Tração elétrica em SP: poluição zero São Paulo estuda alternativas para um transporte coletivo ecológico. Perspectiva envolve projetos de ônibus com tração elétrica desenvolvida pela WEG para atender mais de 1 milhão de pessoas por dia. O gerente de desenvolvimento da Empresa Metropolitana de Transporte Urbano (EMTU) de São Paulo, Carlos Zundt, e o diretor da Tutto Trasporti, Agenor Boff, estiveram na WEG no início deste ano com o intuito de acelerar projetos e negociações em tração elétrica. Conversamos muito sobre um projeto tecnológico para o sistema de transportes de média capacidade. A participação da WEG e da Tutto é muito importante, disse Zundt. Essa aproximação tem extrema importância em futuros projetos e negócios. Já somos modelo Brasil afora com nossos chassis que utilizam trações eletrificadas e combustíveis alternativos (biodiesel, álcool, gás GNV e hidrogênio). É urgente a disponibilização dessa tecnologia ao maior número de pessoas, diz Boff, parceiro WEG de longa data. Na WEG, os executivos conheceram as unidades de Automação, Motores e Energia. Já articulamos o projeto elétrico no ônibus híbrido elétrico desenvolvido pela Tutto e somos parceiros para novas idéias, afirma Umberto Gobbato, diretor superintendente da unidade de Automação da WEG. A WEG se responsabiliza por toda a tração, a Tutto projeta os chassis e as carrocerias, e a EMTU poderá ofertar transporte com até 50% a mais de autonomia e praticamente 100% de redução na emissão de poluentes quando comparado ao modelo à combustão convencional, completa Valter Luiz Knihs, gerente do Depto. de Engenharia e Projetos da WEG. A EMTU/SP, controlada pelo Governo do Estado de São Paulo, gerencia sistemas de baixa e média capacidades, planejando e fiscalizando o transporte intermunicipal nas regiões metropolitanas de São Paulo, da Baixada Santista de Campinas. As três áreas somam 67 municípios e envolvem uma população de 23 milhões de habitantes. Os serviços oferecidos e gerenciados pela EMTU/SP atendem diariamente 1,5 milhão de passageiros em média O primeiro automóvel História do Automóvel O primeiro veículo motorizado a ser produzido com propósito comercial foi um carro com apenas três rodas. Este foi produzido, em 1885, pelo alemão Karl Benz e possuía um motor a gasolina. Depois foram surgindo outros modelos, vários deles com motores de dois tempos, inventado, no ano de 1884, por Gottlieb Daimbler. Evolução Algum tempo depois, uma empresa francesa, chamada Panhard et Levassor, iniciou sua própria produção e venda de veículos. Em 1892, Henry Ford produziu seu primeiro Ford na América do Norte. Os ingleses demoraram um pouco mais em relação aos outros países europeus devido à lei da bandeira vermelha (1862). Esta impunha aos veículos transitar somente com uma pessoa em sua frente, segurando uma bandeira vermelha como sinal de aviso. O Lanchester foi o primeiro carro inglês, e, logo após dele, vieram outros como: Subean, Swift, Humber, Riley, Singer, Lagonda, etc. No ano de 1904, surgiu o primeiro Rolls Royce com um radiador que não passaria por nenhuma transformação. A Europa seguiu com sua frota de carros: na França (De Dion Bouton, Berliet, Rapid), na Itália (Fiat, Alfa- Romeo), na Alemanha (Mercedes-Benz), já a Suíça e a Espanha partiram para uma linha mais potente e luxuosa: o Hispano-Suiza.
Após a Primeira Guerra Mundial, os fabricantes partiram para uma linha de produção mais barata, os automóveis aqui seriam mais compactos e fabricados em séries. Tanto Henry Ford, nos Estados Unidos da América, quanto Willian Morris, na Inglaterra, produziram modelos como: o Ford, o Morris e o Austin. Estes, tiveram uma saída impressionante das fábricas. Impressionados com o resultado, logo outras fábricas começaram a produzir veículos da mesma forma, ou seja, em série. Este sistema de produção ficou conhecido como fordismo. Carro antigo: Lagonda modelo 1938 No caso do Brasil e também em outros países da América Latina, esta evolução automotora chegou somente após a Segunda Guerra Mundial. Já na década de 30, fábricas estrangeiras, como a Ford e a General Motors, colocaram suas linhas de montagem no país. Porém, foi somente em 1956, durante o governo de Juscelino Kubitschek que as multinacionais automotivas começaram a montar os automóveis. Primeiramente fabricaram caminhões, camionetas, jipes, furgões e, finalmente, carros de passeio. Esta indústria foi iniciada pela Fábrica Nacional de Motores, que era responsável pela produção de caminhões pesados. Posteriormente vieram: automóvel JK com estilo Alfa-Romeo, Harvester, Mercedes-Benz do Brasil com seus caminhões e ônibus, a Scania-Vabis e a Toyota. Logo depois, carros de passeio e camionetas começaram a ser fabricados: Volkswagem, DKW-Vemag, Willys-Overland, Simca, Galaxie, Corcel (da Ford), Opala (da Chevrolet), Esplanada, Regente e Dart (da Chrysler). Todos estes veículos, embora montados no Brasil, eram projetados nas matrizes européias e norte-americanas, utilizando a maioria de peças e equipamentos importados. Diferente de antigamente, hoje o automóvel possui características como conforto e rapidez, além de ser bem mais silencioso e seguro. Nos últimos anos, os carros vêm passando por inúmeras mudanças, e estas, os tornam cada vez mais cobiçados por grande parte dos consumidores. Todo o processo de fabricação gera milhões de empregos em todo mundo e movimenta bilhões de dólares, gerando lucros para as multinacionais que os fabricam. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA
A locomotiva foi uma das mais importantes máquinas térmicas, pois além de ser utilizada para o transporte de cargas, possibilitou viagens de longo percurso. Uma das primeiras "Marias-Fumaça", como ficaram conhecidas, foi construida na Inglaterra por Trevithick. Elas poderiam chegar a uma velocidade de 8km/h. Com o passar do tempo as locomotivas foram sendo aperfeiçoadas e em 1924 os seus motores a vapor, de combustão externa, foram subtituidos por motor diesel de combustão interna e o número de vagões aumentou, passaram então, a serem chamadas de "trem". Os automóveis foram criados pelo alemão Karl Benz e hoje seus motores, assim como os de caminhões ou ônibus são máquinas térmicas que produzem o movimento através da queima do combustível no seu interior, por isso são chamadas de motor de combustão interna. Os motores a álcool ou gasolina são constituídos por um pistão, ligado a uma biela que está ligada ao virabrequim e uma câmara de combustão que possui duas válvulas, um cilindro e uma vela de ignição. Veja a figura ao lado. Os motores a diesel não possuem vela de ignição e sim uma bomba injetora de óleo.
Atualmente, os automóveis podem ter motores com quatro a oito cilindros e os carros de corrida podem ter até doze cilindros. A foto mostra um conjunto de pistão e cilindro. Esses motores trabalham numa seqüência de quatro movimentos do pistão no cilindro, o que completa um ciclo. Esse ciclo de funcionamento foi aplicado por Nikolaus Otto e por isso também são chamados de "motor de 4 tempos" ou "motor Otto". Vejamos cada etapa do seu funcionamento, ou seja, cada tempo, que recebe o nome correspondente ao principal processo que ocorre. 1 o tempo: admissão O pistão desce enquanto aspira uma mistura gasosa de ar e combustível que pode ser gasolina, gás ou álcool, que entra no cilindro através da válvula de admissão (os motores a diesel admitem apenas ar). Durante esse tempo a válvula de escape permanece fechada para que a mistura não saia. A pressão máxima atingida é menor que 1 atmosfera, mantendo-se constante (processo isobárico) e a temperatura fica entre 340 e 400K. 2 o tempo: compressão A válvula de admissão se fecha enquanto o pistão se move para cima, devido a inércia do virabrequim, comprimindo a mistura gasosa. Nesse tempo, além do aumento de pressão que fica entre 8 e 15 atm, há um aumento de temperatura que fica entre 600 e 750K, porém é um processo adiabático, pois não há
transferência de calor nem para fora nem para dentro da mistura. 3 o tempo: explosão e expansão Quando ocorre a máxima compressão uma centelha elétrica na vela de ignição provoca uma explosão que causa um aumento de temperatura, de 2300 a 2700K, nos gases resultantes e um aumento de pressão que fica entre 30 e 50 atm, no interior do cilindro, resultando na expansão da mistura gasosa. Também é um processo adiabático. 4 o tempo: exaustão No final da expansão a temperatura fica na faixa de 900 a 1100 K e a pressão fica na faixa de 4 a 6 atm. Abre-se então a válvula de escape e praticamente sem variar o volume, o gás que se encontra no interior do cilindro escapa para a atmosfera, reduzindo-se a pressão a 1 atm. A seguir, ainda com a válvula aberta, o pistão sobe, retomando o volume mínimo, expulsando quase todo o gás restante para a atmosfera. Assim se completou o ciclo, pois o volume e a pressão no interior do cilindro voltaram aos seus valores no início do 1o tempo. Então, a válvula de admissão novamente se abre, reiniciando-se um novo ciclo. CLIQUE na figura e veja em detalhes os componentes e uma simulação do funcionamento do motor de 4 tempos. Há conservação de energia nesses motores?
Sim! No quarto tempo a mistura gasosa é eliminada pelo escapamento com temperatura maior do que antes da explosão, logo parte do calor de combustão é transformada em energia interna dos gases, além da troca de calor que ocorre entre a carcaça do motor e o ambiente. Portanto, a parte restante do calor de combustão é devida a energia de movimento do pistão, ou seja, realização de trabalho. Então, os motores de combustão interna também obedecem a Primeira Lei da termodinâmica. Onde ocorre a realização de trabalho nos motores Otto? No motor de combustão interna o trabalho (T) é realizado apenas no 3 o tempo, quando os gases empurram o pistão para baixo. Nos demais tempos o pistão se movimenta devido a inércia do sistema ligado ao virabrequim. E obedecem a Segunda Lei da termodinâmica? Com certeza. Uma parte da energia do combustível é utilizada na realização de trabalho e a outra parte é transferida ao meio ambiente, em cada ciclo, sendo necessário, a cada reinício, uma nova dose de combustível, ou seja, energia. E qual é o rendimento de um motor?
O cálculo de rendimento para esses motores incluem as capacidades térmicas, pressão, volume, taxa de compressão, entre outros parâmetros. Para motores Otto, o rendimento real situa-se entre 22 a 30%, enquanto para os motores Diesel situa-se na faixa dos 30 a 38%. Sendo que as perdas térmicas ocorrem devida à energia interna dos gases que escapam a altas temperaturas, durante a explosão e a troca de calor entre o motor e o meio ambiente pelo sistema de refrigeração, além das perdas mecânicas devido ao atrito das peças. No motor onde se localizam a fonte quente e a fonte fria? A fonte quente é constituída pelos gases resultantes da explosão e a fonte fria é o próprio meio ambiente. Os motores das motocicletas são iguais aos motores de automóveis? São muito semelhantes. Porém nas motos o motor é de 2 tempos, pois ocorre apenas dois movimentos do pistão. Mas também ocorrem a admissão, a compressão, a expansão e a exaustão. Esses motores, em geral, não possuem válvulas e sim duas janelas laterais (de admissão e de escape) que são abertas e fechadas pelo próprio pistão. A cada movimento do pistão, há uma explosão e os gases resultantes são expelidos pela janela de escape.