polias e correia que rouba potência do motor para fazer o motor gerar mais potência). Tanto num caso como no outro, propulsores de capacidades cúbicas reduzidas geram mais torque e potência (conforme o ajuste da pressão do compressor, o ganho de potência pode variar de 50% à 300%), consomem menos combustível e poluem menos a atmosfera.

Observação: Ao nível do mar, 23,14% da massa do ar atmosférico é composta de oxigênio. Para conseguirmos mais massa para o mesmo volume de ar, de duas uma: ou reduzimos a temperatura, ou aumentamos a pressão. Reduzir a temperatura de admissão de forma que os ganhos sejam significativos requer um equipamento de grande porte e alto custo. Além disso, temperaturas muito baixas comprometem a vaporização e consequente a homogeneidade da mistura — é isso que acontece com nossos carros nas manhãs frias de inverno, quando o motor demora a “pegar” e engasga até a temperatura normal de funcionamento ser alcançada. Portanto, a solução mais viável é aumentar a pressão, e é aí que entram os compressores. Em linhas gerais, eles comprimem o ar que está sendo admitido e o enviam para os cilindros com maior densidade, permitindo que mais combustível seja injetado e mais potência seja gerada. 

A ideia da sobrealimentação surgiu no século XIX, mas foi somente em 1905 que o suíço Alfred Büchi descreveu o turbo, em sua patente, como “uma máquina reciprocante na qual a energia cinética dos gases de escape moveria um eixo ligado a uma turbina, que serviria como pré-compressor para o ar admitido pelos cilindros” — aliás, uma definição exata de como funcionam os turbocompressores atuais.

Inicialmente, o sistema era usado apenas em motores de grande deslocamento volumétrico, como os de navios, trens e aviões — nestes últimos, além de aumentar a potência, o turbo minimizava os efeitos da rarefação do ar em grandes altitudes. Na indústria automobilística, depois de estrear em motores a diesel de caminhões, essa inovação chegou às pistas quando a Cummins inscreveu nas 500 Milhas de Indianápolis um carro com motor turbodiesel (ele não venceu a prova, mas percorreu todas as 500 milhas sem parar nos pitstops). Nos veículos de passeio, o primeiro modelo “turbinado” foi o Chevrolet Corvair Monza Spyder, cujo flat-6 de 2.4 litros, auxiliado pelo turbocompressor, produzia 151 cv.

Se fôssemos detalhar o funcionamento do compressor mecânico e do turbo, jamais terminaremos esta sequência de postagens. Então, resumindo a história em poucas palavras, o compressor mecânico fornece torque de forma mais linear do que o turbo, além de não estar sujeito ao turbo lag — “atraso” decorrente do tempo que a turbina demora para “encher” e gerar pressão positiva no coletor de admissão, e que pode culminar com um indesejável tranco.

Observação: A última vez que eu ouvi falar em compressor mecânico em veículos nacionais foi quando a Ford lançou o Fiesta 1.0 Supercharger, em 2002, com um compressor mecânico que aumentava sua potência de 65 cv para 95 cv a 6.000 rpm, e o torque, de 8,9 kgfm a 3.650 rpm para 12,6 kgfm a 4.250 rpm. Se na versão aspirada o carrinho demorava 18,2 segundos para ir de 0 a 100 km/h e atingia 150 km/h de velocidade máxima, na Supercharger ele alcançava 100 km/h em 13 segundos e atingia respeitáveis 176 km/h de velocidade máxima. Todavia, devido ao tamanho avantajado do compressor mecânico e o estresse a que o motor era submetido pelo uso de correia e polias levaram a Ford a abandonar o Supercharger. Hoje em dia, esses compressores são usados apenas em motores grandes, como os V8 5.0 e V6 3.0 da Jaguar Land Rover, o V8 6.2 LT4 do Chevrolet Camaro e o V8 5.0 do Mustang Shelby, cujo público alvo prioriza o desempenho sem se preocupar com custo e consumo mais elevados.

Voltando ao downsizing, a combinação da injeção direta com a sobrealimentação permitiu o desenvolvimento de motores mais econômicos e capazes de entregar torque constante a partir de baixíssimas rotações. Nos modelos com turbo nativo (ou seja, instalado “de fábrica”), nem se ouve mais o tradicional “espirro” produzido pela válvula de alívio da pressão quando se tira o pé do acelerador, pois o excesso de ar é redirecionado para o coletor de admissão ou para o filtro de ar. Por outro lado, o indesejável turbo lag, continua presente, razão pela qual algumas montadoras vêm optando pelo turbo elétrico, como é o caso da Audi com o SQ7 e-turbo (foto).

No turbo convencional, o movimento da turbina (caixa quente), que é acionada pelos gases provenientes do coletor de escape do motor, é transferido por um eixo a um compressor (caixa fria), o que aumenta a pressão do ar (ar limpo) que entra no coletor de admissão. O problema é que em baixas rotações o gases são insuficientes para alimentar satisfatoriamente o compressor, e assim se dá o turbo-lag.

No turbo elétrico, em vez da caixa quente acionada pelos gases, um motor elétrico faz funcionar o compressor (independentemente da rotação do motor) que trabalha em conjunto com outros dois turbocompressores convencionais, um de baixa pressão e outro de alta pressão. O primeiro fôlego é dado pelo e-turbo, que atua em regimes de giro baixos e médios. Quando os gases resultantes da explosão da mistura ar-combustível passam a acionar plenamente os turbos convencionais, o e-turbo aproveita fluxo de ar que passa por ele para gerar energia elétrica, aumentando a eficiência do motor de 15% a 20%.

Observação: O e-turbo é um voraz consumidor de energia. Em momentos de pico, ele necessita de até 7 kW (equivalente a 5 secadores de cabelo ligados ao mesmo tempo), potência que, num sistema convencional de 12 V, precisaria de 583 A para ser gerada. Assim, a Audi optou por vincular a turbina a um sistema de 48 V, que gera a mesma potência com apenas 145 A. A energia recuperada pelo e-turbo vai para uma bateria dedicada, mas pode ser aproveitada pelo sistema de 12 V que alimenta o restante do veículo com o auxílio de um conversor.

O deslocamento volumétrico do motor é apenas um dos responsáveis pelo torque e potência que ele produz, e a sobrealimentação é apenas uma das maneiras de se obter esse resultado. Outra opção que merece algumas linhas é a sobrealimentação química, como é o caso do “Nitro”, que é usado para gerar mais em provas de arrancada e de velocidade.

O processo consiste em injetar óxido nitroso (N₂O) na corrente de admissão — quando aquecido a aproximadamente 300°C, o “gás do riso” sofre a dissociação de suas moléculas e libera oxigênio (que representa 36% da sua massa). Somado ao combustível extra injetado, esse aumento de oxigênio faz com que a combustão da mistura comprimida pelo pistão gere mais energia. E como está liquefeito sob pressão dentro de uma garrafa, esse gás muda de estado e sofre uma queda sensível de temperatura ao passar pelo difusor e encontrar uma pressão ambiente muito mais baixa. Com isso, todo o fluxo admitido também sofre resfriamento, e o resultado é um considerável aumento de densidade. E como a densidade está diretamente ligada ao ganho de potência...

Para desespero dos puristas, os enormes V8 de antigamente deram lugar aos V6, e estes vem sendo progressivamente substituídos por propulsores de 4 ou 3 cilindros, com cilindradas de 1000 CC a 1.600 CC, mas com torque e potência de sobra, maior economia de combustível e menor emissão de poluentes.

Dúvidas? Escreva. A sessão de comentários está aí para isso mesmo.

VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (Parte 12) — DOWNSIZING

Vimos que torque é trabalho e potência é a rapidez com que esse trabalho é realizado. Vimos também que essas grandezas são expressas, respectivamente, em kgfm e cv nas fichas técnicas dos carros nacionais, e que o deslocamento volumétrico do motor não é o único responsável pela quantidade de torque e potência que ele é capaz de produzir. Agora, veremos o que significa “downsizing”.

Numa tradução livre, o termo downsizing designa “encolhimento” e comumente utilizado em relação a redução de pessoal ou de custos no mundo empresarial. No âmbito da indústria automotiva, ele tem a ver com a redução no tamanho dos motores (número de cilindros, deslocamento volumétrico, etc.) sem perda de desemepenho. Assim, os gigantescos V8, como os que marcaram presença no Brasil com o Ford Maverick GT e o Dodge Charger R/T, por exemplo, vêm sendo aposentados e substituídos por propulsores de 4 e até 3 cilindros.

O deslocamento volumétrico do motor (também chamado de clindrada ou capacidade cúbica) é determinado pelo número de cilindros e pelo diâmetro e curso dos pistões. Tradicionalmente, maior deslocamento garantia mais torque e potência, mas a evolução tecnológica vem permitindo que motores com menos cilindros e capacidades cúbicas mais reduzidas tenham desempenho equivalente ao de seus irmãos maiores, mas gastando menos combustível e despejando menos poluentes na atmosfera.

Com 8 cilindros em V e 4.945 cm³ de cilindrada, o motor do Maverick GT produzia (e ainda produz, porque há remanescentes ativos e operantes) 197 cv a 4.600 rpm e torque de 39,5 kgfm a 2.400 rpm, levando os 1.400 kg do sedã esportivo a 100 km/h em 11 segundos e à velocidade máxima de 182 km/h. O consumo urbano o fabricante era de 4,5 km/l (de acordo com o fabricante), mas eu me lembro de ter gasto meio tanque para ir do bairro da Liberdade a Osasco e voltar de lá até o Aeroporto de Congonhas. Tudo bem que era de madrugada, a ideia era testar os limites do carro e aproveitar a Marginal Pinheiros, que naquela época não estava apinhada de radares fotográficos. Portanto, o trajeto não foi feito exatamente devagar, mas o fato é que o consumo daquela barca era assustador! Mesmo assim, para quem gosta do riscado não há nada como o ronco feroz de um V8.

Observação: A inscrição “302-V8” que se vê no paralama dianteiro do Maverick que ilustra esta postagem expressa a “cilindrada” do motor em polegadas cúbicas (padrão de medida utilizado nos EUA). Conforme já vimos, a cilindrada corresponde o volume da mistura ar-combustível que os cilindros admitem. Para converter o padrão norte-americano ao utilizado no Brasil (e em diversos países), basta multiplicar o valor em polegadas cúbicas pela constante 16,375. Assim, 302 x 16,375 = 4.945,25, valor que, em números redondos, corresponde ao 5.0 do propulsor do Maverick V8.

Contemporâneo do Maverick, o Fusca 1300, com seu motor boxer de 4 cilindros e 1.298 cm³, dispunha de 46 cv cv a 4.600 rpm e 9,1 kgfm a 2.800 rpm para empurrar seus 800 kg, e levava intermináveis 40 segundos para alcançar 100 km/h (quase a sua velocidade máxima). Tamanha lerdeza não se refletia na economia de combustível (não para os padrões atuais), pois o carrinho bebia um litro de gasolina a cada 7 km (trajeto urbano). A título de comparação, o VW UP! Cross 1.0 TSI, com motor de apenas 3 cilindros e 999 cm³, conta com 105 cv a 5.000 rpm e 16,8 kgfm a 1.500 rpm para levar seus 920 kg a 100 km/h em 9 segundos. Sua velocidade máxima é de 184 km/h e seu consumo urbano, de 14 km/litro.

O grande responsável por esse “prodígio de magia” é a sobrealimentação, velha conhecida dos aficionados por velocidade — quem não se lembra do icônico Porsche 911 Turbo, lançado nos anos 1970? Para entender melhor o que veremos na próxima postagem, clique aqui e relembre como funciona um motor de combustão interna do ciclo Otto.

Bom final de semana a todos e até segunda.

VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (Parte 11)

TUDO DEVE SER FEITO O MAIS SIMPLES POSSÍVEL, MAS NÃO MAIS SIMPLES QUE ISSO.

Vimos que a potência do motor — medida em cavalos vapor (cv), cavalos de força (hp, do inglês horse-power) ou quilowatts (kW) — é responsável por fazer o veículo ganhar velocidade, enquanto o torque — expresso em quilogramas-força/metro (kgfm) ou em Newtons-metro (Nm) —, por entregar a força. Volto a frisar que isso é trocar em miúdos uma penca de conceitos um tanto complicados, mas está de bom tamanho para o fim que se destina, qual seja inteirar o leitor leigo no assunto de uma forma simples e de fácil compreensão.

Como também já vimos, o torque, multiplicado pelas rotações do motor (rpm), resulta na potência, ou seja, na quantidade de energia gerada num determinado espaço de tempo. No caso de veículos de passeio, o tamanho da  “cavalaria” é vista como referência primária de desempenho, mas, na prática, o que voga é a relação “peso-potência”.

Observação: Como os fabricantes não costumam incluir essa informação no manual do proprietário, você terá de dividir o peso do veículo em ordem de marcha pela potência máxima que seu motor desenvolve (e o mesmo vale para o torque). 

Tanto o torque quanto a potência crescem à medida que a rotação aumenta, atingem o ápice num determinado regime e declinam a partir daí. Mas suas “curvas” não só são diferentes entre si, mas também variam significativamente de um veículo para outro, de acordo com o projeto a partir do qual o motor foi desenvolvido. No Corolla 2.0 (usado como exemplo no post do último dia 12), a potência máxima (de 154 cv no álcool) é obtida a 5.800 rpm, e o torque máximo (cerca de 20 kgfm), a 4.800 rpm. Isso é suficiente para o porte desse modelo (que não tem pretensões esportivas), mas, acredite, é  mais divertido dirigir um VW Polo 1.0 TSI flex (turbo) de três cilindros, que pesa 30% menos, dispõe de generosos 128 cv a 5.500 rpm e conta com os mesmo 20 kgfm de torque, só que a partir das 2.000 rpm. 

No que concerne às unidades de medida da potência automotiva, “cv” remete a “cheval vapeur” (cavalo vapor em francês), e corresponde ao “ps” alemão (de pferdestärke). Ambos expressam a potência segundo a norma alemã DIN 70020. Já o hp” (de horse-power, ou cavalo de força em inglês) — unidade definida pelo escocês James Watt — expressa a potência necessária para erguer 75 kg (quilogramas) a 1 m (metro) de altura em 1 s (segundo).

Observação: Note que o hp é medido no eixo motor, com todos os acessórios necessários para ligá-lo e fazê-lo funcionar autonomamente. O bhp — de brake horse-power —, aferido segundo as (hoje obsoletas) normas americanas SAE J245 e J1995, permitia a retirada de filtro de ar, alternador, bomba de direção hidráulica e motor de partida, além de admitir o uso de coletores de escape dimensionados. Por dar uma ideia de maior potência, essa nomenclatura foi largamente utilizada pelas montadoras.

O W (ou kW) é a unidade padrão do sistema nacional de unidades (SI), definida pela Organização Internacional para Normatização (ISO) segundo as normas ISO 31 e ISO 1000. Nas fichas técnicas divulgadas pelas montadoras, o kW é usado pelas marcas de origem alemã, ao passo que fabricantes ingleses e americanos preferem o hp, e os italianos e franceses, o cv. No Brasil, a maioria das marcas (independentemente da origem) converte suas fichas técnicas para o cv, mas é bom ficar atento à equivalência real entre as medidas: 1 hp corresponde a 745,7 W ou 0,7457 kW, e 1 cv (ou 1 ps), a 0,7355 kW. A diferença é inexpressiva em motores de pouca potência (80 hp, por exemplo, correspondem a 81,109 cv), mas os 430 kW do motor V8 do Mercedes AMG Coupé equivalem a 577 hp ou 585 cv. Para evitar enganos, converta a potência em kW para hp ou cv com o auxílio de uma calculadora ou recorra a um conversor de potências online (como o do WebCalc).

Para aproveitar a força do motor numa arrancada, deve-se engrenar a primeira marcha, acelerar até que o ponteiro do contagiros indique 1.500 rpm acima do regime de torque máximo, e só então liberar o pedal da embreagem. Caso a ideia seja testar a capacidade de aceleração, continuando fundo e troque as marchas sempre no regime de potência máxima (mas tome cuidado com os radares). 

Note que isso se aplica a veículos com câmbio manual, pois nos automáticos sem launch control não há como elevar o giro do motor antes de liberar o pedal da embreagem (até porque esse pedal não existe). Modelos mais potentes e com torque abundante em baixas rotações chegam a “cantar pneu” quando acelerados a fundo na arrancada, mas os mais limitados, com torque disponível apenas em rotações elevadas, costumam ser “chochos”, sobretudo se a transmissão for do tipo CVT (Continuosly Variable Transmission), que varia as relações de marcha continuamente. 

Embora essa tecnologia seja referência em economia de combustível, não há nada melhor que o tradicional sistema de engrenagens para garantir arrancadas com prontidão. Mas isso deve mudar em breve, pois a Toyota criou um novo sistema que reúne o melhor dos dois conceitos: um CVT equipado com uma engrenagem acionada em velocidades baixas. 

O Direct Shift-CVT funciona como os demais CVTs, variando continuamente as relações graças a duas polias interligadas por uma correia que mudam de diâmetro constantemente. A diferença, nesse caso, é que as polias só entram em ação depois que o carro embala. Isso significa que, com o auxílio da engrenagem, as arrancadas são bem mais ágeis do que nos automáticos e automatizados em geral. 

A empresa não informa de quanto seria o benefício dessa tecnologia, mas diz que vai utilizá-la nos próximos lançamentos da marca desenvolvidos sobre a plataforma TNGA, entre eles a futura geração do Corolla, que deve chegar ao mercado em 2020.

Amanhã a gente continua. 

VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (Parte 9) — SOBRE TORQUE E POTÊNCIA

IMAGINAÇÃO É A INTELIGÊNCIA SE DIVERTINDO.

Ontem, 13, foi a segunda terça-feira de novembro, dia de Patch Tuesday da Microsoft. O problemático update de outubro (build 1809) não foi incluído (felizmente; se é para ter problemas, melhor ficar com a versão 1803 até que a mãe da criança dê seu jeito). Na minha máquina, o patch KB4467702 entrou liso feito quiabo, a exemplo de uma atualização do Adobe Flash Player. A ferramenta de remoção de software malicioso também rodou sem novidades. Desejo a mesma sorte a todos.

Abastecer um veículo Flex com etanol traz benefícios que transcendem a economia e o desempenho (o álcool custa mais barato e gera mais torque e portência). Mas nem tudo são flores nesse jardim. Antes de detalhar isso melhor, porém, é preciso preencher algumas lacunas que ficaram em aberto ao longo dos capítulos anteriores. Acompanhe.

Numa definição não muito exata do ponto de vista técnico, mas adequada aos propósitos desta postagem, a potência — que é medida em cavalos vapor (cv) cavalos de força (hp, do inglês horse-power) ou quilowatts (kW) — é responsável por fazer o veículo ganhar velocidade, ao passo que o torque — expresso em quilogramas-força/metro (kgfm) ou em Newtons-metro (Nm) —, por entregar a força.

Para fugir das intrincadas fórmulas que aprendemos no colégio e esquecemos logo após o vestibular, troquemos isso em miúdos: levar algo de um ponto a outro é trabalho, e torque representa trabalho, embora seja uma força com tendência a girar objetos (apertar as porcas da roda do carro é um bom exemplo: ao aplicar uma determinada força na chave de rodas, você cria o torque necessário para rosquear a porca no prisioneiro). Já a potência tem a ver com a rapidez com que esse trabalho é realizado (veículos mais potentes alcançam velocidades mais elevadas e se deslocam de um ponto a outro mais rapidamente do que os menos potentes).

Conforme vimos no capítulo anterior, o motor desenvolve sua potência máxima em regimes de giro elevados — entre 5.000 e 7.000 rotações por minuto nos carros de passeio, mas que chegam a 15.000 rpm nos bólidos de F1 —, ao passo que o torque máximo tende a surgir regimes inferiores — o que é bom: quanto menor o regime de giros em que ele é produzido e mais plana for sua “curva”, tanto melhor (vide figura que ilustra esta postagem).

Para não abrir mais uma lacuna a ser preenchida mais adiante, lembro que o torque costuma ser associado à arrancada, e a potência, à velocidade, embora ambos sejam produzidos pela combustão, aumentem conforme o giro do motor se eleva e atuem em conjunto durante todo o tempo em o veículo é utilizado. O fato de o torque máximo surgir em regimes inferiores ao da potência máxima se explica pela distância horizontal das bielas, que varia de acordo com sua posição em relação ao virabrequim. Com isso, o torque também varia, já que ele é o produto da força pela distância. Note que, com o pistão no ponto mais alto do ciclo e a biela alinhada verticalmente com o centro do virabrequim, nenhum torque é gerado — seria como posicionar a chave de roda na vertical e subir em cima dela; ainda que você conseguisse se equilibrar, a porca não se soltaria, pois o torque só se manifesta quando a força atua numa alavanca perpendicular ao eixo.

A potência, por ser associada à velocidade máxima, é usada como referência primária da eficiência do motor (isso nos veículos de passeio; nos ônibus e caminhões valoriza-se mais o torque — que  costuma ser mais abundante nos motores do ciclo Diesel, além de surgir em rotações mais baixas que nos do ciclo Otto. A título de ilustração, um motor diesel de 12 litros produz 400 cavalos (quase a mesma potência do motor V8 a gasolina de um Ford Mustang preparado), mas gera incríveis 228 kgfm de torque a 1.200 rpm, enquanto o Mustang entrega “apenas” 48,9 kgfm a 5.600 rpm.

O torque é expresso em Newtons-metro (Nm) ou em Quilogramas-força x metro (kgfm ou m.kgf). 1 Nm corresponde ao torque produzido por 1 N de força aplicada a 1 m de distância do ponto de rotação, e equivale a aproximadamente 0,10 kgfm. Para entender isso melhor, pense na chave de rodas do nosso exemplo: quanto maior for seu braço, menor será o esforço (torque) necessário para girar a porca.

Motores de combustão interna (como os que equipam a maioria dos nossos veículos) transformam a energia calorífica gerada pela queima da mistura ar-combustível na energia mecânica produzida pelo movimento descendente do pistão. Em outras palavras, a força (torque) resultante da explosão é transmitida pela biela ao virabrequim, que a transmite, através do volante, ao câmbio (através da embreagem ou do conversor de torque, conforme o caso), que a desmultiplica e repassa ao diferencial, que faz girar as rodas motrizes (veja isso em detalhes nesta postagem).

Para não encompridar demais este texto, trataremos das unidades de potência na próxima postagem. Bom feriadão a todos.

EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA – DO FORD T AO CARRO VOADOR

É BEM MAIS FÁCIL SUPORTAR A CÓLICA ALHEIA.

O motor a vapor foi inventado em meados do século XVIII e no início de 1800 já andavam pelas “ruas” os precursores dos carros de hoje em dia, embora o Benz Patent-Motorwagen (ilustração à esquerda), lançado em 1886, seja considerado como o primeiro “automóvel contemporâneo” ─ isto é, concebido para receber um motor de combustão interna (veja mais detalhes sobre essa tecnologia nas minhas postagens de 21 e 22 de setembro de 2009). No entanto, foi somente em 1913 que Henry Ford concebeu sua primeira “linha de montagem”─ tida e havida como marco de referência para os métodos de produção em série no mundo ─, e assim passou a produzir mais veículos em menos tempo e a um custo inferior (em relação à montagem convencional de um carro por vez), realizando seu sonho de motorizar o público em geral.

Observação: A produção do Modelo T atingiu o recorde (para a época) de um veículo completo a cada 10 segundos por dia de trabalho ─ ou dois milhões de veículos por ano, vendidos à US$ 260 ─ permitindo à empresa pagar a seus funcionários um salário mínimo de US$ 5/dia.

Muita água rolou sob a ponte desde então, mas vou poupar os leitores dos detalhes e frisar somente que a evolução tecnológica no último século nos trouxe literalmente ao limiar do futuro. E se você ficou decepcionado por termos termos “virado” o milênio

sem carros voadores como os da Família Jetson (ilustração à direita), saiba que estamos quase lá. Note que eu não estou falando de carros que “voam baixo” ─ termo que se popularizou para designar veículos extremamente velozes, como a Bugatti Veyron 16.4 SS (0-100 Km/h em 2,2s e vel. máxima de 431 Km/h) ou a Porsche 911 GT2 Turbo 1200 (0–100 Km/h em 2,8s e vel. máxima de 414 Km/h) ─, mas que voam de verdade, como o protótipo Flying Roadster, da AEROMOBIL, que atinge 160 Km/h de velocidade máxima rodando como automóvel convencional e 200 Km/h no “modo avião”. A decolagem se dá a 130 Km/h e exige 200 metros de pista livre; para o pouso, bastam 50 metros, e a autonomia (692 km) permite ir do Rio (RJ) a Curitiba (PR) ─ não deixe de assistir ao vídeo abaixo, que é simplesmente imperdível.

Mas não é só nos ares que avanços tecnológicos extraordinários dão o ar de sua graça: já faz alguns anos que o GOOGLE vem testando um carro que substitui o motorista humano por um correspondente robotizado. Com ele você pode ─ ou poderá em breve ─ se deslocar pela cidade ou viajar para a praia ou para a montanha, por exemplo, apreciando a paisagem, lendo um bom livro ou mesmo tirando uma revigorante soneca. O veículo ainda não está disponível comercialmente, mas já comprovou ser funcional, pois rodou com segurança por mais de 225 mil km, tanto nas espaçosas estradas californianas, quanto nas ruas estreitas de São Francisco, além de subir e descer serras sinuosas, tanto de dia quanto à noite.

Observação: Para se deslocar com segurança o Self-drive Car depende de uma série de equipamentos, dentre os quais três antenas de radar na frente e uma na traseira. Elas criam um mapa tridimensional ao redor do veículo, permitindo ao computador apurar as informações com ajuda do GPS (em trechos mapeados pelo Google Maps), câmeras de vídeo com sensores infravermelhos, acelerômetros e um scanner giratório instalado no teto, que “enxerga” objetos a uma distância de até 60 metros, tanto adiante quanto atrás ou dos lados. Assim ele acelera, freia, faz curvas, estaciona, para em faixas de pedestres e obedece a sinais de trânsito de forma totalmente automática, embora tenha problemas ─ já em fase de correção ─ para identificar buracos (nossa ruas e estradas mal sinalizadas e esburacadas seriam) um desafio interessante!) e acessar rodovias no modo autônomo, devido à sensível e repentina variação de velocidade.

Talvez nossas “carroças” não sejam mais tão rudimentares quanto eram na era pré-Collor ─ já temos modelos intermediários com sofisticações dignas de topo de linha, dentre as quais freios ABS com EBD, controle de tração e estabilidade e transmissão automatizada de dupla embreagem, p. ex. ─, mas ainda pagamos muito caro por elas. Enquanto isso, na Europa e nos EUA as novidades campeiam soltas. A Ford lançou na Europa um sistema inovador que ajuda a evitar acidentes e, de quebra, multas: um limitador inteligente de velocidade, composto por uma câmera instalada no para-brisa que reconhece os sinais de trânsito e ajusta automaticamente a velocidade aos limites da via. Claro que o veículo responderá normalmente se o motorista resolver pisar fundo, mas o sistema emitirá um alerta sonoro dando conta do abuso . Coisas de além-mar que um dia cá hão de chegar.

Um ótimo dia a todos e até mais ler.

TRANSMISSÃO MANUAL, AUTOMÁTICA OU AUTOMATIZADA (continuação)

Se quiser derrubar uma árvore na metade do tempo, passe o dobro do tempo amolando o machado.

A função da embreagem (figura à esquerda) é acoplar ou desacoplar dois sistemas rotativos distintos (o motor e o câmbio, no caso do automóvel), permitindo-lhes girar em conjunto, separadamente, ou em rotações diferentes.

O modelo utilizado nos veículos com câmbio manual é acionado pelo motorista através de um pedal que leva o garfo a pressionar o rolamento de encosto contra a mola-diafragma do platô, liberando o disco de fricção. Conforme o pedal é liberado, dá-se o efeito inverso – ou seja, o platô volta a pressionar o disco contra o volante, elevando gradualmente a rotação do motor até igualá-la à do eixo piloto.

Observação: Uma das maiores dificuldades dos motoristas iniciantes é conciliar a aceleração com a pressão no pedal da embreagem, de maneira a aproveitar o efeito de "patinagem" ao manobrar ou quebrar a inércia – notadamente em aclives – sem deixar o motor "morrer" ou fazer o veículo sair aos solavancos.

Já ao sistema de transmissão (câmbio/diferencial) compete desmultiplicar a rotação proveniente do motor e repassá-la às rodas motrizes sob a forma de torque ou potência, conforme as exigências do veículo a cada momento (mais detalhes no post de  28/09/09). A primeira etapa desse processo cabe ao câmbio (figura ao lado), cujo sofisticado conjunto de eixos, engrenagens, garfos e luvas de engates produz as diversas relações (marchas) que o motorista seleciona manualmente através da alavanca de mudanças.

Observação: Para facilitar o entendimento, vamos equipar nossa hipotética bicicleta da postagem anterior com um câmbio simples, de três velocidades, no qual um atuador (trambulador) ligado por cabo a uma alavanquinha presa ao guidão transfere a corrente de uma catraca para outra, a critério do ciclista. Quanto maior a catraca (marchas curtas), menos esforço será necessário para vencer a inércia ou subir aclives acentuados; quanto menor ela for (marchas longas), mais voltas serão completadas pela roda motriz a cada pedalada, permitindo alcançar e manter velocidades elevadas com menos esforço.

A segunda etapa fica por conta do diferencial (vide figura abaixo, obtida do site www.portalsaofrancisco.com.br/), também composto por um rebuscado conjunto de engrenagens – coroa e pinhão, planetárias e satélites – que desmultiplicam (mais uma vez) a rotação proveniente do câmbio e a repassam às rodas motrizes, permitindo que elas girem em velocidades diferentes durante as curvas, quando as rodas "internas" percorrem trajetórias menores do que as "externas".

Observação: Na maioria dos carros fabricados atualmente no Brasil, que têm motor e tração dianteiros, o diferencial fica acoplado à caixa de câmbio; em veículos com motor dianteiro e tração traseira, ele é instalado entre as rodas motrizes e recebe o movimento rotacional transmitido pelo câmbio através de um eixo longitudinal (cardã).

Amanhã a gente conclui; abraços e até lá.

EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA – TRANSMISSÃO MANUAL, AUTOMÁTICA OU AUTOMATIZADA; QUAL A MELHOR?

Não há mal que sempre dure nem bem que nunca termine.

A despeito de ter sido apeado do poder por "suspeitas" de corrupção (que, após treze anos de lulopetismo, parecem coisa de punguista de feira), o autodeclarado "homem macho de colhão roxo" Fernando Collor abriu as importações e pôs fim às reservas de mercado – medidas que, dentre outras coisas, propiciaram a modernização da indústria automobilística nacional.

Embora nossos veículos continuem 30 anos defasados em relação aos modelos internacionais e figurem entre os mais caros do mundo, temos muito a comemorar, começando pela substituição dos arcaicos carburadores pela injeção eletrônica de combustível, passando pela evolução dos deploráveis motores a álcool dos anos 80 para os modelos multicombustível atuais, e prosseguindo com a inclusão de airbags, freios ABS, direção assistida, ar condicionado, trio elétrico, sensor de estacionamento e outros aprimoramentos que hoje contemplam também nos modelos ditos "populares" – ainda que na condição de opcionais e cobrados a peso de ouro.

Igualmente digna de nota é a transmissão automática – desenvolvida, dizem, por dois engenheiros brasileiros –, que caiu de pronto no gosto dos norte-americanos, mas só agora começou a se popularizar entre nós, especialmente depois que as montadoras passaram a oferecer uma opção mais barata, conhecida como transmissão automatizada.

Observação: Tanto as caixas automáticas quanto as automatizadas concedem férias à perna esquerda, pois dispensam o pedal de embreagem, mas as semelhanças terminam por aí, já que cada qual tem vantagens e desvantagens que devem ser levadas em conta quando você for escolher seu próximo carro.

Para facilitar a compreensão do que será visto a seguir, é recomendável reler os posts de 21 e 22 de setembro de 2009, que dão uma boa noção de como funciona um motor de combustão interna (figura ao lado). Em atenção aos comodistas de plantão, relembro a velha analogia entre o motor e a bicicleta, na qual as pernas do ciclista fazem o papel dos pistões; o pé-de-vela, o das bielas, e a coroa, o do volante do virabrequim, que, através da corrente, transmite a força aplicada aos pedais à catraca da roda traseira, pondo a "magrela" em movimento.

Amanhã a gente continua; abraços e até lá.

GOOGLE, PESQUISAS e Humor de sexta-feira

Embora não tenha sido o primeiro e nem seja o único mecanismo de busca disponível na Web, o Google dá de lavada na concorrência e é muito fácil de usar. No entanto, não custa relembrar que:

• Para obter melhores resultados, capriche na ortografia e digite as palavras-chave no singular, com os respectivos acentos gráficos – o sistema se encarregará de oferecer sugestões desconsiderando possíveis erros de digitação e com os termos no plural, além de devidamente acentuados.
• Caso sua pesquisa envolva duas ou mais palavras (ou uma frase inteira, por que não?), colocar o texto entre aspas força o buscador a considerá-los todos, na ordem em que foram inseridos.
• Para ser mais específico, use sinais de adição e subtração (por exemplo, para buscar lojas de informática em Praia Grande, digite Loja +Informática +Praia Grande; para excluir os estabelecimentos localizados naquele município, digite Loja +Informática -Praia Grande).
• Obtenha a definição de um termo qualquer usando o comando define: (como em define: processador, por exemplo). Se quiser restringir a busca a um determinado website, digite o termo-chave seguido de dois pontos e do respectivo endereço (como em segurança:www.fernandomelis.blogspot.com.br).
• Para pesquisar arquivos de formatos específicos, digite a palavra chave seguida de dois pontos e da extensão desejada (como em informática:.pdf).
• Para saber a previsão do tempo, digite weather, dois pontos e o nome cidade (weather:são paulo, por exemplo); para fazer conversões, digite 10 dollar in real, 120 mph to kph ou 40C in F; para fazer contas, digite 20 x 2, 17 / 9, 13 - 5 ou 15 + 17, também por exemplo.
  

Passando agora ao nosso tradicional humor de sexta-feira, resolvi transcrever algumas “pérolas” que encontrei num Blog lusitano de TI (também havia postagens “sérias”, mas essa foi a que mais me chamou a atenção, até porque as ignomínias ficam ainda mais engraçadas no português de Portugal).

Frases de engate dos trolhas(*) – Charme e Sedução – Versão Construção Civil (frases verdadeiras, proferidas de estaleiros espalhados pela nossa nação):

• Tanta carne e eu em jejum.
• Oh filha, anda cá que o pai unta-te.
• Que curvas. E eu sem travões (freios).
• Diz-me quem é a tua ginecologista para eu lhe chupar o dedo.
• Tens uns olhos que,… que,… que te comia a cona (vagina) toda!
• Estás tão boa que te fazia um vestido de saliva.
• Com esse cu, estás convidada a cagar na minha casa (finíssima!)..
• Se cair, já sei onde me agarrar.
• Isso é que são carnes, não as que a minha mãe mete no cozido á portuguesa.
• Com um cu desses, deves cagar bombons.

SE A FRASE DE ENGATE NÃO RESULTA:

• Eu vi logo, gorda como estás é porque não suas muito.
• Olha lá, com menos cu também se caga, sabias?
• Se o teu cu fosse uma torrada tinha que barrar a manteiga com um remo.
• Mau? Mau o quê? Disse algum disparate ou chupas aqui mesmo?

E... A MELHOR DE TODAS!

• Eh, boa!… Dá beijinho ao trolha!

(*) Trolha é colher de pedreiro, mas, por extensão, equivale ao nosso "Peão de Obra".

Bom final de semana a todos.

Torque x Potência

Da mesma forma que a velocidade da CPU não é a única responsável pelo desempenho global de um PC, o deslocamento volumétrico de um motor, por si só, não determina o desempenho de um veículo, razão pela qual é mais do que recomendável analisar as especificações de potência máxima e torque máximo constantes do manual do proprietário.
Para conceituar torque e potência sem recorrer àquelas intrincadas fórmulas que esquecemos tão logo passamos no vestibular, podemos dizer que levar um carro de um ponto a outro é trabalho, de modo que torque representa trabalho – embora seja uma força que tende a girar objetos (apertar as porcas da roda do carro é um bom exemplo; ao aplicar uma determinada força na chave de rodas, você cria o torque que tende a girar a porca sobre o parafuso). Já a potência tem a ver com a rapidez com que o trabalho é realizado (veículos mais potentes alcançam velocidades mais elevadas e se deslocam de um ponto a outro mais rapidamente do que os menos potentes).
É comum associarmos torque com arrancada e potência com velocidade, a despeito de ambas essas variáveis serem produzidos pela combustão, crescerem conforme o aumento das RPM e atuarem em conjunto durante todo o tempo em o veículo é utilizado. O torque tende a “aparecer” num regime de giros mais baixo que o da potência máxima – como a distância horizontal das bielas varia de acordo com a posição em relação ao virabrequim, o torque também varia, pois corresponde ao produto da força pela distância. Com o pistão no ponto mais alto do ciclo e a biela alinhada verticalmente com o centro do virabrequim, nenhum torque é gerado (seria como posicionar a chave de roda na vertical e subir em cima dela; mesmo que você conseguisse se equilibrar, a porca não se soltaria, pois o torque só se manifesta quando a força atua numa alavanca perpendicular ao eixo).
A despeito do que dissemos sobre a performance otimizada dos veículos atuais, motores de grandes cilindradas oferecem mais potência e proporcionam curvas de torque mais “planas” (com força abundante em praticamente todas as faixas de rotação). E ainda que seja possível conciliar potência elevada com torque moderado (proporcional à cilindrada), motores dessa concepção precisam ser mantidos em altos regimes de giro, o que exige frequentes reduções de marchas (para transpor aclives e realizar ultrapassagens, por exemplo).

Observação: O torque é expresso em Newtons-metro ou em Qilogramas-força x metro (1 Nm corresponde ao torque produzido por 1 Newton de força aplicada a 1 m de distância do ponto de rotação, e equivale a aproximadamente 0,10 kgf.m). Já a potência é medida em cavalos vapor: 1 cv corresponde à potência necessária para levantar um peso de 75 kg a uma altura de 1 metro em 1 segundo (portanto, 1 cv = 75 kg.m/s).

A potência (associada à velocidade) costuma ser usada como referência primária nos carros de passeio; em caminhões, ônibus e utilitários assemelhados, é o torque quem “fala mais alto”: um motor diesel de 12 litros, por exemplo, produz “módicos” 400 cavalos, mas incríveis 228 kgf.m de torque a 1.200 RPM; ao passo que um Ford Mustang preparado, ainda que desenvolva a mesma potência, entrega “apenas” 48,9 kgf.m de torque a 5.600 RPM.

Uma boa semana a todos (e salve São Judas Tadeu!).

Automóveis e Evolução (conclusão)

As postagens anteriores deram uma noção elementar sobre o funcionamento dos motores à explosão, embora eu não tenha discorrido sobre os sistemas de alimentação, ignição, lubrificação, arrefecimento e transmissão – cuja abordagem não estava mesmo no programa.
Para concluir esta seqüência e retomar nossos temas habituais, resta mencionar que colocar o motor em funcionamento é atualmente um procedimento simples: quando você “dá a partida”, o pinhão do motor de arranque se acopla à cremalheira do volante e produz um movimento rotacional que é transmitido pelo virabrequim às bielas, forçando os pistões a iniciar seu “vai-e-vem” (para quem não sabe, houve um tempo em que isso era feito “no muque”, com o auxílio de uma manivela). Havendo carga na bateria e combustível no tanque, em poucos segundos o motor dará início às primeiras explosões e irá “ronronar” numa suave marcha lenta (entre 600 e 900 RPM, na maioria dos casos).
Cumpre salientar também que a era dos “motorzões” – herança dos modelos predominantemente norte-americanos que compunham nossa frota até o início da produção nacional – chegou ao final quando a Ford descontinuou a fabricação do Maverick GT e do Landau, e a GM, do Opala 250-S de 6 cilindros. Não obstante, quem tem pretensões esportivas e predileção paixão por velocidade não ficou no prejuízo: a concepção avançada e a tecnologia embarcada nos carros atuais garantem excelente performance, além de economia de combustível e redução de poluentes (mesmo assim, muita gente ainda se “arrepia” ao ouvir o ronco possante de um V8).
Voltando ao exemplo utilizado na primeira postagem, o Fusca 1.300 oferecia modestos 40 cavalos e atingia cerca de 110 km/h, enquanto um Ford 1.0 Supercharger atual (alimentado por um compressor mecânico) desenvolve 90 cavalos é dá de lavada no fusquinha, tanto em aceleração quanto em retomada e velocidade máxima - - o que é impressionante, considerando sua cilindrada. Para compreender isso melhor, seria preciso analisar outras questões que, por motivo de espaço, ficarão para uma próxima vez (quem saba na semana que vem, caso este assunto desperte o interesse dos leitores).
Abraços a todos e até mais ler.

Automóveis e Evolução (continuação)

Motores de combustão interna transformam a energia calorífica produzida pela queima da mistura ar/combustível na energia mecânica que faz o carro se movimentar. Para tanto, o combustível líquido precisa ser vaporizado e combinado com certa quantidade de ar. Antigamente, isso era feito pelo carburador; hoje, sofisticados sistemas eletrônicos de injeção monitoram as necessidades do motor em tempo real e estabelecem quantidades e proporções adequadas a cada momento específico, proporcionando melhor desempenho com menor consumo de combustível.
A alimentação dos cilindros determina o regime do motor: quanto maior a quantidade de mistura introduzida nas câmaras, mais força é produzida. Todavia, como o volume aspirado é sempre inferior à cilindrada – já que os gases sofrem uma perda de carga e não enchem completamente as câmaras –, propulsores mais sofisticados utilizam compressores para otimizar a alimentação e produzir mais potência, mas isso já é outra história.
Um ciclo de força simples num motor de quatro tempos requer quatro cursos sucessivos do pistão. Durante a admissão, a depressão criada no interior do cilindro pelo movimento descendente do êmbolo enche a câmara de explosão com a mistura. Na etapa seguinte (compressão), enquanto ambas as válvulas permanecem fechadas, o pistão retorna a seu ponto morto superior e comprime a mistura. Em seguida (explosão) uma centelha produzida pela vela de ignição inflama os gases e empurra o embolo para baixo, produzindo o chamado “trabalho útil”. Finalmente, dá-se o curso de descarga, quando o pistão torna a subir e expulsa os gases do cilindro através da válvula de escapamento).

Observação: As válvulas não se abrem e fecham no exato instante em que os pistões atingem os pontos extremos de seu curso, pois uma pequena antecipação na abertura e um breve retardo no fechamento facilitam tanto a admissão da mistura quanto a expulsão dos gases.

O vai-e-vem retilíneo dos pistões produz um movimento circular no volante que, com auxílio da embreagem e do sistema de transmissão (câmbio/diferencial), é transferido para as rodas motrizes, fazendo o veículo se movimentar. Esse processo se repete milhares de vezes por minuto – conforme as características do motor e seu regime de rotação, cada pistão pode realizar mais de 100 ciclos por segundo!
Amanhã a gente conclui.
Abraços e até lá.

Automóveis e Evolução

Dizem que Bill Gates, durante certa feira de informática (COMDEX), teria afirmado que “se a GM tivesse desenvolvido sua tecnologia como a Microsoft fez com a dela, hoje estaríamos dirigindo carros de 25 dólares que fariam 1.000 milhas com um galão de gasolina” (“pérola” que foi respondida à altura pela GM, como vimos na postagem de 05/10 2007).
Gozações à parte, a verdade é que os automóveis evoluíram bastante nas últimas décadas, ainda que não tanto e nem tão rapidamente quanto os computadores. E isso se aplica também às nossas “carroças” – parafraseando o ex-presidente Collor, que contribuiu para a modernização da indústria nacional ao liberar as importações e pôr fim à reserva de mercado (não fosse por isso, dificilmente teríamos os benefícios da tecnologia bicombustível ou estaríamos dirigindo carros com injeção eletrônica, freios ABS e outros requintes que tais).
Um veículo “popular” atual, com motorização 1.0 (cerca de 1.000 cc de cilindrada), “anda bem mais e bebe bem menos” que seu equivalente da década de ’70 (o fusquinha, cuja capacidade cúbica 30% era maior). Vejamos isso melhor:
Os principais componentes de um motor de quatro tempos atual (ciclo Otto) são basicamente os mesmos do início do século passado: cilindros, cabeçote, cárter (que é basicamente um “depósito” de óleo lubrificante), pistões (ou êmbolos), bielas, virabrequim (ou árvore de manivelas) e válvulas (e respectivo mecanismo de acionamento).
Os cilindros ficam no bloco, entre o cabeçote e o cárter, e sobre cada um deles existem duas ou mais válvulas que, acionadas pelo “eixo-comando”, abrem e fecham a comunicação entre a câmara de explosão e os dutos de admissão e escapamento. Abaixo dos cilindros, os mancais (apoios) suportam o virabrequim, que é ligado aos pistões por meio de bielas e acoplado a um “volante” metálico cuidadosamente balanceado. Dentro de cada cilindro, o pistão faz movimentos de vai-e-vem (vertical nos motores "em linha", em ângulo nos modelos em “V” e horizontal nos propulsores como os do velho fusquinha, cujos pistões são contrapostos e trabalham horizontalmente).
O “espaço” entre o cabeçote e a parte superior do pistão corresponde à câmara de explosão, cujo volume varia conforme a posição do êmbolo. A relação entre os volumes medidos antes e depois da compressão define a taxa de compressão do motor, e sua capacidade cúbica (ou cilindrada) é obtida multiplicando-se o volume da câmara (com o pistão no ponto morto inferior) pelo número de cilindros: nos motorzinhos “1.0” que equipam nossos carros “populares”, ela corresponde a aproximadamente um litro; já nos saudosos V8 da década de ’70, mais de 5 litros!
Amanhã a gente continua.
Abraços e até lá.