1996

PROTÓTIPOS DE BAIXO CONSUMOIniciação à sua construção

Tiago Novais Barbosa

Porto, 1996

Embora todos os esfor os fossem feitosç

para assegurar a exactid o da informa oã çã

prestada neste livro, nenhuma

responsabilidade pode ser aceite pelo

autor ou editores, por qualquer perda,

estragos ou ferimentos causados por erros

ou omiss es na informa o dada.õ çã

2

Índice

Pag.

Introdução 4

Regulamento 5

Regulamento de seguran aç 5

Regulamento T cnicoé 7

Pr miosé 10

Princípios Básicos 12

Estrutura Geral 15

Construção 20

Carro ariaç 23

Chassis 32

Motor 39

Circuito de alimenta oçã 49

Transmiss oã 52

Trav esõ 54

Rodas 56

Direc oçã 57

Sistema el ctricoé 64

Instrumenta oçã 66

Participação nas Provas 68

Conclusão 71

Bibliografia 72

Índice de Fotografias e Desenhos 73

3

Introdução

Nu ma altura em que se fala cada vez mais em protec o do ambiente, as provas de recordes de consumoçã

come a m a ter bastante popularidade, n o s na Europa mas tamb m em pa ses com menos preocupa es deç ã ó é í çõ

consumo de combust vel, como por exemplo os Estados Unidos da Am rica.í éCo m as reservas de petr leo a chegarem ao fim, que segundo os mais pessimistas, e em condi es rent veis deó çõ á

extrac o, durar o cerca de 30 ou 40 anos, e com as energias alternativas a apresentarem ainda bastantesçã ã

inconvenientes, torna-se urgente o investimento na economia de combust vel.íAl m disso, a economia de combust vel passa por motores a trabalharem com misturas mais pobres, muito maisé í

“limpos” na sua combust o, sendo a investiga o realizada em provas de economia de combust vel de grandeã çã í

import ncia para os construtores de autom veis.â óFoi com base nestes argumentos, e inevitavelmente os argumentos publicit rios, que a Shell iniciou este tipo de provasá

em 1984 e, desde ent o, muitas outras provas se organizaram, algumas mes mo organizadas por outras institui es.ã çõActualmente a Shell promove provas deste tipo em Fran a, Inglaterra, B lgica, Canad , Austr lia, Jap o e Finl ndia.ç é á á ã âOs regulamentos destas provas, com algumas excep es, tendem a uniformizar-se, com vista homologa o dosçõ à çã

recordes, sendo o mais difundido o utilizado nas “Eco-Marathon Shell”. Co mo tal, este constituir um instrumentoá

privilegiado ao longo deste trabalho.

Espera-se que este tipo de provas se venha a realizar em Portugal, e que acolha n o s projectos de faculdades masã ó

tamb m de escolas secund rias e outras organiza es. Isto permitir uma maior divulga o destes eventos, o que é á çõ á çã é essencial para a obten o de patroc nios por parte das equipas e consequentemente para a melhoria de resultados dasçã í

equipas nacionais.

Embora fruto de estudos e da leitura de algumas obras relacionadas com o assunto, este trabalho quase na suaé

totalidade apoiado na experi ncia das participa es nas provas. Por esse motivo queria deixar desde j os meusê çõ á

agradecimentos ao meu companheiro de todas as equipas, Nuno Ribeiro, sem a ajuda do qual a realiza o deste livroçã

n o teria sido poss vel.ã íDeseja-se finalmente, que com base nos exemplos aqui apresentados, e com as devidas adapta es, qualquer equipaçõ

possa socorrer-se deste projecto, a ttulo de sugest o, para uma primeira participa o, mas que poder ser tamb m tilí ã çã á é ú

a equipas mais experientes que decidam alterar os seus ve culos ou construir um prot tipo totalmente novo.í ó

4

Regulamento

Ser o aqui transcritos apenas os artigos do regulamento da “Eco-Marathon Shell” de 1995 que regem a constru o doã çã

ve culo.í

Artigo 2: “Os participantes devem completar, em ve culos de sua pr pria cria o, um percurso de seis voltas de 3.208í ó çã

Km na variante do circuito de Paul Ricard - Le Castellet. Ser o classificados de acordo com o consumo de combust velã í

obtido.”

Artigo 3: “Velocidade m nima: para que a sua tentativa seja considerada, os participantes ter o que atingir umaí ã

velocidade m dia de 25 Km/h; o tempo m ximo para cada tentativa de 48 minutos.”é á é

Artigo 7: “(...) Os condutores devem ter idade superior ou igual a 13 anos (...)”

Artigo 26: “(...) Na linha de partida os ve culos devem estar parados e arrancar sem ajuda exterior, (...)”í

Regulamento de Segurança

Artigo 45: “Chama-se a aten o dos participantes para a necessidade de ter em conta, no design e performance doçã

ve culo, todos os aspectos de seguran a, i.e. com o condutor, outros participantes e com o p blico. Principalmente,í ç ú

recomenda-se que o condutor n o seja escolhido em fun o do seu peso, mas acima de tudo, pelas suas capacidadesã çã

de condu o.”çã

Artigo 46: “Por motivos de seguran a, n o ser permitida a coloca o do piloto de cabe a para a frente.”ç ã á çã ç

5

Artigo 47: “Visibilidade: O condutor deve ter uma vis o adequada e directa desde a frente e durante um arco de 90ºã

para cada lado do ve culo. Esta vis o deve ser obtida sem qualquer dispositivo ptico como espelhos, prismas,í ã ó

perisc pios, etc. Deve ainda ter retrovisores que permitam uma vis o retaguarda de ambos os lados. A suaó ã à

funcionalidade ser sujeita a aprova o durante as verifica es t cnicas.”á çã çõ é

Artigo 49: “Roll bar: O chassis deve estar equipado com um roll bar eficiente cujas dimens es transversais devem serõ

superiores largura e altura dos condutores do ve culo, e que dever suportar uma carga vertical de 70 Kg sem sofrerà í á

deforma o. De ambos os lados do ve culo, deve ainda haver uma protec o contra choques laterais.”çã í çã

Artigo 50: “Cinto de seguran a: Recomenda-se que seja instalado um cinto de seguran a com quatro pontos de apoioç ç

que mantenha o condutor na sua posi o. O cinto deve estar firmemente aparafusado ao chassis e ser apertado comçã

um fecho pr prio para esse efeito.”ó

Artigo 51: “Uma antepara prova de fogo deve ser colocada eficientemente entre o compartimento do motor e oà

cockpit.”

Artigo 52: “Ventila o do circuito do combust vel: todo o circuito, desde o dep sito at ao motor, deve estar numçã í ó é

compartimento completamente separado do cockpit, e convenientemente ventilado com ar desviado do exterior do

ve culo e posteriormente expulso para o exterior do mes mo.Ӓ

Artigo 53: “Chama-se a aten o dos participantes para o problema do calor que pode afectar o conforto do piloto noçã

interior do ve culo, sublinhando a necessidade de ventilar o compartimento e de colocar uma protec o solar sobre oí çã

cockpit.”

Artigo 54: “O ve culo deve ser apetrechado com um extintor, em perfeitas condi es de funcionamento, que osí çõ

condutores devem saber utilizar. Este extintor, com a capacidade m nima de 1 Kg, deve ser colocado ao alcance doí

bra o do condutor.Ӎ

Artigo 55: “Os ve culos devem estar equipados com uma buzina suficientemente aud vel.”í í

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Artigo 57: “O condutor do ve culo deve utilizar um capacete homologado.”í

Artigo 59: “Deve ser sempre poss vel ao condutor sair do ve culo sem ajuda de terceiros. A posi o de condu o deveí í çã çã

ser projectada de modo a permitir aos servi os de seguran a a f cil extrac o do condutor do seu ve culo. Ve culosç ç á çã í í

totalmente fechados devem ter uma abertura no cockpit suficientemente larga para o condutor sair facilmente do ve culoí

pelos seus pr prios meios. óEsta abertura deve ser feita de modo a que o mecanismo de abertura seja r pidamente acion vel no interior e o m todoá á é

de abertura do exterior esteja claramente marcado com uma seta vermelha e n o necessite de qualquer ferramenta.ã proibido fixar ou refor ar a carro aria ou a fixa o do cockpit com fita adesiva.”É ç ç çã

Regulamento Técnico

Artigo 80: “Os ve culos devem ter 3 ou 4 rodas, que em condi es normais de rolamento devem estar em contactoí çõ

cont nuo com a estrada.Ӓ

Artigo 81: “Dimens es: A altura m xima, medida do cimo do compartimento do condutor, deve ser inferior a 1,25õ á

vezes a largura da via mais larga do ve culo. A via deve ter pelo menos 50 cms e no m ximo 110 cms. A dist ncia entreí á â

eixos deve ser pelo menos de 1m. Estas medidas servem para assegurar estabilidade suficiente ao ve culo, dadas así

caracter sticas do circuito.Ӓ

Artigo 83: “Propuls o: Deve ser conseguida exclusivamente com um motor t rmico, cujo tipo e desenho n o ã é ã é restringido, excepto por ter de operar em conformidade com o Artigo 91 deste regulamento.”

Artigo 84: “Energia el ctrica armazenada, n o substituida durante a competi o pelo motor, pode apenas ser utilizadaé ã çã

para o arranque el ctrico, sistema de igni o, os circuitos de instrumenta o e medi o, e para uma distribui oé çã çã çã çã

electromagn tica.éPara qualquer outro uso ser necess ria uma autoriza o escrita da organiza o.”á á çã çã

7

Artigo 85: “Arranque el ctrico: U m arranque electrico pode ser utilizado durante a competi o desde que o sistema deé çã

igni o e o sistema de combust vel estejam a funcionar normalmente.çã íDeve ser estabelecido que n o capaz de proporcionar qualquer for a propulsiva ao ve culo.”ã é ç í

Artigo 86: “N vel sonoro: N o obrigat ria a utiliza o de silenciadores desde que o n vel sonoro do escape n o sejaí ã é ó çã í ã

superior a 108 dB, medidos a 50 cm da sa da de escape, a um ngulo de 45º do eixo do escape e com o motor emí â

acelera o livre, desde o ralenti e com o acelerador a fundo.”çã

Artigo 87: “Sistema de Travagem: Os ve culos devem estar equipados com dois sistemas de travagem, de opera oí çã

completamente independente, de modo a que a falha de um dos sistemas n o provoque a inoper ncia do outro. Apesarã â

de estes sistemas poderem ser ambos aplicados na mes ma roda, fortemente recomendado que os sistemas operemé

em diferentes rodas, sem no entanto provocarem o desiquilibrio do ve culo.íA efici ncia dos sistemas de travagem ser testada durante as verifica es t cnicas. O condutor ter que imobilizar oê á çõ é á

ve culo com ambos os trav es, alternadamente, numa rampa com 20% de declive.í õO uso de sistemas de travagem hidr ulicos ser obrigat rio a partir de 1996.”á á ó

Artigo 88: “Direc o: Apenas a(s) roda(s) da frente poder o ser direccionais.”çã ã

Artigo 89: “Embraiagem: Os ve culos devem estar equipados com uma embraiagem de modo a que possam estarí

imobilizados na linha de partida sem ajuda exterior.”

Artigo 90: “Rodas: As rodas colocadas dentro da carro aria devem estar inacess veis ao condutor atrav s de umç í é

separador fixo.”

Artigo 91: “Combust veis: S ser o autorizados combust veis fornecidos pelos organizadores:í ó ã í- Shell Superplus 98 (Sem chumbo)

- Diesel Formula Shell

Nenhu m aditivo pode ser acrescentado ao combust vel. S a pot ncia derivada da sua combust o no motor, com arí ó ê ã

s mente, pode ser usada para a propuls o, exceptuando influ ncias naturais como o vento ou o declive da pista.”ó ã ê

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Artigo 92: “Lubrificantes: Os nicos lubrificantes que podem ser usados s o:ú ã- Shell Helix Ultra, para motores a gasolina

- Shell Helix Diesel Ultra, para motores a gas leoóQualquer injec o de leo na c mara de combust o proibida. A nica excep o a utiliza o de um combust vel paraçã ó â ã é ú çã é çã í

motores a dois tempos fornecido pela organiza o e com uma mistura de leo (Shell Sport SX sint tico) de 2 ou 4%.çã ó é

Esta adi o ser considerada como combust vel consumido pelo motor.çã á íInjec o de gua tamb m permitida nas mes mas condi es.”çã á é é çõ

Artigo 93: “Circuito de Co mbust vel: Este circuito deve ser completamente transparente e desenhado de modo a poderí

ser totalmente purgado e enchido antes da prova. Os organizadores chama m aten o que o combust vel um produtoà çã í é

vol til, recomendando o cuidado de evitar qualquer aumento de temperatura no circuito, que levaria cria o de bolhasá à çã

de vapor. No entanto, o arrefecimento ou a refrigera o do combustivel a temperaturas abaixo da temperatura ambienteçã

n o permitido.”ã é

Artigo 94: “Dep sito de combust vel: Ser requerido um dep sito normalizado que ser fornecido gratuitamente aosó í á ó á

participantes e n o poder ser modificado. Os participantes devem especificar a capacidade que necessitam: 30, 100 ouã á

250 cm 3.

O dep sito poder ser pressurizado por ar comprimido contido num reservat rio equipado com uma v lvula deó á ó á

seguran a regulada para 5 bar. Este reservat rio deve ser transparente.ç óA pressuriza o ser realizada na linha de partida com uma bomba manual. A press o n o pode ser alterada peloçã á ã ã

condutor durante a prova.

O circuito de combust vel deve estar press o atmosf rica quando forem feitas a medi es do n vel de combust vel. Osí à ã é çõ í í

ve culos devem estar equipados com um man m etro da press o do circuito de ar comprimido.í ó ãOs circuitos pressurizados ser o feitos de material sem -rigido e transparente do tipo Rilsan, com, para o circuito deã í

combust vel, um di metro m ximo exterior de 6 m m e interior de 4 m m, e para o circuito de ar comprimido, um m ximoí â á á

de 4 m m exterior e 2 m m interior.

Todo o sistema de combust vel deve estar inacess vel ao condutor atrav s de uma antepara, atrav s da qual sí í é é ó passar o os controles.ãTodo o sistema deve estar vis vel e facilmente acess vel aos verificadores t cnicos.”í í é

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Prémios

Al m dos pr mios evidentes para os menores consumos, divididos por categorias, (Escolas, Estudantes, Independentesé é

e Outros), e por combust vel,(Gasolina ou Diesel), existem outros que podem influenciar a constru o do prot tipo.í çã ó

Prémio Novos Materiais: Atribuido por um j ri especial, este pr mio destina-se equipa queú é à fa a melhor uso deç

materiais da ind stria petroqu mica (pl sticos e materiais comp sitos) na constru o do seu ve culo.ú í á ó çã í

Prémio Técnico Shell: Atribuido pelo j ri equipa que mostrar a melhor iniciativa e inventividade t cnica, dados osú à é

meios sua disposi o.à çã

Prémio de Design: Este pr mio atribuido por um j ri especial que julga os ve culos pelos seguintes crit rios:é é ú í é

- Conceito geral

Coer nciaêOriginalidade

- Carro ariaçEst tica (frente/tr s)é áIntegra o de fun esçã çõMateriais (escolha e uso)

- Cores e grafismo

Escolha das cores b sicasáHarmonia de cores

Integra o gr ficaçã áQualidade de realiza oçã

- Ergonomia

Facilidade de entrada e sa da no ve culoí íAcessibilidade dos controlos

Acessibilidade t cnicaéVisibilidade (estrada/instrumenta o)çãRelev ncia da informa o dos instrumentosâ çãConforto geral (Posi o de condu o, ventila o)çã çã çã

- Acabamento

Qualidade de realiza oçãAcabamento exterior

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Acabamento interior

- Gest o do projectoãOrganiza o da equipaçãAdequa o de meios e objectivosçãM todo e planeamentoé

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Princípios Básicos

Te ricamente, se larg ssemos o ve culo no ponto mais alto do circuito, ele percorreria uma volta e voltaria ao mes moó á í

local, mas n o o faz devido a perdas que ocorrem no percurso.ãSendo o objectivo priorit rio a economia de combust vel, h dois aspectos principais que t m que ser desenvolvidos.á í á ê1) Redu o de perdasçã2) Optimiza o do rendimento do grupo propulsorçã

1) Redução de Perdas:Cha ma m os perdas a tudo aquilo que contraria o movimento do ve culo, e estas podem ser divididas em tr s grupos:í ê

- Perdas por in rciaé- Vencimento de declives

- Perdas por atrito

- As duas primeiras t m a ver apenas com a massa deslocada. Quanto maior a massa do ve culo e do condutor maiorê í

ser a pot ncia necess ria para vencer a in rcia durante a acelera o e para fazer o ve culo vencer uma subidaá ê á é çã í

(aumentar a sua energia potencial). Por outro lado, o facto de o ve culo ser mais pesado n o quer dizer que des a maisí ã ç

rapidamente, pelo contr rio (embora dois corpos em queda livre, de diferentes massas, caiam mes ma velocidade,á à

neste caso h que adicionar o maior atrito de rolamento produzido pelo maior peso), e mes mo que isso se verificasseá

n o teria qualquer relev ncia pois as provas s o realizadas em circuitos fechados que descem o mes mo que sobem. Aã â ã

utiliza o de um volante de in rcia j foi experimentada por algumas equipas mas sem resultado, uma vez que esteçã é á

apenas armazena energia.

- Por sua vez, as perdas por atrito s o de v rios tipos, e a sua redu o algo mais complexa do que a simples redu oã á çã é çã

do peso do caso anterior.

Temos perdas por atrito variadas:

Atrito aerodin micoâAtrito de rolamento (contacto roda - estrada)

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Atrito de rolamento em curvas

Atrito dos pr prios rolamentos das rodasóAtrito no funcionamento do motor

Atrito na transmiss oã

Todos estes aspectos ser o focados seguidamente na constru o do prot tipo, e explicados dentro do seu pr prioã çã ó ó

contexto.

2) Optimização do Rendimento do Grupo Propulsor:

A escolha do motor um factor essencial, pois mes mo com um bom ve culo, no que respeita aos aspectos acimaé í

mencionados, sem um bom motor n o poss vel obter bons resultados. Assim sendo, existem muitas altera esã é í çõ

simples que se podem efectuar para melhorar o rendimento do mes mo, podendo mes mo chegar-se ao ponto de

construir um motor pr prio como o caso de algumas equipas participantes nestas provas.ó éU m ponto a salientar é que o motor n o precisa de estar sempre ligadoã , sendo somente ligado em alguns pontos das

subidas, enquanto todo o resto do circuito efectuado em roda livre.é

preciso ter em conta muitos outros aspectos que v o surgindo ao longo da constru o do prot tipo, e nunca esquecerÉ ã çã ó

que qualquer op o n o passa de um compromisso, como por exemplo: acabamento/custo, conforto/aerodin mica,çã ã â

estabilidade em curva/superf cie frontal, etc.í

As ideias que aqui v o ser apresentadas ser o apenas a ttulo indicativo, excepto algumas no es fundamentais deã ã í çõ

constru o de ve culos, pois o mais importante neste tipo de provas a imagina o, desde que razo vel. essencial terçã í é çã á É

a no o das limita es de cada projecto e de cada or amento, e n o esquecer que o importante participar e n o tentarçã çõ ç ã é ã

bater o recorde mundial primeira vez, nem ter ideias miraculosas de moto - cont nuos, pois nos pequenos pontosà í é

referidos atr s que se consegue melhorar o resultado, e por vezes pequenas coisas proporcionam resultadosá

inesperados.

A constru o do ve culo deve ser bem planeada, principalmente em termos de tempo, desde o projecto, procura deçã í

materiais, elabora o de um or amento, angaria o de patroc nios e finalmente a constru o.çã ç çã í çã

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Em seguida vamos analisar os principais componentes de um prot tipo deste tipo, sem esquecer que todos osó

elementos est o relacionados, e que uma pequena altera o numa pe a pode levar total altera o do ve culo, por issoã çã ç à çã í

o projecto deve ser realizado como um todo. Por uma quest o de simplicidade v o ser aqui apresentadosã ã

separadamente, mas ser o feitas chamadas de aten o, caso seja necess rio, para a influ ncia de cada componenteã çã á ê

nos restantes.

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Estrutura Geral

a partir da decis o do tipo de carro aria a adoptar que se inicia o projecto do prot tipo.É ã ç ó

H v rias filosofias para a escolha da estrutura do ve culo, sendo as mais utilizadas as seguintes:á á í

1 - Duas rodas dianteiras e uma traseira totalmente no interior da carro aria.ç2 - Duas rodas dianteiras e uma traseira, sendo as dianteiras exteriores carro aria.à ç3 - U ma roda dianteira e duas traseiras, sendo as traseiras exteriores carro aria.à ç4 - Concorrem ainda algumas equipas sem qualquer tipo de carenagem no seu ve culo.í5 - Alguns ve culos apresentam ainda 4 rodas, em qualquer uma das configura es anteriores.í çõ

Vejamos algumas das vantagens e desvantagens de cada uma:

1 - Os ve culos totalmente carenados s o os que mais adeptos t m. Normalmente com 3 rodas, permitem a obten o deí ã ê çã

uma forma bastante aproximada a uma gota de gua.áO melhor exemplo disso s o os actuais recordistas (t m um ve culo deste tipo), tendo conseguido para o circuito de Paulã ê í

Ricard um consumo equivalente a 1573 Km com um litro de combust vel em 1994.íAs suas principais vantagens s o a aerodin mica, sem interfer ncias externas por parte das rodas, e o conforto para oã â ê

condutor, que aproveitando o facto de o ve culo ser mais largo frente ganha bastante em mobilidade.í àOs seus problemas s o a visibilidade, principalmente lateral por causa das rodas carenadas; a necessidade de ter umaã

via dianteira estreita para reduzir a superf cie frontal, o que prejudica a estabilidade em curva, e a necessidade de utilizarí

rodas mais pequenas (que t m mais atrito de rolamento) para reduzir a superf cie carenada. Para resolver este problemaê í

a Michelin desenvolveu pneus de baixo atrito mas de roda pequena (20 polegadas), especialmente para esta prova, e

que s o fornecidos gratuitamente aos concorrentes.ãFoi este o tipo de carro aria adoptada tamb m pela equipa a que perten o, o Team C.B.R., que desenvolveu o seuç é ç

prot tipo, chamado Otto em homenage m ao primeiro construtor de um motor de quatro tempos.ó

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Mes mo dentro desta filosofia existem variadas formas que se podem atribuir a um ve culo, quer se aproxime da forma deí

uma gota de gua ou n o.á ã

Fig. 1- O ve culo Otto do Team C.B.R.í

O fundo pode ser plano ou n o e, se alguns optam por este caminho, por ser seguramente mais f cil, uma vez queã á

apenas necess ria uma carenagem, algumas teorias aerodin micas dizem-nos que o ch o um elementoé á â ã é

perturbador, gerando turbul ncias entre este e o fundo do ve culo. Dever por isso ser mais favor vel levantar o ve culoê í á á í

e carenar a parte inferior do carro, para permitir um melhor escoamento do ar. Neste caso, o ve culo n o pode serí ã

demasiado alto, pois se temos uma via dianteira estreita, n o podemos descurar a estabilidade em curva.ã

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Fig. 2 - U m ve culo com fundo carenado e ligeiramente levantadoí

Fig. 3 - O “Micro-Joule” do Liceu La Joliverie de Nantes, recordista actual

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2 - Rodas dianteiras exteriores: Esta a configura o mais simples para um ve culo carenado, uma vez que a suaé çã í

carenagem, partida, n o tem formas c ncavas, o que facilita em muito a sua realiza o.à ã ô çãCo mo vantagens deste tipo de configura o podemos apontar a possibilidade do alargamento at ao limite m ximoçã é á

permitido pelo regulamento para a via dianteira (110 cm), sem prejudicar grandemente a aerodin mica, pois apenas seâ

d um ligeiro aumento da superf cie frontal e da turbul ncia causados pelos tirantes das rodas, isto em rela o a umaá í ê çã

via ligeiramente mais estreita (70-80 cm), o que vem melhorar substancialmente a estabilidade em curva. Outra

vantagem verifica-se na sua reduzida superf cie frontal, que pode baixar at valores m nimos, tendo apenas comoí é í

medida o (des)conforto do piloto.

Conv m tamb m n o esquecer a possibilidade de montagem de rodas de maior di metro (26-28 polegadas), e logo comé é ã â

menor atrito de rolamento, sem mais uma vez se alterar grandemente a sua efici ncia aerodin mica.ê âAs principais desvantagens situam-se tamb m a n vel aerodin mico, com uma maior sensibilidade aos ventos laterais, eé í â

uma maior dificuldade de defini o de uma forma aerodin mica eficaz, especialmente na traseira.çã âVeremos seguidamente alguns exemplos destes ve culos, incluindo o ve culo do Team D.T.L.F., recordista Portugu sí í ê

em 1995, com um resultado modesto de 234 Km/Litro, mas honroso, uma vez que se tratava de uma primeira

participa o e os meios financeiros sua disposi o eram bastante escassos.çã à çã

Fig. 4 - O ve culo “Esponja” do Team D.T.L.F. (Fundo plano)í

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Fig. 5 - O ve culo do “Rem mi Team” ( Fundo carenado)í

3 - As equipas que escolhem a utiliza o de duas rodas traseiras defrontam-se com dois tipos de problemas: Açã

necessidade de utilizarem um diferencial, uma vez que a trac o se faz s rodas traseiras, ou de a fazerem apenas açã à

uma roda, o que no caso de pot ncias da ordem dos 2 CV n o tem grande import ncia. H ainda o problema daê ã â á

estabilidade em curva pois o ve culo tem tend ncia a levantar a roda traseira do interior da curva, o que leva facilmenteí ê

ao capotamento nas curvas mais apertadas.

4 - A op o mais econ mica sem d vida a aus ncia de carenagens, apenas a constru o de um chassis com umaçã ó é ú ê çã

posi o de condu o bastante deitada. Esta op o n o de todo uma op o que envergonhe qualquer participante. çã çã çã ã é çãNo entanto, face obrigatoriedade da constru o de um arco de protec o e de barras laterais de protec o, n o seà çã çã çã ã

tornaria muito difcil de montar, utilizando estas zonas como apoios, uma cobertura que pode at ser de cart o prensadoí é ã

ou de fibra de vidro para constru o civil (vendida a metro e de pequena espessura).çãEsta facilidade adicional est a tornar a op o de ve culos descarenados cada vez menos utilizada, passando osá çã í

ve culos para o “tipo 2” (Rodas dianteiras exteriores).í

5 - Qualquer um dos anteriores tipos de constru o pode optar por quatro rodas, embora n o seja muito necess rio pois,çã ã á

al m de dificultar um desenho aerodin mico eficiente, apenas traria mais atrito de rolamento.é â

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Construção

Co mo todos os empreendimentos, a constru o do ve culo deve iniciar-se com um projecto.çã íDeve ter-se em conta que a forma a dar ao ve culo deve ser a estritamente necess ria para albergar o condutor, o motorí á

e as rodas se for caso disso. A envolver tudo isto cria-se uma forma com linhas fluidas, arredondadas na frente, com a

menor superf cie frontal poss vel, e convergentes na retaguarda, para um melhor escoamento e evitando oí í

“descolamento” do fluxo de ar, o que provocaria turbul ncia.êSe houver hip tese de testar um modelo em t nel de vento esta ser muito til, mas requerer muitas horas de trabalhoó ú á ú á

para eliminar todas as pequenas turbul ncias, quer com a adi o quer com a remo o de material, e com certeza n oê çã çã ã

ser muito econ mico, pois o aluguer de uma instala o deste tipo algo dispendioso. De qualquer modo um trabalhoá ó çã é é

de paci ncia, que requer alguma experi ncia, com constantes medi es do coeficiente de arrasto (Cx).ê ê çõSer muito difcil obter uma forma ideal, pois o ve culo desloca-se a velocidades muito variadas, e para cada uma há í í á uma forma mais conveniente.

As dimens es devem ser definidas a partir de medi es efectuadas ao piloto na posi o de condu o desejada e com oõ çõ çã çã

capacete, n o esquecendo que, apesar do piloto escolhido poder ser muito pequeno, essencial que os construtoresã é

possam testar o ve culo, mes mo que isso implique um ligeiro aumento de dimens es.í õ

20

Fig. 6 - Projecto multivistas de um ve culo (com dimens es aproximadas)í õ

Aconselha-se a constru o de um modelo escala reduzida que pode ser feito de variados materiais, sendo o mais f cilçã à á

de trabalhar a espuma de poliuretano ou um simples bloco de espuma verde para arranjos de flores.

Se poss vel, bastante vantajoso o projecto em AutoCADí é , principalmente em tr s dimens es, pois al m de permitirê õ é

uma melhor visualiza o do carro possibilita a obten o de sec es que mais tarde v o ajudar muito na constru o doçã çã çõ ã çã

molde.

21

Fig. 7 - Projecto 3D realizado em AutoCAD

Na sequ ncia de constru o que a seguir se apresenta vamos admitir tratar-se de um ve culo totalmente carenado, comê çã í

carenagem superior e inferior, ficando a cargo do construtor fazer as simples adapta es necess rias para qualquerçõ á

outro tipo de configura o, uma vez que o m todo de constru o basicamente o mes mo.çã é çã é

22

Carroçaria

A constru o da carro aria normalmente composta por 3 fases, segundo o m todo mais utilizado e que permite deçã ç é é

uma forma simples obter excelentes acabamentos:

a) Constru o do moldeçãb) Constru o de um contra-moldeçãc) Moldagem da carro aria no interior do contra-moldeç

a) Constru o do molde:çã

O molde normalmente realizado em espuma de poliuretano, embora possa ser feito em quase qualquer material,é

desde que permita um bom acabamento.

A espuma de poliuretano um material que permite um acabamento muito bom e facilmente trabalhada comé é

pequenas serras e com lixa.

A escolha da vulgar “esferovite” deve ser evitada, pois se for utilizada resina de poli ster para a constru o do contra-é çãmolde dar-se- uma reac o qu mica que acabar por destruir todo o acabamento do molde.á çã í áPara facilitar a obten o da forma desejada, e na aus ncia de um projecto dividido em sec es planas realizado emçã ê çõ

AutoCAD, devem- se cortar algumas sec es aproximadas das zonas mais caracter sticas do ve culo, como porçõ í í

exemplo: tr s longitudinais - central e cavas das rodas; e tr s transversais - zona do eixo dianteiro, zona da cabe a doê ê ç

piloto e sec o traseira do motor (Fig. 8).çãAp s isto basta acrescentar placas de espuma e aproximar as suas formas de acordo com as dimens es desejadas,ó õ

n o esquecendo uma constante e rigorosa verifica o da simetria do molde.ã çãA parte inferior ser mais f cil de realizar com apenas uma placa horizontal e alguns acrescentos para a zona das cavasá á

das rodas.

23

Ap s a conclus o deste trabalho, que durar bastantes horas, o molde deve ser totalmente revestido de betumeó ã á

(utilizado em repara es autom veis) e posteriormente lixado e pintado at se obter um acabamento brilhante e semçõ ó é

irregularidades.

Fig. 8 - Constru o do molde em espuma de poliuretanoçã

24

Fig. 9 - Aspecto final do molde

b) Constru o de um contra-molde:çã

Para esta opera o, bem como para a constru o da carro aria propriamente dita, a colabora o de um profissionalçã çã ç çã

ser sempre bem vinda, como por exemplo um construtor de canoas ou outro tipo de objectos em fibra. Ainda que poucoá

acostumado a trabalhar com fibras que n o as de vidro (se for o caso disso), n o ter qualquer dificuldade em trabalharã ã á

com fibras mais evolu das desde que lhe seja fornecido o material. A experi ncia ser essencial para evitar resultadosí ê á

desastrosos, muito f ceis de acontecer por pequenos descuidos e que podem comprometer o acabamento final e aá

resist ncia da carro aria.ê ç

25

O contra-molde deve ser realizado em fibra de vidro e resina de poli ster, por ser um material mais barato, e seé

necess rio ter uma arma o de madeira para evitar empenos.á çãO molde ent o revestido com cera (para moldes) para evitar que o contra molde adira ao mes mo. Constr i-se ent o,é ã ó ã

ao n vel da divis o das duas metades da carro aria, uma plataforma de madeira rente a toda a “linha de cintura” doí ã ç

molde, cobrindo-se depois a parte superior do molde com fibra at mes ma plataforma, criando uma beira de fibra aé à

toda a volta do contra-molde (Fig. 11).

Fig. 10 - Contra molde superior, ainda com o molde no seu interior

26

Fig. 11 - Obten o do contra-molde superiorçã

Depois de seca a primeira metade do contra molde, e sem a retirar do molde, repete-se a opera o para a parte inferiorçã

do contra-molde, obtendo assim um contra-molde em duas metades que se ajustam perfeitamente.

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Fig. 12- Obten o do contra-molde inferiorçã

c) Moldagem da carro aria no interior do contra-molde:ç

nesta altura que surge a necessidade de optar por um tipo de fibra para a carro aria. A escolha partida ditadaÉ ç é à

quase exclusivamente pelos meios financeiros dispon veis, sendo a melhor op o as fibras de carbono ou kevlarí çã

(aramida). Estes dois tipos de fibras t m pre os muito semelhantes, embora sejam algo diferentes nas suasê ç

caracter sticas ap s moldagem.í ó

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A fibra de carbono extreme mente r gida, mas tamb m mais fr gil, enquanto o kevlar quase t o r gido como oé í é á é ã í

carbono mas com uma maior tenacidade (capacidade de absorver choques), embora ligeiramente mais pesada. Existem

no mercado alguns tipos de fibras h bridas, de carbono interla ado com kevlar que tentam reunir o melhor de cada umaí ç

delas.

Estes dois tipos de fibras n o absorvem facilmente a resina como a fibra de vidro. necess rio muito cuidado paraã É á

embeber o tecido com resina. Este motivo leva utiliza o de autoclaves para a cura das resinas. Estes autoclaves,à çã

al m de trabalharem a altas temperaturas, para uma mais r pida cura da resina, funcionam a press es elevadas,é á õ

impedindo a forma o de bolhas de ar e for ando a resina a impregnar o tecido. Deste modo obt m-se estruturas muitoçã ç ê

mais r gidas e com rela es fibra/resina mais elevadas (o que diminui o peso) do que no caso do endurecimento a frioí çõ

ou em estufa. Co mo o acesso a este tipo de equipamento quase imposs vel, vamos tratar aqui apenas o caso da curaé í

press o atmosf rica. à ã éEmbora o ideal fosse escolher um tipo de fibra para cada utiliza o no carro, isto n o muito vi vel econ micamenteçã ã é á ó

uma vez que normalmente s se vendem em quantidades grandes.óNeste exemplo iremos escolher a fibra de carbono, devido principalmente sua leveza e ao aspecto do acabamentoà

final.

A escolha recaiu sobre um tecido de carbono de espessura m dia, com 200 g/mé 2, e na resina de epoxy que, em rela oçã

tradicional resina de poli ster, tem a vantagem de n o reagir com esferovites e afins e, acima de tudo, apresentar umaà é ã

rigidez muito superior resina de poli ster.à éU m ve culo de dimens es m dias ir gastar entre 20 a 30 mí õ é á 2 de tecido de fibra, pois s o necess rias v rias camadasã á á

para se obter a resist ncia pretendida.ê

29

Fig. 13 - Constru o de uma beira de madeira para permitir uma moldagem c ncavaçã ô

Vamos aparafusar (para permitir serem retiradas) umas ripas de madeira a toda a volta do contra-molde, de acordo com

a Fig. 13, que permitir o que seja moldada uma beira horizontal para dentro da carenagem, que servir para o fecho dasã á

carenagens uma contra a outra (com, por exemplo, algumas tiras de fita autocolante de “velcro”), evitando-se que a

forma lateral da carenagem se deforme ao longo da “linha de cintura”.

Ap s a obten o dos dois contra-moldes, deve proceder-se ao seu revestimento interior com cera de moldes. Emó çã

seguida ser feita a aplica o de uma camada de resina seguida de uma tela muito fina de fibra de vidro (gase), queá çã

permitir um melhor acabamento. Aplica-se novamente uma camada de resina, mas desta vez (e tamb m sempre queá é

seja aplicada resina em cima de um tecido de fibra) n o conv m pincelar mas carregar com o pincel repetidamente naã é

vertical, embebendo o tecido e n o o tirando do seu lugar.ãRepete-se esta opera o para duas camadas de tecido de carbono, que ser o suficientes para as carenagens. Açã ã

secagem deve ser efectuada de prefer ncia em estufa, e durante pelo menos dois dias, tendo depois o cuidado de evitarê

esfor os na primeira semana, enquanto a cura da resina ainda n o est completa.ç ã á

30

Fig. 14 - Carenagem “em bruto”, antes de ser retirada do contra-molde

31

Chassis

Este um dos pontos mais importantes na fisionomia de um prot tipo, e h apenas um “segredo” para conseguir umé ó á

bom chassis - a sua simplicidade.

Co mo ponto de partida temos apenas o conhecimento de que a estrutura mais r gida a duas dimens es o tri ngulo e,í õ é â

a tr s dimens es a pir mide. Conv m tamb m n o esquecer uma regra b sica na constru o de estruturas que a deê õ â é é ã á çã é

n o aplicar esfor os a meio de uma barra, mas sempre nas suas extremidades.ã çU m chassis r gido permite um melhor rolamento, uma vez que n o absorve a energia devida sua deforma o el stica,í ã à çã á

provocada pelas irregularidades da estrada.

partida podemos optar por tr s tipos de chassis:À êa) Chassis tubular

b) Chassis em placas coladas

c) Chassis monobloco

a) Chassis tubular:

Co me a m os mais uma vez pelo tipo mais simples, e logicamente menos dispendioso.çEste tipo de estrutura pode ser constru da em v rios materiais sendo o mais acess vel o a o. Pode ser constru do emí á í ç í

tubo quadrado de sec o 30x30 ou 20x20 que ser mais do que suficiente. A estrutura soldada pode ser efectuada porçã á

qualquer serralheiro e n o fica muito pesada - 20 ou 30 Kg no m ximo.ã áPode-se considerar talvez o melhor chassis para uma primeira participa o, pois vai permitir ajustes, montagem deçã

suportes para pe as, montagem de apoios, etc.,e que num chassis em fibra devem estar partida bem definidos.ç à tamb m poss vel que seja constru do em tubo de alum nio, que pode ser rebitado ou aparafusado e, com alguma sorteÉ é í í í

de encontrar quem o fa a, pode ainda ser soldado. Neste caso conv m ter alguma informa o sobre os tubos a seremç é çã

comprados pois nem todos os alum nios s o sold veis.í ã áU ma ltima op o, dentro dos chassis tubulares, ser a de tubos de fibra (de Kevlar, Carbono ou mes mo de fibra deú çã á

vidro), que podem ser colados formando uma estrutura muito resistente e leve, embora sejam mais difceis de encontrar.í

32

U m exemplo de um projecto de chassis tubular o da Fig. 15, onde j se incluem os obrigat rios arco de protec o eé á ó çã

barras laterais, que neste caso, e na continuidade da “teoria da simplicidade”, fazem parte integrante da estrutura

esfor ada do chassis, aproveitando assim o regulamento em nosso favor. Este chassis muito simples de realizar, muitoç é

resistente, e n o muito pesado. Deve ser feito nas seguintes etapas:ã

1- Base (vermelho)

2- Encosto para as costas e estrutura de suporte para as rodas dianteiras (verde)

3- Restante estrutura (azul)

Fig 15 - Exemplo de chassis tubular

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b) Chassis em placas coladas:

Neste ponto entramos numa outra tecnologia, a dos materiais comp sitos em estruturas sandwich.óU ma estrutura sandwich , como o nome indica, composta por 3 camadas, sendo as exteriores muito resistentes e aé

interior um enchimento muito leve que quase s usado para dar estabilidade s camadas exteriores. Desta formaó é à

obt m-se uma placa que al m de ser muito resistente trac o e compress o (caracter stica que lhe conferida pelasé é à çã à ã í é

camadas exteriores) o tamb m flex o, dada a exist ncia de um material interior resistente ao esmaga mento e queé é à ã ê

evita os deslocamentos de uma camada exterior em rela o outra.çã àCo mo exemplos mais comuns de enchimentos temos as espumas, muito utilizadas em barcos, e as estruturas em “ninho

de abelha”, que podem ser de alum nio ou de “Nomex”, que s o as mais divulgadas.í ã

Fig 16 - Estrutura sandwich com ninho de abelha

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As camadas exteriores podem tamb m variar. Usam- se desde fibras de carbono, de kevlar, de fibra de vidro, at chapasé é

de alum nio.íCo m estes materiais muito f cil obter placas, mas as superf cies curvas tornam-se mais complexas, e partida apenasé á í à

podem ser efectuadas com ninho de abelha de “Nomex”, que pode ser dobrado pela ac o do calor (cerca de 200 çã 0C).

Por esse motivo vamos apenas debru ar-nos sobre estruturas planas.çPara o chassis o mais indicado seria o ninho de abelha de alum nio, devido sua superior rigidez em rela o aoí à çã

“Nomex”, e laminado, por exemplo, com fibra de carbono ou kevlar.

f cil encontrar no mercado, em empresas da ind stria petroqu mica, placas de ninho de abelha de alum nio jÉ á ú í í á laminadas com kevlar, o que simplifica muito o trabalho, e que n o representam uma despesa muito elevada. As placasã

s o normalmente comercializadas em medidas normalizadas de 300x140 cm, o que suficiente para construir o chassisã é

na sua totalidade.

- Laminagem das placas:

No caso de apenas ser poss vel obter o ninho de abelha de alum nio n o laminado, a laminagem deve ser efectuada doí í ã

seguinte modo:

i) Procurar uma mesa com as dimens es da placa (no m nimo), e com um tampo suficientemente liso (porõ í

exemplo de f rmica ou vidro), e revesti-la com cera desmoldante.óii) “Pintar” a mesa com resina de epoxy (obviamente misturada com o seu endurecedor pr prio nas propor esó çõ

correctas)

iii) Colocar o tecido de fibra pretendido (carbono ou kevlar) a todo o comprimento da mesa, e repetir esta

opera o, do mes mo modo que foi utilizado nas carenagens, para obter uma fibra resistente.çãiv) Antes que a resina endure a, colocar a placa de ninho de abelha em cima e comprimir contra o tecidoç

colocando t buas em cima com algum peso (sem danificar o ninho de abelha).áv) Deixar curar a resina, preferencialmente numa estufa.

vi) Depois de seco descolar cuidadosamente a placa da mesa e repetir o processo para o outro lado do ninho de

abelha.

Obtendo ent o a placa pretendida esta est pronta para ser cortada de acordo com as necessidades do nosso chassis.ã á

O corte deve ser efectuado com uma rebarbadora equipada com um disco de corte.

35

Deve ent o construir-se uma maquete do chassis, escala 1/1, em cart o canelado, que depois de desmontada servirã à ã á de molde para o corte das placas sandwich.

A forma do chassis bastante livre, dada a facilidade de obter uma estrutura r gida com estes materiais.é íA colagem das placas deve ser feita com uma cola pr pria para o efeito ou, na falta da mes ma, poss vel preparar umaó é í

“pasta” muito eficiente misturando a mes ma resina usada na laminagem com “algod o de fibra de vidro” que al m de terã é

algum volume, o que d bastante jeito para “aquelas frinchas” que n o querem desaparecer, bastante leve.á ã éAp s esta colagem pode-se ainda revestir toda a estrutura resultante com nova camada de fibra (tendo o cuidado deó

lixar as placas para que a nova camada de resina adira melhor), para uniformizar o acabamento e melhorar ainda a

resist ncia das liga es entre as placas.ê çõApresenta-se a seguir um modelo a ttulo de exemplo que apenas varia um pouco quer se opte por um fundo plano ouí

n o.ã

Fig. 17 - Exemplo de um chassis obtido com placas em estrutura sandwich

36

c) Chassis monobloco:

Este tipo de “chassis de placas” pode muito facilmente ser transformado numa estrutura monobloco, com as evidentes

vantagens em termos de rigidez, atrav s da sua colagem carenagem inferior, e revestimento final com fibra, tanto daé à

estrutura de placas coladas como do interior da carenagem inferior, o que proporciona uma resist ncia exemplar e evitaê

todos os problemas de fixa o da carenagem inferior.çãObt m- se assim uma pe a nica, englobando o chassis e a carenagem inferior, de extrema leveza. No caso do ve culoé ç ú í

por n s constru do, o peso de toda esta estrutura (neste caso de fibra de carbono e ninho de abelha de alum nio), comó í í

uma rigidez muito apreci vel, era de 15 Kg, e tendo em conta que a carenagem superior pesava apenas 4,6 Kg,á

podemos ter a certeza de que foi uma boa op o.çãApenas uma chamada de aten o: todos os apoios que exijam algum esfor o da parte do chassis devem ser refor adosçã ç ç

com uma placa de alum nio aparafusada de cada lado das placas, como se pode ver na Fig.18, nos suportes daí

direc o.çãO motor deve tamb m ser montado num sub-chassis (de alum nio por exemplo), que inclua o motor, roda traseira,é í

transmiss o e trav es, sendo este aparafusado ent o s placas do chassis, mas isto ser mencionado mais frente.ã õ ã à á à

37

Fig. 18 - Chassis monobloco do “Otto” ( fibra de carbono / ninho de abelha de alum nio)í

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Motor

De nada nos serve um bom conjunto chassis/carro aria se n o tivermos um bom rendimento do grupo propulsor.ç ãVamos aqui tamb m dividir os motores em tr s tipos.é ê

a) Motores a gasolina, de quatro tempos

b) Motores a gasolina, de dois tempos

c) Motores Diesel

a) Motores de quatro tempos:

Esta sem d vida a melhor op o uma vez que, partida, um motor a quatro tempos mais econ mico do que umé ú çã à é ó

motor a dois tempos. A cilindrada mais adequada ser entre os 40 e 50 cmá 3, uma vez que um motor de menores

dimens es ter um bin rio insuficiente para mover o ve culo com economia.õ á á íH alguns motores dispon veis que poder o ser utilizados sem ser necess rio empreender a complexa tarefa deá í ã á

construir um. O motor mais divulgado neste tipo de provas o motor Honda 50 a quatro tempos que equipava as “Hondaé

Minitrail” e “Honda SS 50”, sendo o primeiro mais indicado devido ao menor di metro da admiss o e ao facto de terâ ã

montado um carburador mais pequeno. Existem tamb m alguns motores de geradores el ctricos que podem seré é

facilmente adaptados.

necess rio partida ter algumas no es do que se pretende do motor, antes de tentar melhor -lo.É á à çõ áTome m os como exemplo um gr fico t pico de um motor (pot ncia, bin rio e consumo espec fico) (Fig. 18).á í ê á íPode mos ver que o menor consumo espec fico (em g/K W.h) obtido para a rota o a que corresponde o bin rioí é çã á

m ximo. U ma vez que o bin rio (For a x Bra o) nos indica a for a exercida pelo mbolo no movimento descendente, á á ç ç ç ê é quando a for a m xima que temos o melhor rendimento do motor e logo um menor consumo (Fig. 18).ç é áNeste caso o que nos interessa que esse bin rio m ximo seja obtido menor rota o poss vel, e para isso vamosé á á à çã í

fazer algumas altera es no motor de maneira a “comprimir” as curvas do gr fico para a esquerda. H altera esçõ á á çõ

simples e outras que requerem interven es profundas que n o est o ao alcance de todos, mas que ir o aqui serçõ ã ã ã

mencionadas a ttulo de exemplo.íO resultado que se espera obter um motor que tenha o bin rio m ximo por volta das 2000 rpm e a pot ncia m ximaé á á ê á

pelas 4000 rpm, como exemplificado na Fig. 19.

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Vamos agora descrever algumas altera es que poder o ser realizadas, sem contudo aprofundar muito o tema emçõ ã

termos quantitativos, pois todas as altera es devem ser vistas em conjunto, e apenas com muitos treinos e algumaçõ

experi ncia que se obt m bons resultados.ê é ê

Fig. 19 - Gr ficos t picos de um motor (Pot ncia, Bin rio e Consumo espec fico)á í ê á í

40

Fig. 20 - Gr fico que se poder obter ap s a prepara o do motorá á ó çã

Embora pare a contradit rio, muitas das altera es que iremos fazer s o inversas s da prepara o de um autom velç ó çõ ã à çã ó

ou de uma moto de competi o, sendo facilmente realizadas, caso seja necess rio, por um preparador deste tipo deçã á

motores.

Falaremos primeiro das mais simples e menos onerosas de realizar, passando depois para as que implicam alguma

interven o profissional.çã

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- Colector de admissão:Aumentando o comprimento do colector de admiss o consegue obter-se um fluxo de ar mais estabilizado que favorece aã

resposta do motor a baixas rota es. Este aumento de comprimento deve ser efectuado entre o carburador e o filtro deçõ

ar, para evitar a condensa o da mistura ar/combust vel ao longo da conduta.çã í

- Filtro de ar:No caso de ser usado um filtro de ar, o que sempre aconselh vel, este deve ser de grandes dimens es, para permitir aé á õ

passagem de uma grande quantidade de ar, sem causar estrangulamento, e mes mo assim reter as impurezas do ar.

- Ignição:Se regul vel, deve ser reduzido o avan o da igni o para melhorar o rendimento a baixas rota es. Nos sistemasá ç çã çõ

electr nicos este avan o autom tico e regulado em fun o da rota o, pelo que, partida, n o necessita de seró ç é á çã çã à ã

afinado.

- Velas:Devem ser usadas velas mais “quentes”, n o s para permitir um melhor arranque a frio e uma menor perda de calorã ó

durante os per odos em que o motor est desligado, mas tamb m, e principalmente, porque o motor vai funcionar aí á é

baixas rota es.çõSe poss vel, ser aconselh vel o acrescento de uma segunda vela, com bobina pr pria, atrav s da execu o de umí á á ó é çã

furo, e posterior roscagem, na culassa do motor. Neste trabalho preciso ter o cuidado de n o interferir com asé ã

condutas de admiss o e escape, nem com as pr prias v lvulas. Por vezes este trabalho torna-se difcil devido ã ó á í à presen a da corrente de distribui o.ç çã

- Condutas de admissão e escape:Embora na quase totalidade dos motores de competi o estas sejam polidas por dentro (um trabalho manual deçã

paci ncia), alguns optam por n o o fazer argumentando que as rugosidades, presentes nas paredes das condutas,ê ã

ajudam a uma melhor difus o da mistura ar/combust vel. Se poss vel, talvez uma teoria que vale a pena serã í í é

experimentada, embora os resultados possam n o ser muito diferentes.ã

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- Equilibragem do motor:Esta uma interven o que dar sem d vida resultados muito positivos, embora tenha o inconveniente de apenas poderé çã á ú

ser efectuada numa oficina especializada. Toda a parte m vel do motor pode ser aligeirada e reequilibrada de modo aó

obter um funcionamento muito mais suave e com menores perdas por atritos.

- Redução de peso:U m motor de Honda SS 50, por exemplo, pesa cerca de 16 Kg, o que evidentemente demasiado. H muitas pe as doé á ç

motor que numa competi o deste tipo s o redundantes e podem ser retiradas.çã ãU m exemplo disso o magneto, que al m de ser algo pesado provoca um é é elevado atrito ao gerar energia el ctrica. Esteé

pode ser totalmente retirado, instalando um sistema de igni o electr nica (dispon vel para qualquer motor deçã ó í

motorizada) directamente alimentado de uma bateria, que n o precisa de ser recarregada pois as provas apenas duramã

6 voltas por tentativa, e durante esse tempo o motor quase nunca est ligado.áNo caso de se instalar uma embraiagem exterior ao motor, de que se falar mais frente, a caixa de velocidades e aá à

embraiagem podem ser totalmente retiradas, fazendo-se a transmiss o directamente a partir da cambota. Nesse casoã

as tampas laterais do motor podem ser retiradas e substitu das por uma chapa de alum nio com a forma da sec o doí í çã

motor para impedir a sa da do leo.í óAs alhetas de refrigera o do motor tamb m podem ser cortadas, uma vez que se pretende que o motor n o arrefe açã é ã ç

nos per odos em que est desligado.í á

- Árvores de cames:Nu m motor que funciona a rota es elevadas, usa-se o chamado “cruzamento da admiss o”, que n o passa daçõ ã ã

sobreposi o, por um curto intervalo de tempo e durante a transi o escape-admiss o, da abertura da v lvula de escapeçã çã ã á

e da de admiss o. Deste modo obt m-se um fluxo mais vigoroso de ar no interior do motor, uma vez que o ar que entraã é

na admiss o “empurra” os produtos da combust o para o escape. Diz-se ent o que o motor “respira melhor” a altaã ã ã

rota o.çãEste cruzamento depende do ngulo entre aâ came de admiss o e a came de escape, a que se chama ngulo deã â

cruzamento de v lvulas.á

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No nosso caso temos um motor que n o precisa de subir muito de rota o e que necessita de uma boa compress o aã çã ã

baixa rota o, por isso vamos reduzir o ngulo entre as cames. Algumas equipas tentaram um ngulo nulo, mas estaçã â â

n o teve resultados muito animadores, pois os motores funcionaram bastante mal. Ap s isto a quase totalidade dasã ó

equipas acabou por optar por um ngulo em torno dos 10â 0.

Fig. 21 - ngulo de cruzamento de v lvulas á

Outra altera o que pode ser efectuada na(s) rvore(s) de cames a constru o de apoios com rolamentos, o queçã á é çã

permite uma enorme redu o do atrito interno do motor.çã

- Corrente de distribuição:Pode ser substitu da por uma correia dentada de borracha, que al m de proporcionar uma montagem mais f cil, poisí é á

pode ser retirada das rodas dentadas lateralmente sem implicar a desmontagem das mes mas, muito mais leve, temé

menor atrito, e mais silenciosa.é

- Injecção electrónica:Este o passo final para uma completa prepara o do motor. N o o mais barato mas sem d vida o que pode trazeré çã ã é é ú

resultados mais encorajadores.

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A injec o electr nica vai substituir o carburador e todas as suas perdas inerentes. Vai implicar tamb m a montagem deçã ó é

um sistema de pressuriza o do sistema de combust vel, dado que necessita de uma press o de gasolina da ordem dosçã í ã

2 bar. Este sistema ser tratado mais frente.á àA injec o electr nica pode ser dividida em dois componentes: o injector e a central electr nica que o controla. O injectorçã ó ó

pode ser adquirido na Bosch, que o fabrica especialmente em tamanho reduzido para estas provas, e a sua instala oçã

n o apresenta qualquer problema como se pode constatar na Fig. 22.ã

Fig. 22 - Montagem do injector na conduta de admiss oã

Em rela o central electr nica as hip teses s o muitas, pois desde as unidades program veis e com umçã à ó ó ã á

funcionamento cartogr fico (com avalia o de mais do que duas vari veis para a determina o do tempo de abertura doá çã á çã

injector e o instante em que essa abertura se d ), at sistemas totalmente feitos em “casa” e apenas com afina o daá é çã

riqueza da mistura (neste caso determinada pelo tempo de abertura do injector).

A constru o de uma central destas n o algo muito complicado para um conhecedor de electr nica. No fundo, a partirçã ã é ó

de v rias vari veis de entrada (sinal de fa sca da vela dado pelo fio de alimenta o da bobina, posi o do aceleradorá á í çã çã

(borboleta da admiss o) e rota o do motor, para um caso mais simples) temos que ter um sinal de sa da, que actua oã çã í

relay do injector, com uma dura o X e com in cio no instante Y (que podem por exemplo ser afinados atrav s deçã í é

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re statos) que nos definem a quantidade de gasolina a injectar (dependente do tempo de abertura X) e o instante emó

que injectado (relativamente abertura da v lvula de admiss o, e contado a partir da ltima fa sca da vela).é à á ã ú íAs centrais dispon veis no mercado s o de variadas marcas, mas algo dispendiosas devido ao facto de serem realizadasí ã

para motores pluricilndricos. S o apesar disso a melhor op o devido s enormes possibilidades de programa o queí ã çã à çã

permitem.

- Válvulas de comando electromagnético:U m dos ltimos inventos introduzidos nestes prot tipos o comando das v lvulas a partir de relays (poss vel dadas asú ó é á í

reduzidas dimens es das v lvulas que estes motores utilizam), que podem ser controlados por uma outra centralõ á

electr nica.óO expoente m ximo desta tecnologia a gest o integrada de todos os sistemas electr nicos: igni o, injec o eá é ã ó çã çã

comando electromagn tico das v lvulas, o que permite, apenas atrav s de programa o, que se transforme o motoré á é çã

num motor a seis tempos, injectando gasolina apenas de duas em duas vezes, e mantendo a v lvula de escape abertaá

durante os tempos mortos, efectuando uma “lavagem” muito mais completa do cilindro, o que vai permitir uma

combust o muito mais limpa no tempo seguinte.ã

b) motores a gasolina, de dois tempos

Este tipo de motor pouco utilizado, uma vez que n o existe propriamente uma classe separada dos quatro tempos.é ã

Talvez um pouco por reflexo disso o recorde do circuito de Paul Ricard apenas algo superior aos 300 Kms/l.éA sua maior vantagem o peso, pois poss vel encontrar motores, capazes de movimentar um ve culo deste g nero,é é í í é

com apenas 3 ou 4 Kg de peso.

S o tamb m muito f ceis de encontrar em qualquer motorizada, de prefer ncia com arrefecimento a ar.ã é á êAs transforma es poss veis, al m daquelas j mencionadas para os motores a quatro tempos e que possam serçõ í é á

aplic veis neste caso (colector de admiss o, velas, igni o, filtro de ar, equilibragem do motor, redu o de peso eá ã çã çã

injec o electr nica), s o algo delicadas de efectuar, come ando pela constru o de um escape (essencial para o bomçã ó ã ç çã

funcionamento de um motor a dois tempos), que deve apresentar um maior comprimento entre o cone e o contra-cone,

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para atrasar a onda de contra-press o provocada pelo mes mo, de modo a que se obtenha uma maior compress o aã ã

baixas rota es. Esta opera o s trar resultados concludentes ap s v rias tentativas e ensaios.çõ çã ó á ó áA montagem de uma v lvula de escape de comando servo assistido, n o apresenta grandes vantagens pois o escapeá ã

vai ser desenhado para uma gama de rota es suficiente para a utiliza o na prova. çõ çãNu m motor a dois tempos muito simples retirar todo o conjunto da caixa de velocidades, incluindo a caixa exterior,é

dado que o leo de lubrifica o da caixa independente da lubrifica o do motor (ao contr rio dos motores a quatroó çã é çã á

tempos), que efectuada pelo leo da mistura.é óEm rela o s janelas de admiss o, o seu polimento e a obten o de um rebordo de sa da parab lico pode melhorar oçã à ã çã í ó

fluxo da mistura, mas requer um trabalho especializado de oficina.

U ma boa base de trabalho, e muito econ mica, o motor da “Casal Bossini” (que j possui motor de arranque, aoó é á

contr rio do motor da “Casal Boss”), que muito f cil de encontrar, de alterar e tamb m n o apresenta dificuldadeá é á é ã

alguma para a obten o de pe as de substitui o, que por sinal s o extrema mente baratas.çã ç çã ã

c) Motores Diesel

Em termo de compara o, os ve culos equipados com motores diesel que participam na “Eco-Marathon Shell” realizadaçã í

em Paul Ricard obt m consumos da ordem dos 880 Km/l.ê partida pode parecer estranho, pois de conhecimento geral que os motores Diesel t m um melhor rendimento doÀ é ê

que os motores a gasolina. A dificuldade est em encontrar um motor de dimens es suficientemente reduzidas paraá õ

uma prova deste g nero. Os motores de mais pequena cilindrada utilizados nestas provas rondam os 150 cmé 3, o que é demasiado para um motor que partida sempre mais pesado do que um motor a gasolina. Este excesso de pesoà é

deve-se ao facto de ter de ser constru do, preferencialmente, em ferro fundido, dadas as enormes taxas de compress oí ã

a que sujeito (cerca de 19 a 23:1, comparativamente aos 8 a 12:1 dos motores a gasolina).éU m outro problema a dificuldade de conseguir uma boa vaporiza o do gas leo no mo m ento da injec o no cilindro,é çã ó çã

dadas as reduzidas dimens es do injector, o que leva a entupimentos frequentes, (a maquinagem dos orifcios doõ í

injector um trabalho de altssima precis o) e da c mara de combust o.é í ã â ã

47

Qualquer que seja a escolha de motor, o facto de obter um bom resultado dentro da classe em que se situa o maisé

importante, ainda que essa classe n o exista “legalmente” no regulamento. U m exemplo deste comportamento aã é

publicidade realizada pela equipa Microtech ao conseguir um recorde de 850 Km/l para um motor a quatro tempos

equipado apenas com um carburador.

48

Circuito de Alimentação

Entendemos por circuito de alimenta o tudo aquilo que serve para conduzir o combust vel desde o dep sito at aoçã í ó é

carburador ou injector.

A organiza o p e escolha dos participantes tr s medidas de dep sito distintas: 30, 100 e 250 cmçã õ à ê ó 3. A escolha deve

ser feita com base nos resultados esperados do ve culo, embora n o seja desaconselh vel a escolha de um dep sito deí ã á ó

dimens o superior ao necess rio, com vista a uma maior autonomia nos treinos.ã áCada dep sito obriga a que se percorra uma dist ncia m nima te rica com um litro de combust vel, sendo as contasó â í ó í

f ceis de efectuar:á necess rio que percorra 6 voltas (no caso do circuito de Paul Ricard) de 3,208 Km cada, o que totaliza 19,248 Km comÉ á

a capacidade do dep sito.ó

Consumo\Depósito 30 cm 3

100 cm 3 250 cm 3

Km/l 641 192 77

l/100 Kms 0,16 0,52 1,3

Quadro 1- Consumo m ximo poss vel para cada dep sitoá í ó

No caso de ser utilizado um carburador, tudo simples, pois apenas necess rio ligar o dep sito e o carburador atrav sé é á ó é

de um tubo. A parte mais baixa do dep sito (fornecido pela organiza o, no caso da prova francesa) deve situar-seó çã

obviamente numa cota superior da entrada de combust vel no carburador, mas tendo o cuidado de n o o colocar muitoà í ã

pr ximo da cabe a do motor e, de acordo com o regulamento, num local ventilado para evitar o sobreaquecimento daó ç

gasolina.

A montagem de um sistema de injec o electr nica obriga a uma instala o um pouco mais complexa. Estes sistemasçã ó çã

obrigam a que a gasolina esteja a uma press o de cerca de 2 bar, o que n o se consegue obviamente sem recurso aã ã

um sistema de press o. A utiliza o de uma bomba de combust vel desnecess ria, uma vez que esta, al m deã çã í é á é

bastante pesada, difcil de ajustar para um d bito de gasolina t o reduzido.é í é ãA solu o a que se recorre a montagem de um reservat rio de ar comprimido ligado tampa do dep sito deçã é ó à ó

combust vel, o que cria a press o necess ria para o nosso sistema.í ã á

49

O sistema precisa de v rios componentes que aqui ir o ser descritos por ordem, na direc o do reservat rio de ará ã çã ó

comprimido para o dep sito de combust vel.ó í

1 - Reservatório:O reservat rio de ar comprimido deve ser transparente. Pode ser por exemplo uma garrafa pl stica de refrigerante deó á

1,5 litros, que por norma suficientemente resistente para suportar press es da ordem dos 2 bar.é õ

2 - Válvula de enchimento:Deve estar localizada no pr prio reservat rio ou sa da do mes mo. Deve permitir o enchimento atrav s de uma bombaó ó à í é

manual, de acordo com os regulamentos.

3 - Manómetro de pressão de ar:Pode estar localizado no pr prio reservat rio ou, atrav s de uma deriva o do mes mo, no tablier, mas de qualqueró ó é çã

forma deve estar sempre antes da v lvula de seguran a.á ç

4 - Válvula de segurança:O regulamento obriga a que seja instalada neste ponto uma v lvula de seguran a regulada pora 5 bar. este o limite deá ç É

press o suportado pelos dep sitos de gasolina fornecidos, e evita-se assim que ocorram acidentes graves (dado que oã ó

dep sito de gasolina de vidro) devido a excessos de press o.ó é ã

5 - Regulador de pressão:Usa-se para manter a press o uniforme ao longo de toda a prova. Se tivermos o reservat rio a por exemplo 3 bar e oã ó

regulador de press o apenas permitir a “passagem” de 2 bar, ent o o ar contido no reservat rio, dependendo do seuã ã ó

tamanho, deve ser suficiente para realizar toda a prova, fornecendo uma press o de 2 bar ao circuito.ã

6 - Válvula de purga:Esta v lvula pode estar situada em qualquer ponto do circuito, e permite que se esvazie o circuito de ar comprimidoá

antes do abastecimento e depois da prova, para serem efectuadas as medi es de consumo.çõ

50

7 - Tubo:O tubo dever ser do tipo referido no regulamento, e ligar todo o sistema ao topo do dep sito de combust vel (tampa).á á ó í

Deve ter-se o cuidado de apertar a tampa do dep sito com uma anilha tipo “mangueira de jardim” para evitar que esta seó

solte com a press o.ã

51

Transmis são

Aqui temos mais um ponto onde se pode perder cerca de 10% do rendimento do motor, mas em que as perdas podem

tamb m ser muito menores.éA transmiss o pode ser feita recorrendo a uma corrente de bicicleta, mais leve e com menos atrito do que uma correnteã

de moto. A sua resist ncia ser mais do que suficiente, uma vez que n o ser exigido muito esfor o ao motor.ê á ã á çExistem no mercado pinh es e rodas dentadas de variados tamanhos, que podem ser facilmente adaptados a qualquerõ

cubo ou eixo.

O factor principal ser a rela o de transmiss o, mais ou menos “longa”, que determinar a que velocidade se deslocará çã ã á á o ve culo para uma dada rota o do motor. O desej vel era que se tivesse uma velocidade ligeiramente acima do valorí çã á

m nimo (m dio) admitido (dependendo da fisionomia do circuito) para a rota o correspondente ao bin rio m ximo.í é çã á áNos motores com caixa de velocidades a escolha mais simples, pois podem ser feitas correc es apenas trocando aé çõ

rela o engrenada no motor.çãA solu o com menor atrito, a liga o directa cambota do motor, o que obriga constru o de uma embraiagemçã é çã à à çã

externa ao mes mo.

Embraiagem:

Pode mos ter embraiagens de dois tipos:

a) - Centrfugaíb) - Actua o manualçã

a) A embraiagem centrfuga actua automaticamente, desde a posi o de “ponto morto” at posi o totalmenteí çã é à çã

embraiada. Funciona pelo contacto de duas maxilas (normalmente), que rodam solid rias com a transmiss o, numá ã

tambor, este solid rio com a roda.áConforme a rota o do motor, as maxilas v o-se expandindo no interior do tambor, atrav s da for a centrfuga,çã ã é ç í

proporcionando tanto um arranque suave como um contacto s lido a alta rota o. ó çã

52

este o sistema usado pela maioria das “scooters” actualmente existentes, e pode ser delas retirado para ser adaptadoÉ

ao nosso ve culo.íA rota o a que se d o arranque pode ser alterada com a modifica o de umas pequenas massas que se encontramçã á çã

nas maxilas.

O grande problema destes sistemas est relacionado com o seu desactuamento. Estando as maxilas a rodar solid riasá á

com o tambor, se desligarmos o motor ou desacelerarmos, as maxilas continuam na sua posi o, n o se obtendo açã ã

“roda livre” desejada, e s descolam do tambor a velocidades normalmente abaixo dos 10 Km/h, o que n o nos interessaó ã

de modo algum.

A solu o a montagem de um sistema manual que actue nas maxilas, for ando-as a voltar posi o de repouso, noçã é ç à çã

mo m ento em que se desliga o motor. O arranque, no entanto, continua a ser autom tico.á

b) - Actua o manual:çã

A realiza o de uma embraiagem manual talvez mais simples, pois trata-se somente de um sistema composto por doisçã é

discos, uma mola e um actuador, logicamente com alguns rolamentos.

U m dos discos preso ao cubo da roda motriz, e o outro roda dentada, a mola colocada entre os dois, existindo emé à é

seguida um actuador que comprime um disco de encontro ao outro. Obtemos assim um sistema de embraiagem que

transmite movimento quando est actuado e quando desactuado nos faculta a obten o de uma verdadeira roda livre.á çã

A embraiagem deve ser colocada na roda motriz, pois assim evitamos ter uma corrente a rodar “em seco”, que possui

algum atrito.

No caso de se utilizar uma embraiagem do pr prio motor, ou de n o haver a possibilidade de realizar uma, a melhoró ã

op o ser a coloca o de um carreto de bicicleta no cubo traseiro. Os cubos de bicicleta t m um sistema de roda livreçã á çã ê

que embora ainda tenha algum atrito sem d vida o sistema mais simples de instalar e mais econ mico, embora nemé ú ó

sempre seja o mais resistente.

53

Travões

U ma das maiores restri es que o regulamento imp e na constru o dos prot tipos a obrigatoriedade de utiliza o deçõ õ çã ó é çã

trav es hidr ulicos.õ áNormalmente eram utilizados, at ao mo m ento, trav es de bicicleta, quer fossem tipo “cantilever” ou tipo “ferradura”, queé õ

eram mais que suficientes para travar o ve culo. O problema punha-se no guiamento dos cabos de a o, pois com umí ç

comprimento superior a dois metros bastava uma ligeira curva no cabo para que o atrito da resultante tornasse ineficazí

a travagem.

Foi este o principal argumento para que se optasse pela obrigatoriedade dos trav es hidr ulicos.õ áOs trav es hidr ulicos de carro ou de moto n o s o os mais indicados dado o seu elevado peso e, principalmente, õ á ã ã à inexist ncia de recuo das pastilhas de trav o. Assim sendo, mes mo quando o trav o n o est a ser actuado, asê ã ã ã á

pastilhas continuam encostadas aos discos de trav o provocando um grande atrito, que neste nosso caso n o nadaã ã é

aconselh vel.áO sistema que normalmente se adopta s o os trav es hidr ulicos de bicicleta, que embora pouco divulgados s oã õ á ã

relativamente f ceis de encontrar em lojas especializadas em bicicletas de montanha.áA sua principal desvantagem o pre o, pois um sistema completo, com dois trav es e algum tubo suplementar, rondaé ç õ

os 40 ou 50 mil escudos. No entanto um investimento largamente recompensado, dada a simplicidade de montagem,é

reduzida manuten o (n o necess rio estar continuamente a afin -los), e principalmente a sua enorme pot ncia deçã ã é á á ê

travagem (no pr prio cat logo feita uma refer ncia aos cuidados de utiliza o, dado serem conhecidos casos em queó á é ê çã

travagens bruscas arrancaram os apoios dos trav es da forqueta da bicicleta).õ

Segundo o regulamento, precisamos de dois sistemas de travagem que sejam independentes, embora possam actuar

na mes ma roda. Esta a forma mais simples de montagem, obviamente na roda traseira, pois a montagem de trav esé õ

nas rodas dianteiras exige a realiza o de algumas pe as complexas e n o funciona de modo id ntico s bicicletas.çã ç ã ê àOs trav es ser o ent o montados num suporte, que pode at ser a parte superior de uma forqueta de bicicleta, eõ ã ã é

colocados um por cima do outro, actuando na roda de tr s entre o motor e a roda ou at mes mo atr s da roda,á é á

consoante as caracter sticas do chassis.íU ma vez que se tratam de trav es hidr ulicos, o guiamento dos tubos de leo n o traz qualquer problema, podendoõ á ó ã

efectuar-se todas as curvas necess rias para se chegar ao volante.á

54

Para se montarem tubos mais compridos ser necess rio proceder purga do sistema e ao seu reenchimento, processoá á à

esse que vem detalhadamente explicado nas instru es dos trav es. tamb m comercializado um estojo deçõ õ É é

manuten o dos trav es, com algumas pe as de substitui o e material para a purga do sistema. Note-se que estesçã õ ç çã

trav es, dadas as baixas temperaturas a que funcionam, n o usam leo de trav es normal, mas sim um simples leo deõ ã ó õ ó

m quina de costura. N o se deve nunca tentar usar leo de trav es normal (DOT 3 ou DOT 4), pois isto levaria aoá ã ó õ

rompimento dos vedantes dos bombitos dos trav es, o que levaria inutiliza o dos mes mos.õ à çã

Fig. 23 - Trav es hidr ulicosõ á

55

Rodas

Neste ponto n o haver muitas d vidas. A Michelin oferece aos participantes nas “Eco-Marathon Shell” pneus de baixoã á ú

atrito especialmente concebidos para estas provas (foi com base na experi ncia destas provas que mais tarde surgiramê

os Michelin “Energy”, para uso em autom veis utilit rios).ó áEstes pneus s o sem d vida a melhor op o, pois al m de serem “slicks” e serem bastante leves (as telas s o deã ú çã é ã

kevlar) podem ser cheios a press es da ordem dos 5 bar, o que reduz a rea de contacto com a estrada, diminuindoõ á

assim o atrito de rolamento.

No caso de se optar por um chassis com rodas exteriores, a utiliza o de rodas de bicicleta de ciclismo (28’’) pode serçã

vantajosa ao reduzir ainda mais o atrito, mas por outro lado provocam mais esfor os de tor o na direc o, tornando oç çã çã

ve culo mais inst vel em curva. De qualquer modo, e mes mo neste tipo de chassis, os pneus fornecidos pelaí á

organiza o s o uma excelente op o.çã ã çãAs jantes que se utilizam com os pneus Michelin s o de bicicleta, mas de 20 polegadas, do tipo utilizado nas “BMX”.ã

Existem aros de alum nio para estas bicicletas de excelente qualidade e baixo peso.íEstes aros, de prefer ncia com 36 furos para os raios, s o enraiados com raios normais (apesar dos esfor os lateraisê ã ç

em curva n o necess rio usar raios de maior di metro), usando um cubo normal de bicicleta atr s, enquanto frenteã é á â á à

iremos usar cubos de cadeira de rodas (das suas rodas traseiras), uma vez que s ser o suportados por um lado. Estesó ã

cubos usam eixos com 12 m m de di metro que s o mais do que suficientes para suportar todos os esfor osâ ã ç

necess rios. Al m disso j v m equipados com rolamentos de esferas blindados, com relativamente pouco atrito.á é á êA utiliza o de jantes de carbono uma op o pouco vi vel, devido aos seus elevados custos, al m de que o ganho deçã é çã á é

peso a obtido n o seria significativo.í ã

56

Direcção

A direc o pode ser montada de muitos modos diferentes, mas tem que obedecer sempre a alguns princ pios. çã íDeve:

i) ser facilmente manej veláii) provocar o menor atrito poss vel em curvaíiii) ter “retorno”, i.e. deve voltar posi o de rodas alinhadas se tirarmos as m o do volante.à çã ã

i) Para resolver este primeiro ponto, basta que o apoio do tirante da direc o na coluna de direc o (Fig. 29) seja deçã çã

menor comprimento que o apoio do mes mo no cavilh o da roda. Obt m- se assim a desmultiplica o suficiente para umaã é çã

condu o confort vel.çã á

ii) Ao descrever uma curva, a roda do interior da mes ma descreve um arco de circunfer ncia de menor raio do que aê

roda exterior, logo deve estar virada num ngulo maior.âPara resolver este problema vamos recorrer ao “Princ pio de Ackerman”. íRudolf Ackerman registou em 1818, muito antes do aparecimento do primeiro autom vel, a patente de um dispositivoó

baseado no princ pio da direc o geom tricamente correcta.í çã éEste diz-nos o seguinte: “quando um ve culo percorre uma traject ria curva, as suas rodas dever o descreverí ó ã

segmentos de c rculo conc ntricos. Se uma roda descrever uma traject ria diferente, ter tend ncia a derrapar oí ê ó á ê

correspondente diferen a das traject rias, o que se traduz em desgaste do pneu.” (e, obviamente aumento do atrito deà ç ó

rolamento). Todas as linhas imagin rias que passam pelos eixos das rodas devem ent o coincidir num ponto, quando oá ã

autom vel descreve uma curva.ó

57

Fig 24 - Pric pio de Ackerman (O ngulo de viragem est exagerado para melhor visualiza o)í â á çã

Para se obter este comportamento vamos montar uma barra de direc o de menor comprimento do que a dist nciaçã â

entre as articula es dos cavilh es das rodas. A sua afina o faz-se de modo a que as linhas imagin rias que passamçõ õ çã á

pelas articula es da barra de direc o e dos cavilh es se encontrem no centro do eixo traseiro (neste caso no centroçõ çã õ

da roda traseira), obtendo-se assim o chamado “ ngulo de Ackerman”(Fig. 25).â

58

Fig. 25 - ngulo de AckermanÂ

Dete modo, obtemos a geometria desejada, que se representa na figura 26, num ngulo um pouco exagerado, que nosâ

permite observar a diferen a do raio de viragem das rodas e a barra de direc o a ficar em posi o diagonal em rela oç çã çã çã

ao eixo dianteiro (imagin rio).áApesar ne na realidade esta diferen a de ngulos quase n o se notar, pelo menos vista, os resultados em pista s oç â ã à ã

inesperados. Por exemplo, num teste efectuado pelo Team D.T.L.F., com um ngulo de ackerman de zero graus osâ

pneus da frente duraram tr s voltas ao circuito de Paul Ricard e chegaram com as telas vista, mas com um nguloê à â

correcto os pneus duraram todo o fim de semana de prova, apresentando ainda no fim as rebarbas de borracha no

centro do piso que tinham no in cio.í

59

Fig. 26 - Direc o ao descrever uma curva.çã

iii) Neste caso procura-se um efeito parecido com os rod zios dos carrinhos de ch ou de supermercado, i.e., as rodasí á

alinham-se com a direc o tomada pelo carro.çãPode obter-se este efeito apenas com uma ligeira inclina o do eixo do cavilh o, fazendo com que este intercepte o soloçã ã

frente do ponto de contacto da roda com o mes mo.àAo ngulo de inclina o do cavilh o d -se o nome de “Castor”, e este n o precisa de ser muito exagerado, bastando 5 aâ çã ã á ã

10 graus para se obter o efeito desejado, sem tornar muito pesada a direc o.çã

60

Fig. 27 - ngulo de “Castor”Â

Finalmente passemos constru o propriamente dita. O exemplo que aqui ser apresentado dos mais simples eà çã á é

robustos, mas tamb m de grande precis o, e permite muitas afina es simples.é é ã çõVamos construir uma direc o base de r tulas, que podem ser adquiridas em qualquer representante de rolamentos. Açã à ó

nica desvantagem deste sistema a necessidade de investimento de cerca de 30 ou 35 mil escudos em r tulas, o queú é ó

partida pode parecer exagerado, mas que se justifica plenamente pelas simplifica es que permite fazer no sistema eà çõ

pela sua robustez. Va mos usar 4 r tulas M10 (f mea) e 4 r tulas M6, que s o suficientes para todo o sistema deó ê ó ã

direc o.çãPara os cavilh es vamos usar barras de alum nio maci o de 30 x 30 x 100 m m. Para os apoios da barra de direc oõ í ç çã

bastam duas chapas rectangulares (para simplificar) de alum nio ou at mes mo de a o, com 20 x 5 x 100 m m. No casoí é ç

61

da barra de direc o, qualquer tubo com cerca de 8 m m de di metro suficiente. Usaremos mais um bocado deste tuboçã â é

para ligar o sistema coluna de direc o.à çãTodo este sistema est devidamente explicado nas figuras seguintes. Apresenta-se um corte de um dos cavilh es eá õ

tamb m o conjunto completo.é

Fig. 28 - Corte de um dos cavilh es.õ

Atrav s da afina o de porcas e contra-porcas ou da montagem de anilhas ou espa adores podem- se afinar facilmenteé çã ç

os ngulos de posi o da roda.â çã

62

Fig. 29 - Conjunto completo da direc o.çã

63

Sistema eléctrico

Mais uma vez o objectivo a atingir o de reduzir as perdas do ve culo, neste caso do motor. Por este motivo, o motoré í

n o dever carregar a bateria quando est em funcionamento, pois trata-se de um atrito desnecess rio. Dada a poucaã á á á

dura o das provas (e principalmente dos mo m entos em que o motor est ligado), a carga de uma bateria suficienteçã á é

para fazer funcionar o sistema el ctrico.éPode mos ainda usar ou n o o motor para fornecer energia igni o. O modo mais simples manter a igni o deã à çã é çã

origem, alimentada pelo magneto do motor. Se se quiser suprimir esta perda, pode-se instalar uma igni o electr nicaçã ó

(nos motores que ainda a n o possuam) alimentada por bateria. Neste caso apenas o sinal de rota o obtido doã çã é

motor, atrav s de um “pick-up”. éDeixando de lado a igni o, apenas necessitamos de energia para a buzina (ver regulamento t cnico) e para o motor deçã é

arranque, que numa prova deste tipo indispens vel. O motor de arranque pode ser obtido em qualquer motorizada, e é á é de f cil instala o (com alguma imagina o e a ajuda de um torneiro mec nico), mas o ideal ser adoptar um motor queá çã çã â á

j o possua.á

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Apresenta-se seguidamente um esquema explicativo de um sistema el ctrico b sico. A este, muito pode seré á

acrescentado, como por exemplo um volt metro (muito til, pois a bateria n o recarregada em í ú ã é andamento), um conta-

rota es electr nico, ou qualquer tipo de instrumenta o.çõ ó çã

Fig 30 - Esquema de uma instala o electrica b sica.çã á

65

Instrumenta oçã

Este cap tulo complementa em parte o anterior, dada a maior parte da instrumenta o ser de funcionamento el ctrico.í çã é

N o falaremos da instala o de cada um dos instrumentos, pois esse tema vem suficientemente desenvolvido nosã çã

manuais dos mes mos, mas sim na sua utilidade pr tica para este tipo espec fico de provas.á í

Velocímetro e conta quilómetros:Extrema mente til, especialmente se n o houver contacto via r dio com as boxes. A melhor compra ser um veloc metroú ã á á í

digital de bicicleta, pois este inclui (nos modelos mais completos) veloc metro, conta quil metros (interessante paraí ó

rodagens e treinos), cron metro (em Paul Ricard disp e-se de 48 minutos para realizar seis voltas), rel gio (poró õ ó

exemplo: as tentativas que n o forem conclu das antes das 16:45 h. n o ser o consideradas) e indica o de velocidadeã í ã ã çã

m dia (que volta a volta n o deve baixar dos 25 Km/h). Al m de tudo isto s o extrema mente leves, relativamenteé ã é ã

baratos (cerca de 5.000$00), e provocam muito pouco atrito, pois as medi es s o efectuadas por um pequeno man. çõ ã í

Voltímetro:til pelas raz es indicadas no cap tulo anterior. Extrema mente f cil de instalar sa da da bateria. tamb m muito tilÚ õ í á à í è é ú

para diagnosticar a ocorr ncia de algum curto circuito.ê

Vacuómetro:Ligado ao colector de admiss o do motor, indica a press o relativa (neste caso negativa) a que se encontra o mes mo.ã ã

Permite controlar o esfor o que est a ser exigido ao motor, e consequentemente o consumo.ç á

Manómetro de pressão de ar:Apenas necess rio se for utilizada injec o electr nica. Pode ser instalado no painel de instrumentos, mas n o muitoá çã ó ã é

necess rio durante a prova.á

Conta- rotações:Pode ser bastante til para a afina o do motor, mas pode ser facilmente substitu do, em prova, pelo veloc metro, sendoú çã í í

conhecida a rela o de transmiss o.çã ã

66

Inclinómetro:Algumas equipas equipam os seus ve culos com um inclin metro montado numa parte lateral do mes mo. Embora possaí ó

dar indica o ao piloto da inclina o da pista, em alguma zona menos percept vel, utilizado apenas a ttulo deçã çã í é í

curiosidade ou para verifica es de n vel durante os treinos.çõ í evidente que a prova pode ser realizada sem a utiliza o de qualquer um destes instrumentos e apenas com asÉ çã

indica es dadas pela equipa, mas a sua utiliza o permite a obten o de melhores resultados, al m de facilitar oçõ çã çã é

diagn stico de qualquer eventual avaria.ó

67

Participação nas provas

Eis chegado o mo m ento t o esperado, para o qual se trabalhou quase um ano inteiro, tr s dias decisivos que parecemã ê

sempre curtos para resolver os problemas que eventualmente surjam. Por este motivo, necess rio que tudo estejaé á

pronto e devidamente planeado para a prova. Tudo deve ser testado antes da prova, e se poss vel at realizadasí é

algumas tentativas de medi o de consumos.çã

O esp rito destas provas bastante diferente da maioria das outras competi es motorizadas, e esse aspecto bastanteí é çõ é

salientado no lema da prova:

“Economia de energia, protecção do ambiente, inovação técnica, mas também imaginação, originalidade, entusiasmo, bom humor e motivação dos participantes” .N o h segredos entre as equipas. Qualquer equipa “de topo” explica todos os componentes que foram usados no seuã á

carro, e por mais simples que nos possa parecer o nosso ve culo, recebemos inesperadamente um elogio por esta ouí

aquela solu o engenhosa.çãA rela o entre os participantes tamb m muito caracter stica, quase n o se tratando de uma competi o, mas sim deçã é é í ã çã

um “clube de engenhocas” que se re ne uma vez por ano.úO mais importante participar. N o interessa o resultado obtido, mas sim fazer sempre melhor do que no ano anterior.é ãOs tr s dias da prova est o normalmente divididos segundo o seguinte calend rio:ê ã á

Sexta-feira Verifica es t cnicas e treinosçõ éS badoá Verifica es t cnicas e treinosçõ éDo mingo Eco-Maratona

essencial que os ve culos cheguem prova prontos para passarem nas verifica es t cnicas, para que se possamÉ í à çõ é

aproveitar na totalidade os dois dias de treinos. De qualquer modo sempre um descanso saber que se pode faz -lo até ê é ao fim da tarde de S bado.áOs treinos devem ser aproveitados para rodar o ve culo, conhecer o circuito ( bastante aconselh vel uma volta aoí é á

mes mo de bicicleta, pois conseguem- se sentir os ligeiros declives que os olhos n o v em), afinar o ve culo para oã ê í

68

circuito em quest o, combinar sinais entre o piloto e a restante equipa (se n o dispuserem de r dio), e ,finalmente,ã ã á

tentar alguns registos de consumos n o oficiais.ãA equipa deve ser constitu da, pelo menos, por tr s elementos, pois na desloca o para o local de partida, enquanto oí ê çã

piloto leva o carro, os restantes dois transportar o a carenagem superior, para que depois do reabastecimento a possamã

colocar no seu lugar.

No dia da prova podem ser feitas quatro tentativas, nas quais se devem experimentar algumas solu es diferentes, querçõ

seja a n vel de afina o do ve culo, do motor, mudan a de traject rias ou diferentes locais para ligar e desligar o motor.í çã í ç óNo entanto, qualquer altera o deve ser sempre testada separadamente, evitando-se assim o risco de n o se saber qualçã ã

a altera o que produziu a melhoria do resultado.çãCo mo medida de refer ncia apresenta-se a seguir um gr fico da distribui o de consumos obtidos pelas equipas queê á çã

participaram na 11ª Eco-Marathon Shell, onde se pode facilmente observar que a maioria das equipas consegue

consumos muito abaixo dos recordes da prova. Saliente-se ainda que a m dia dos consumos obtidos pelas equipas emé

1995 foi de 472 Km/l.100-200

300-400

500-600

700-800

900-1000

1100-1200

1300-1400

S1

0

5

10

15

20

Nº de Equipas

Consumo (em Km/l)

Resultados de 1995

Fonte : Resultados oficiosos da 11ª Eco-Marathon Shell, 21 de Maio de 1995

69

Por fim, falta-nos apenas fazer um apanhado das despesas indispens veis ao projecto, na sua configura o maisá çã

simples. Embora muitas despesas possam variar, como m o de obra, pre o do motor, etc., apresentam-se aqui aquelasã ç

que s o “obrigat rias”, quer seja pelo regulamento quer seja por facilidade de constru o do ve culo. Todos os valoresã ó çã í

s o obviamente aproximados, servindo apenas como medida de refer ncia para a realiza o de um or amento inicial.ã ê çã ç

R tulas para a direc oó çã 40.000$00

Trav es hidr ulicosõ á 50.000$00

Cinto de seguran a de 4 apoiosç 20.000$00

Material de bicicleta 20.000$00

Veloc metroí 5.000$00

Sistema electrico 5.000$00

Al minio variadoú 10.000$00

No caso da prova em Paul Ricard:

Viagem (comb st vel, portagens e dormidas)ú í 90.000$00

Alimenta o (tr s pessoas)çã ê 40.000$00

Total: 280.000$00

70

Conclusão

Ap s a leitura deste livro poder eventualmente ficar a ideia de que um projecto deste tipo envolve muitos meios eó á

disp ndio de tempo. De facto, necess ria alguma dedica o ao projecto para que este seja levado a bom termo, masê é á çã

a constru o de um ve culo simples, para uma primeira participa o, n o apresenta dificuldades de maior.çã í çã ãO objectivo deste livro precisamente dar uma ajuda nestes casos, por um lado com a apresenta o de solu esé çã çõ

simples para os componentes que normalmente mais dores de cabe a provocam, e por outro advertindo para os errosç

mais frequentes que normalmente surgem na constru o e na pr pria participa o na prova, alguns dos quais jçã ó çã á comprovados por n s …ó de sublinhar a import ncia de uma primeira participa o, de prefer ncia com um ve culo simples, pois ap s a prova,É â çã ê í ó

querer o com certeza construir um ve culo totalmente remodelado.ã íEm rela o a futuras participa es suponho que n o necess rio tecer qualquer coment rio, pois a experi ncia mostra-çã çõ ã é á á ênos que qualquer pessoa que participe ou assista a uma prova deste g nero, mes mo que n o seja um amante daé ã

mec nica, n o deixa de estar presente na seguinte.â ã

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Bibliografia

[1] ALBU Q U E R Q U E, F. A. e outros, “O livro do Automóvel”, Selec es do Reader’s Digest, 1976çõ

[2] STA NIFO R T H, Allan, “Race and Rally Car source Book”, Haynes Publications, 1992

[3] SMITH, William F., “Principles of materials science and engineering”, Mc Graw- Hill, 1990

[4] FENT O N, John, “Vehicle body layout and analysis”, Mechanical Engineering Publications Limited, 1980

[5] LUCA S, G. e outros, “Fuel economy and emissions of lean burn engines”, I Mech E Conference Publications, 1979

[6] Regulamento da Eco-Marathon Shell 1995/96

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Índice de Fotografias e Desenhos

Figura Página Descrição AutorCapa Fotografia de Fam lia - Eco Marathon 1996í Shell

1 16 Fotografia - Porto 1995 Tiago Barbosa

2 17 Fotografia - Eco Marathon 1994 Tiago Barbosa

3 17 Fotografia - Eco Marathon 1994 Tiago Barbosa

4 18 Fotografia - Eco Marathon 1995 Tiago Barbosa

5 19 Fotografia - Eco Marathon 1995 Shell

6 21 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

7 22 Desenho 3D realizado em AutoCAD Carlos Costa

8 24 Fotografia - S. Ma m ede 1995 Tiago Barbosa

9 25 Fotografia - Vidropol 1995 Tiago Barbosa

10 26 Fotografia - Vidropol 1995 Tiago Barbosa

11 27 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

12 28 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

13 30 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

14 31 Fotografia - Vidropol 1995 Tiago Barbosa

15 33 Desenho 3D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

16 34 Desenho Tiago Barbosa

17 36 Desenho Tiago Barbosa

18 38 Fotografia - Porto 1995 Ab lio Zamithí19 40 Gr ficoá Tiago Barbosa

20 41 Gr ficoá Tiago Barbosa

21 44 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

22 45 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

23 55 Fotografia Magura

24 58 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

25 59 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

26 60 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

27 61 Desenho 2D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

28 62 Desenho 3D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

29 63 Desenho 3D realizado em AutoCAD Tiago Barbosa

30 65 Desenho Tiago Barbosa

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