AINDA SOBRE A EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA — CONTINUAÇÃO

NÃO PRECISO LER JORNAIS, SEI MENTIR SOZINHO.

Dizem que a maior invenção do homem foi a roda, mas há também quem diga que ela não é a prova maior da inteligência humana, e sim da sua limitação: quem a inventou certamente não sabia o que fazer com ela até que alguém fez um furo no centro, enfiou uma vareta e saiu rodando a dita-cuja estrada afora — se é que àquela altura já havia estradas.

O mundo evoluiu mais nos últimos 150 anos do que da idade da pedra lascada ao final do século XIX. Veja que Cabral — falo do Pedro Álvares, não do ex-governador condenado do Rio de Janeiro — zarpou de Portugal no dia 9 de março de 1.500 e aportou no litoral sul do que hoje é o Estado da Bahia em 22 de abril, coisa que os transatlânticos modernos fazem em duas semanas e um jato comercial, em menos de 10 horas.

Observação: Cabral só descobriu o Brasil nos livros de história, pois seu patrício Duarte Pacheco Pereira desembarcou no litoral norte tupiniquim em dezembro de 1948, e o italiano Américo Vespúcio, em junho de 1499. Mas isso é outra conversa.

A IoT (sigla de "internet das coisas" em inglês) está transformando não só a nossa relação com a tecnologia, mas o modo como interagimos com o mundo e como o mundo interage conosco. De um simples smartwatch a eletrodomésticos inteligentes, passando pela sofisticadíssima robótica usada nas linhas de produção dos mais diversos produtos, tudo está conectado, e o que não está, logo estará. Olhando a coisa por esse ângulo, a evolução do computador se torna um mero detalhe.

A IoT é uma tecnologia que, de tão avançada, seria confundida com magia por quem entrasse numa máquina do tempo em 1969, quando a Apollo 11 pousou na Lua, e desembarcasse em 2019, quando há mais objetos conectados à Internet que habitantes no planeta e já se fala em estabelecer uma colônia em Marte. Mesmo assim, 7% dos brasileiros acreditam que a Terra é plana e um número ainda maior de apedeutas acha que o PT não é uma organização criminosa e que Lula é a alma viva mais honesta deste lado da Via Láctea.

Mudando o foco do PC para o segmento automotivo, foi graças ao fim da reserva de mercado e a reabertura das importações (durante o governo Collor) que a injeção eletrônica de combustível, largamente utilizada nos EUA e na Europa desde os tempos de antanho, aposentou também por aqui os pré-históricos carburadores e propiciou, ainda que de forma indireta, o advento dos motores flexíveis.

Motores flexíveis são os que funcionam tanto com gasolina quanto com etanol ou uma mistura de ambos em qualquer proporção. Os que também funcionam com dois combustíveis, mas não ao mesmo tempo (como no caso de álcool/gasolina e GNV) são chamados de "bicombustível". Como o uso consagra a regra, esses termos passaram a ser usado indistintamente como sinônimos, inclusive por publicações especializadas. Mas fica aqui a ressalva.

A possibilidade de usar o álcool da cana-de-açúcar como combustível automotivo remonta ao início do século passado, mas só passou a ser considerada mais seriamente no Brasil no anos 70, quando a “crise do petróleo” reacendeu o interesse mundial por fontes alternativas de energia. O álcool, que sempre fora considerado subproduto do açúcar, passou a desempenhar papel estratégico na economia brasileira e, diante do sucesso do Programa Nacional do Álcool, deixou de ser encarado apenas como resposta a uma crise temporária.

O primeiro veículo nacional movido a álcool foi lançado pela FIAT no início dos anos 1980, sendo logo seguido por modelos da FORD, GM e VOLKSWAGEN. Dez anos depois, mais da metade da frota nacional era movida a etanol, mas uma nova queda na cotação do barril de petróleo no mercado internacional reduziu a diferença de preço entre os combustíveis na bomba, ressuscitando o interesse do consumidor pelos modelos a gasolina, que eram mais econômicos e davam menos problemas (componentes como tanque de combustível, carburador e outros apresentavam sérios problemas de corrosão devido ao contato direto com o álcool).

Amanhã eu conto o resto.    

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 10) — AINDA SOBRE TORQUE E POTÊNCIA

QUANDO VOCÊ TEM TODAS AS RESPOSTAS, ALGUÉM VEM E MUDA AS PERGUNTAS.

O que eu publiquei sobre torque e potência no post da última quarta-feira me pareceu suficiente para dar uma ideia ao leitor do que são e o que representam os valores informados no manual do proprietário dos veículos sob essas rubricas.  Todavia, escrever sobre temas complexos numa linguagem acessível a leigos, mas que não insulte a inteligência dos iniciados, é sempre um desafio, como dá conta o comentário de um visitante assíduo aqui do Blog. Então, em atenção a ele — e a outros leitores que eventualmente ainda tenham dúvidas sobre o assunto —, resolvi esmiuçar melhor essa questão, que realmente é um tanto nebulosa.

Como eu disse na postagem anterior, levar algo de um ponto a outro é trabalho; portanto, torque é trabalho (mesmo sendo uma força com tendência a girar objetos, como eu disse anteriormente). A potência, por sua vez, tem a ver com a rapidez com que esse trabalho é realizado.  

Observação: No âmbito da mecânica automotiva, chamamos torque ao esforço de torção produzido pelo motor. Para medi-lo, acoplamos esse motor a um dinamômetro, aceleramos ao máximo e usamos um freio hidráulico (ou elétrico) para limitar as rotações a 1000, 2000, 3000, e assim por diante. A partir dos valores do torque nesse regimes, calculamos a potência multiplicando-os pelo número de rotações por minuto (rpm) em cada situação específica.

O trabalho que um Fusca 1300 e um Mustang 5.0 realizam ao subir uma ladeira é o mesmo; a diferença é que o Ford se desincumbe da tarefa em bem menos tempo, pois seu gigantesco V8 gera 466 cv de potência a 7.000 rpm e 56,7 kgfm de torque a 4.600 rpm, ao passo que o boxer de 4 cilindros do fusquinha produz 46 cv de potência a 4.600 rpm e 9,1 kgfm de torque a 2 600 rpm.

O mesmo raciocínio se aplica à aceleração. Numa hipotética largada conjunta, o Mustang atingiria 100 km/h em apenas 4,3 segundos, enquanto o Fusca levaria intermináveis 31 segundos para alcançar a mesma velocidade. A título de curiosidade, a velocidade máxima do Mustang é de 250 km/h (e isso porque é limitada eletronicamente), enquanto a do Fusca é de 115 km/h (e isso com vento a favor). Daí se conclui que quem tem mais potência realiza o trabalho em menos tempo.

Fugindo um pouco à pergunta do leitor (que agora, suponho, está respondida), acho oportuno aprovetar este ensjo para complementar o que eu já disse em outras postagens desta interminável sequência, mas não neste nível de detalhes:

Nos motores aspirados, a mistura ar-combustível é sugada para o interior da câmara de explosão pela depressão resultante do movimento descendente que o pistão realiza no ciclo de admissão. Na sequência, ela é comprimida (ciclo de compressão) e inflamada pela vela de ignição (ciclo de explosão, gerando as altas pressões internas que empurram o êmbolo para baixo, fazendo o motor funcionar). Finalmente, os gazes resultantes da explosão são expulsos do interior da câmara pelo movimento ascendente do pistão (ciclo de descarga), e aí começa tudo outra vez (mais detalhes nesta postagem). É bom que isso fique bem claro, pois assim ficará mais fácil de entender o funcionamento do turbocompressor, que é o assunto da próxima postagem.

Cabe aos projetistas garantir que a potência palpável (ou utilizável) não apareça somente em regimes muito elevados de rotação. Isso até poderia funcionar nas pistas, mas inviabilizaria a condução do veículo no trânsito urbano, já que para vencer a inércia seria preciso levar o motor a um regime de giros muito elevado — o que, dentre outras coisas, reduziria drasticamente a vida útil dos componentes da embreagem. E é aí que entra o torque.

Observação: A função da embreagem 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 usado nos veículos equipados 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, reduzindo a pressão sobre o disco de fricção. Conforme esse pedal é liberado, dá-se o efeito inverso, ou seja, o disco volta a ser pressionado contra o volante do motor, elevando gradualmente a rotação até igualá-la à do eixo piloto. No câmbio automático, um conversor de torque faz o papel da embreagem, e um conjunto de planetárias, auxiliado por um sofisticado mecanismo de apoio, produz as relações de transmissão que são repassadas às rodas motrizes. Já as transmissões automatizadas as mesmas caixas das manuais; a diferença é que o acionamento da embreagem e troca das marchas ficam a cargo de um robô (daí esse sistema ser conhecido também como transmissão robotizada).   

Votando à vaca fria, quanto mais cedo — em termos de rotação — o torque surgir, melhor será o aproveitamento da potência produzida pelo motor. É aí que entra a “curva de torque” — tanto melhor quanto mais “plana” ela for, pois é bom que o torque esteja disponível em rotações baixas, mas também é preciso que ele continue disponível (ou mesmo cresça) à medida que o giro aumenta.

O maior desafio dos projetistas é desenvolver um motor “elástico”, que tenha potência palpável em baixas rotações e muita potência em regimes de giro mais elevados. Contribuem para isso requintes tecnológicos como o aumento do número de válvulas por cilindro, a adoção de comandos variáveis, os sistemas de sobrealimentação — seja através de uma turbina acionada pelos gases expelidos durante o ciclo de descarga, seja por um compressor acionado mecanicamente por um sistema de correia e polias, mas isso já é conversa para uma próxima vez.

É importante ter em mente que o deslocamento volumétrico do motor é apenas um dos responsáveis pelo torque e potência que ele produz. Prova disso é que há tempos os fabricantes vêm investindo no “downsizing” — ou seja, desenvolvendo motores menores, que privilegiam o consumo e reduzem a emissão de poluentes, mas que isso resulte em prejuízos palpáveis ne desempenho. Para desespero dos puristas, os enormes V8 vêm cedendo espaço aos V6, e estes a versões de 4 ou 3 cilindros, geralmente de 1000 cc, mas com performance equivalente (ou até superior). Mas isso já é outra conversa.

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