PROTÓTI P O S DE BAI X O CO N S U M O
                Iniciação à sua construção
                                 Tiago No...
Porto, 1996




E m b ora todos os esforç os fosse m feitos
para assegurar a exactidã o da informa ç ã o
prestada       ne...
Índice

                                                Pag.


Introdu ç ã o                                          4
Re...
Introdu çã o

           Nu m a altura e m que se fala cada vez m ais e m protec çã o do a m biente, as provas de recordes...
Regula m e nto


Ser ã o aqui transcritos apenas os artigos do regulamento da “Eco-M arathon Shell” de 1995 que rege m a c...
Artigo 47:   “Visibilidade: O condutor deve ter u m a visão adequada e directa desde a frente e durante u m arco de 90º
pa...
Artigo 57:   “O condutor do ve í culo deve utilizaru m capacete ho m ologado.”


Artigo 59:    “Deve ser se m pre poss í v...
Artigo 85:   “Arranque eléctrico: U m arranque electrico pode ser utilizado durante a co m p etiçã o desde que o sistema d...
Artigo 92:    “Lubrificantes: Os ú nicos lubrificantes que pode m ser usados s ã o:
- Shell Helix Ultra, para m otores a g...
Prémio s

Alé m dos pré mios evidentes para os m e n ores consu m o s, divididos por categorias, (Escolas, Estudantes, Ind...
Acaba m e nto interior
- G est ã o do projecto
     Organiza çã o da equipa
     Adequa ç ã o de m eios e objectivos
     ...
Princípios Básico s

Te órica me nte, se largásse m o s o ve í culo no ponto m ais alto do circuito, ele percorreria u m a...
Atrito de rolamento e m curvas
       Atrito dos pró prios rolamentos das rodas
       Atrito no funciona m e nto do m oto...
E m seguida va m os analisar os principais co m p o n e ntes de u m protótipo deste tipo, se m esquecer que todos os
elem ...
Estrutura Geral


É a partirda decisã o do tipo de carroç aria a adoptar que se inicia o projecto do protótipo.

H á v ári...
M e s m o dentro desta filosofia existem variadas formas que se pode m atribuira u m ve í culo, quer se aproxime da forma ...
Fig. 2 - U m ve í culo co m fundo carenado e ligeiramente levantado




Fig. 3 - O “Micro-Joule” do Liceu La Joliverie de ...
2 - Ro das dianteiras exteriores: Esta é a configura çã o m ais simples para u m ve í culo carenado, u m a vez que a sua
c...
Fig. 5 - O ve í culo do “Re m mi Tea m” ( Fundo carenado)


3 - As equipas que escolhe m a util çã o de duas rodas traseir...
Constru çã o

Co m o todos os e m preendimentos, a construçã o do ve í culo deve iniciar- co m u m projecto.
             ...
Fig. 6 - Projecto m ultivistas de u m ve í culo (co m dimens õ es aproximadas)


Aconselha-se a construçã o de u m m o d e...
®
Fig. 7 - Projecto 3 D realizado e m AutoC A D


Na sequ ê ncia de construçã o que a seguir se apresenta va m os ad mitir...
Carroçaria


A construçã o da carroçaria é nor mal m e nte co m p osta por 3 fases, segundo o m é todo m ais utilizado e q...
Ap ó s a conclus ã o deste trabalho, que durará bastantes horas, o m olde deve ser totalmente revestido de betu m e
(util ...
Fig. 9 - Aspecto finaldo m olde



b) Constru çã o de u m contra-m olde:

Para esta opera çã o, be m co m o para a constru...
O contra-m olde deve ser realizado e m fibra de vidro e resina de poliéster, por ser u m m aterial m ais barato, e se
nece...
Fig. 11 - O bten ç ã o do contra-m olde superior


De pois de seca a primeira m etade do contra m olde, e se m a retirar d...
Fig. 12- O bten ç ã o do contra-m olde inferior



c) M oldage m da carroçaria no interiordo contra- olde:
               ...
A fibra de carbono é extreme m e nte rígida, m a s tamb é m m ais frágil, enquanto o kevlar é quase tão rígido co m o o
ca...
Fig. 13 - Constru çã o de u m a beira de m a d eira para per mitiru m a m oldage m c ô ncava



Va m o s aparafusar (para ...
Fig. 14 - Carenage m “e m bruto”,antes de ser retirada do contra-m olde




                                              ...
Chas si s

Este é u m dos pontos m ais importantes na fisiono mia de u m protótipo, e h á apenas u m “segredo” para conseg...
U m exe m plo de u m projecto de chassis tubular é o da Fig. 15, onde já se incluem os obrigatórios arco de protec çã o e
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b) Chassis e m placas coladas:

Neste ponto entramos nu m a outra tecnologia, a dos m ateriais co m p ó sitos e m estrutur...
As ca m a d as exteriores pode m tamb é m variar.Usa m- se desde fibras de carbono, de kevlar, de fibra de vidro, até chap...
Deve entã o construir- u m a m a q u ete do chassis, à escala 1/1, e m cartão canelado, que depois de des m o ntada servir...
c) C hassis m o n o bloco:


Este tipo de “chassis de placas” pode m uito facilmente ser transformado nu m a estrutura m o...
Fig. 18 - Chassis m o n o bloco do “Otto” ( fibra de carbono / ninho de abelha de alu m í nio)




                       ...
Motor

De nada nos serve u m bo m conjunto chassis/carroçaria se n ã o tivermos u m bo m rendimento do grupo propulsor.
Va...
Va m o s agora descrever algu m as alteraçõ es que poder ã o ser realizadas, se m contudo aprofundar m uito o tema e m
ter...
Fig. 20 - Gr áfico que se poder á obter ap ó s a prepara çã o do m otor



E m b ora pare ç a contraditório, m uitas das a...
- Cole ctor de admi s s ã o:
Au m e ntando o co m primento do colector de ad miss ã o consegue obter- u m fluxo de ar m ai...
- Equilibra g e m do motor:
Esta é u m a interven çã o que dar á se m d ú vida resultados m uito positivos, e m b ora tenh...
No nosso caso temos u m m otor que n ã o precisa de subir m uito de rotaçã o e que necessita de u m a boa co m press ã o a...
A injecçã o electrónica vai substituiro carburador e todas as suas perdas inerentes. Vai implicar tamb é m a m o ntage m d...
reóstatos) que nos define m a quantidade de gasolina a injectar (dependente do tempo de abertura X) e o instante e m
que é...
para atrasar a onda de contra-press ã o provocada pelo m e s m o, de m o d o a que se obtenha u m a m aior co m press ã o ...
Q u alquer que seja a escolha de m otor, o facto de obter u m bo m resultado dentro da classe e m que se situa é o m ais
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Circuito de Alimenta ç ã o

Entende m o s por circuito de alimenta çã o tudo aquilo que serve para conduzir o co m b ustív...
O sistema precisa de v ários co m p o n e ntes que aqui irão ser descritos por orde m, na direcçã o do reservatório de ar
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7 - Tubo:
O tubo dever á ser do tipo referido no regulamento, e ligará todo o sistema ao topo do dep ó sito de co m b ust ...
Tran s mi s s ã o

Aqui temos m ais u m ponto onde se pode perder cerca de 10 % do rendimento do m otor, m a s e m que as ...
É este o sistema usado pela m aioria das “scooters” actualmente existentes, e pode ser delas retirado para ser adaptado
ao...
Travõe s

U m a das m aiores restrições que o regulamento imp õ e na construçã o dos protótipos é a obrigatoriedade de uti...
Para se m o ntare m tubos m ais co m pridos ser á necess ário proceder à purga do sistema e ao seu reenchimento, processo
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Rod a s

Neste ponto n ã o haver á m uitas d ú vidas. A Michelin oferece aos participantes nas “Eco-M arathon Shell” pneus...
Direc ç ã o

A direcçã o pode ser m o ntada de m uitos m o d os diferentes, m a s tem que obedecer se m pre a alguns princ...
Fig 24 - Pricípio de Acker m a n (O â ngulo de virage m está exagerado para m elhor visualizaçã o)


Para se obter este co...
Fig. 25 - Â ngulo de Acker m a n



Dete m o d o, obte m os a geo m etria desejada, que se representa na figura 26, nu m â...
Fig. 26 - Direc çã o ao descrever u m a curva.




ii Neste caso procura-se u m efeito parecido co m os rod í zios dos car...
Fig. 27 - Â ngulo de “Castor”


Finalmente passe m o s à construçã o propriamente dita. O exe m plo que aqui será apresent...
da barra de direcçã o, qualquer tubo co m cerca de 8 m m de diâ m etro é suficiente. Usare m o s m ais u m bocado deste tu...
Fig. 29 - Conjunto co m pleto da direcçã o.




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Si ste m a eléctrico

M ais u m a vez o objectivo a atingir é o de reduzir as perdas do ve í culo, neste caso do m otor. P...
Apresenta-se seguida m e nte u m esque m a explicativo de u m sistema eléctrico b á sico. A este, m uito pode ser
acrescen...
Instrumenta çã o


Este cap ítulo co m ple m e nta e m parte o anterior, dada a m aior parte da instrumenta çã o ser de fu...
Inclinó metro:
Algu m a s equipas equipa m os seus ve í culos co m u m inclinó metro m o ntado nu m a parte lateral do m e...
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- In 1996 Shell Portugal had the idea of making a Portuguese version of the Eco-Marathon Shell.
I wrote a book that was supposed to be a helping tool for those wanting to participate for the first time.
Unfortunately the race never happened in Portugal, so my book was left in the PC...
I now publish it here (attachement below) in case it may be of interest to anyone.
Enjoy!

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  1. 1. PROTÓTI P O S DE BAI X O CO N S U M O Iniciação à sua construção Tiago Novais Barbosa 1996
  2. 2. Porto, 1996 E m b ora todos os esforç os fosse m feitos para assegurar a exactidã o da informa ç ã o prestada neste livro, nenhu m a responsabilidade pode ser aceite pelo autor ou editores, por qualquer perda, estragos ou ferimentos causados por erros ou o miss õ es na informa ç ã o dada. 2
  3. 3. Índice Pag. Introdu ç ã o 4 Regula m e nt o 5 Regula m e nto de seguran ç a 5 Regula m e nto T é cnico 7 Pr é mios 10 Princípio s Bá si c o s 12 Estrutura Geral 15 Con stru ç ã o 20 Carro ç aria 23 Ch assis 32 M otor 39 Circuito de alimenta çã o 49 Trans miss ã o 52 Trav õ es 54 Ro das 56 Direc çã o 57 Sistema eléctrico 64 Instrumenta çã o 66 Particip a ç ã o nas Prova s 68 Con clu s ã o 71 Biblio grafia 72 Índice de Foto grafia s e Dese nho s 73 3
  4. 4. Introdu çã o Nu m a altura e m que se fala cada vez m ais e m protec çã o do a m biente, as provas de recordes de consu m o co m e ç a m a ter bastante popularidade, n ã o s ó na Europa m a s tamb é m e m pa í ses co m m e n os preocupa ç õ es de consu m o de co m b ust í vel, co m o por exe m plo os Estados Unidos da A m é rica. Co m as reservas de petróleo a chegare m ao fim, que segundo os m ais pessimistas, e e m condiçõ es rentáveis de extracçã o, durarã o cerca de 30 ou 40 anos, e co m as energias alternativas a apresentare m ainda bastantes inconvenientes, torna-se urgente o investimento na econo mia de co m b ust í vel. Alé m disso, a econo mia de co m b ust í vel passa por m otores a trabalhare m co m misturas m ais pobres, m uito m ais “limpos” na sua co m b ust ã o, sendo a investigaçã o realizada e m provas de econo mia de co m b ust ível de grande importância para os construtores de auto m ó veis. Foi co m base nestes argu m e ntos, e inevitavelmente os argu m e ntos publicitários, que a Shell iniciou este tipo de provas e m 1984 e, desde entã o, m uitas outras provas se organizaram, algu m as m e s m o organizadas por outras instituições. Actualmente a Shell pro m ove provas deste tipo e m Fran ç a, Inglaterra, B élgica, C anad á , Austrália,Jap ã o e Finlândia. Os regulamentos destas provas, co m algu m as excep çõ es, tende m a uniformizar- se, co m vista à ho m ologa ç ã o dos recordes, sendo o m ais difundido o util izado nas “Eco-M arathon Shell”. C o m o tal, este constituirá u m instrumento privilegiado ao longo deste trabalho. Espera-se que este tipo de provas se venha a realizar e m Portugal, e que acolha n ã o s ó projectos de faculdades m a s tamb é m de escolas secund árias e outras organiza çõ es. Isto per mitirá u m a m aior divulga çã o destes eventos, o que é essencial para a obten çã o de patrocí nios por parte das equipas e consequente m e nte para a m elhoria de resultados das equipas nacionais. E m b ora fruto de estudos e da leitura de algu m as obras relacionadas co m o assunto, este trabalho é quase na sua totalidade apoiado na experiência das participaçõ es nas provas. Por esse m otivo queria deixar desde já os m e u s agradecimentos ao m e u co m p a n h eiro de todas as equipas, Nu no Ribeiro, se m a ajuda do qual a realizaçã o deste livro n ã o teria sido poss í vel. Deseja-se finalmente, que co m base nos exe m plos aqui apresentados, e co m as devidas adapta çõ es, qualquer equipa possa socorrer- deste projecto, a ttulo de sugest ã o, para u m a primeira participaçã o, m a s que poder á ser tamb é m útil se í a equipas m ais experientes que decida m alterar os seus ve í culos ou construiru m protótipo totalmente novo. 4
  5. 5. Regula m e nto Ser ã o aqui transcritos apenas os artigos do regulamento da “Eco-M arathon Shell” de 1995 que rege m a construçã o do ve í culo. Artigo 2: “Os participantes deve m co m pletar, e m ve í culos de sua pró pria criaçã o, u m percurso de seis voltas de 3.208 K m na variante do circuito de Paul Ricard - Le Castellet.Ser ã o classificados de acordo co m o consu m o de co m b ust ível obtido.” Artigo 3: “Velocidade m í ni m a: para que a sua tentativa seja considerada, os participantes terão que atingir u m a velocidade m é dia de 25 K m/h; o tempo m á xi m o para cada tentativa é de 48 minutos.” Artigo 7: “(...)Os condutores deve m ter idade superior ou igual a 13 anos (...)” Artigo 26: “(...)Na linha de partida os ve í culos deve m estar parados e arrancar se m ajuda exterior,(...)” Re gula m e nto de Se guran ç a Artigo 45: “Cha m a- se a aten çã o dos participantes para a necessidade de ter e m conta, no design e performance do ve í culo, todos os aspectos de seguran ç a, i.e. co m o condutor, outros participantes e co m o p ú blico. Principalmente, reco m e n d a-se que o condutor n ã o seja escolhido e m fun çã o do seu peso, m a s acima de tudo, pelas suas capacidades de condu ç ã o.” Artigo 46: “Por m otivos de seguran ç a, n ã o ser á per mitida a coloca çã o do piloto de cabe ç a para a frente.” 5
  6. 6. Artigo 47: “Visibilidade: O condutor deve ter u m a visão adequada e directa desde a frente e durante u m arco de 90º para cada lado do ve í culo. Esta visão deve ser obtida se m qualquer dispositivo ó ptico co m o espelhos, prismas, periscó pios, etc. Deve ainda ter retrovisores que per mitam u m a visã o à retaguarda de a m b os os lados. A sua funcionalidade será sujeita a aprova çã o durante as verificaçõ es técnicas.” Artigo 49: “Roll bar: O chassis deve estar equipado co m u m rollbar eficiente cujas dimens õ es transversais deve m ser superiores à largura e altura dos condutores do ve í culo, e que dever á suportar u m a carga vertical de 70 Kg se m sofrer deforma ç ã o. De a m b os os lados do ve í culo, deve ainda haver u m a protec çã o contra choques laterais.” Artigo 50: “Cinto de seguran ç a: Reco m e n d a- se que seja instalado u m cinto de seguran ç a co m quatro pontos de apoio que m a ntenha o condutor na sua posiçã o. O cinto deve estar firme m e nte aparafusado ao chassis e ser apertado co m u m fecho pró prio para esse efeito.” Artigo 51: “U m a antepara à prova de fogo deve ser colocada eficientemente entre o co m p artimento do m otor e o cockpit.” Artigo 52: “Ventilaçã o do circuito do co m b ust ível: todo o circuito, desde o dep ó sito até ao m otor, deve estar nu m co m p artimento co m pleta m e nte separado do cockpit, e conveniente me nte ventilado co m ar desviado do exterior do ve í culo e posteriormente expulso para o exterior do m e s m o.” Artigo 53: “Cha m a- se a aten çã o dos participantes para o problema do calor que pode afectar o conforto do piloto no interior do ve í culo, sublinhando a necessidade de ventilar o co m p artimento e de colocar u m a protec çã o solar sobre o cockpit.” Artigo 54: “O ve í culo deve ser apetrechado co m um extintor, e m perfeitas condiçõ es de funciona m e nto, que os condutores deve m saber utilizar. Este extintor, co m a capacidade m í ni m a de 1 Kg, deve ser colocado ao alcance do bra ç o do condutor.” Artigo 55: “Os ve í culos deve m estar equipados co m u m a buzina suficientemente aud í vel.” 6
  7. 7. Artigo 57: “O condutor do ve í culo deve utilizaru m capacete ho m ologado.” Artigo 59: “Deve ser se m pre poss í vel ao condutor sair do ve í culo se m ajuda de terceiros. A posiçã o de condu ç ã o deve ser projectada de m o d o a per mitir aos serviços de seguran ç a a fácil extracçã o do condutor do seu ve í culo. Ve í culos totalmente fechados deve m ter u m a abertura no cockpit suficientemente larga para o condutor sair facilmente do ve í culo pelos seus pró prios m eios. Esta abertura deve ser feita de m o d o a que o m e c a nis m o de abertura seja rápida m e nte acion á vel no interior e o m é todo de abertura do exterior esteja claramente m arcado co m u m a seta vermelha e n ã o necessite de qualquer ferramenta. É proibido fixar ou reforçar a carroç aria ou a fixaçã o do cockpit co m fita adesiva.” Re gula m e nto Técni co Artigo 80: “Os ve í culos deve m ter 3 ou 4 rodas, que e m condiçõ es nor mais de rolamento deve m estar e m contacto contínuo co m a estrada.” Artigo 81: “Dimens õ es: A altura m á xi m a, m e dida do cimo do co m p artimento do condutor, deve ser inferior a 1,25 vezes a largura da via m ais larga do ve í culo. A via deve ter pelo m e n os 50 c ms e no m á xi m o 110 c ms. A distância entre eixos deve ser pelo m e n os de 1 m. Estas m e didas serve m para assegurar estabilidade suficiente ao ve í culo, dadas as características do circuito.” Artigo 83: “Propulsã o: Deve ser conseguida exclusivamente co m um m otor térmico, cujo tipo e desenho n ã o é restringido, excepto por ter de operar e m conformidade co m o Artigo 91 deste regulamento.” Artigo 84: “Energia eléctrica armazenada, n ã o substituida durante a co m p etiçã o pelo m otor, pode apenas ser utilizada para o arranque eléctrico, sistema de igniçã o, os circuitos de instrumenta çã o e m e di çã o, e para u m a distribuiçã o electromagn ética. Para qualquer outro uso ser á necess ária u m a autorizaçã o escrita da organiza çã o.” 7
  8. 8. Artigo 85: “Arranque eléctrico: U m arranque electrico pode ser utilizado durante a co m p etiçã o desde que o sistema de igniçã o e o sistema de co m b ust í vel estejam a funcionar nor m al m e nte. Deve ser estabelecido que n ã o é capaz de proporcionar qualquer força propulsiva ao ve í culo.” Artigo 86: “N í vel sonoro: N ã o é obrigatória a util çã o de silenciadores desde que o n í vel sonoro do escape n ã o seja iza superior a 108 dB, m e didos a 50 c m da sa í da de escape, a u m â ngulo de 45º do eixo do escape e co m o m otor e m aceleraçã o livre,desde o ralentie co m o acelerador a fundo.” Artigo 87: “Sistema de Travage m: Os ve í culos deve m estar equipados co m dois sistemas de travage m, de opera çã o co m pleta m e nte independente, de m o d o a que a falha de u m dos sistemas n ã o provoque a inoperâ ncia do outro. Apesar de estes sistemas podere m ser a m b os aplicados na m e s m a roda, é fortemente reco m e n d a d o que os sistemas opere m e m diferentes rodas, se m no entanto provocare m o desiquilibriodo ve í culo. A eficiência dos sistemas de travage m ser á testada durante as verificaçõ es técnicas. O condutor terá que imobilizar o ve í culo co m a m b os os travõ es, alternada m e nte, nu m a rampa co m 20 % de declive. O uso de sistemas de travage m hidráulicos será obrigatório a partirde 1996.” Artigo 88: “Direcçã o: Apenas a(s) roda(s) da frente poder ã o ser direccionais.” Artigo 89: “E m braiage m: O s ve í culos deve m estar equipados co m u m a e m braiage m de m o d o a que possa m estar imobilizados na linha de partida se m ajuda exterior.” Artigo 90: “Rodas: As rodas colocadas dentro da carroçaria deve m estar inacess í veis ao condutor através de u m separador fixo.” Artigo 91: “Co m b ust í veis: S ó serã o autorizados co m b ust í veis fornecidos pelos organizadores: - Shell Superplus 98 (Se m chu m b o) - Diesel For m ula Shell Ne nhu m aditivo pode ser acrescentado ao co m b ust ível. S ó a potê ncia derivada da sua co m b ust ã o no m otor, co m ar s ó m e nte, pode ser usada para a propulsã o, exceptuando influências naturais co m o o vento ou o declive da pista.” 8
  9. 9. Artigo 92: “Lubrificantes: Os ú nicos lubrificantes que pode m ser usados s ã o: - Shell Helix Ultra, para m otores a gasolina - Shell Helix Diesel Ultra, para m otores a gas óleo Q u alquer injecçã o de óleo na c â m ara de co m b ust ã o é proibida. A ú nica excep ç ã o é a util çã o de u m co m b ustí vel para iza m otores a dois tempos fornecido pela organiza çã o e co m u m a mistura de óleo (Shell Sport S X sintético) de 2 ou 4 %. Esta adiçã o será considerada co m o co m b ust ível consu mido pelo m otor. Injecçã o de á gua é tamb é m per mitida nas m e s m a s condiçõ es.” Artigo 93: “Circuito de Co m b u st í vel: Este circuito deve ser co m pleta m e nte transparente e desenhado de m o d o a poder ser totalmente purgado e enchido antes da prova. Os organizadores cha m a m à aten çã o que o co m b ust ível é u m produto volátil,reco m e n d a nd o o cuidado de evitar qualquer au m e nto de temperatura no circuito,que levaria à criaçã o de bolhas de vapor. N o entanto, o arrefecimento ou a refrigeraçã o do co m b ustivel a temperaturas abaixo da temperatura a m biente n ã o é per mitido.” Artigo 94: “Dep ó sito de co m b ust í vel: Ser á requerido u m dep ó sito norm alizado que será fornecido gratuitamente aos participantes e n ã o poder á ser m o dificado. Os participantes deve m especificar a capacidade que necessitam: 30, 100 ou 250 c m 3 . O dep ó sito poder á ser pressurizado por ar co m primido contido nu m reservatório equipado co m u m a v álvula de seguran ç a regulada para 5 bar. Este reservatório deve ser transparente. A pressurizaçã o ser á realizada na linha de partida co m u m a bo m b a m a n u al. A press ã o n ã o pode ser alterada pelo condutor durante a prova. O circuito de co m b ust í vel deve estar à press ã o atmosférica quando forem feitas a m e di çõ es do n í vel de co m b ustí vel. Os ve í culos deve m estar equipados co m u m m a n ó m etro da press ã o do circuito de ar co m primido. Os circuitos pressurizados serã o feitos de m aterial se m í - rigido e transparente do tipo Rilsan, co m, para o circuito de co m b ust ível, u m diâ m etro m á xi m o exterior de 6 m m e interior de 4 m m , e para o circuito de ar co m primido, u m m á xi m o de 4 m m exterior e 2 m m interior. Todo o sistema de co m b ust ível deve estar inacess í vel ao condutor atravé s de u m a antepara, atrav é s da qual s ó passar ã o os controles. Todo o sistema deve estar visível e facilmente acess í vel aos verificadores técnicos.” 9
  10. 10. Prémio s Alé m dos pré mios evidentes para os m e n ores consu m o s, divididos por categorias, (Escolas, Estudantes, Independentes e O utros), e por co m b ust ível,(Gasolina ou Diesel),existem outros que pode m influenciar a construçã o do protótipo. Prémio Novo s Materiai s: Atribuido por u m júri especial, este pré mio destina-se à equipa que faça m elhor uso de m ateriais da indústria petroqu í mica (plásticos e m ateriais co m p ó sitos) na construçã o do seu ve í culo. Prémio Técni co Shell: Atribuido pelo júrià equipa que m o strar a m elhor iniciativa e inventividade técnica, dados os m eios à sua disposiçã o. Prémio de Desi gn: Este pré mio é atribuido por u m júriespecial que julga os ve í culos pelos seguintes critérios: - Conceito geral Coer ê ncia Originalidade - Carro ç aria Estética (frente/trás) Integraçã o de fun çõ es M ateriais (escolha e uso) - Cores e grafismo Escolha das cores b á sicas Har m o nia de cores Integraçã o gráfica Q u alidade de realizaçã o - Ergono mia Facilidade de entrada e sa í da no ve í culo Acessibilidade dos controlos Acessibilidade técnica Visibil idade (estrada/instrumenta çã o) Relev â ncia da informa ç ã o dos instrumentos Conforto geral (Posiçã o de condu ç ã o, ventilaçã o) - Acaba m e nto Q u alidade de realizaçã o Acaba m e nto exterior 10
  11. 11. Acaba m e nto interior - G est ã o do projecto Organiza çã o da equipa Adequa ç ã o de m eios e objectivos M é todo e planea m e nto 11
  12. 12. Princípios Básico s Te órica me nte, se largásse m o s o ve í culo no ponto m ais alto do circuito, ele percorreria u m a volta e voltaria ao m e s m o local,m a s n ã o o faz devido a perdas que ocorrem no percurso. Sendo o objectivo prioritário a econo mia de co m b ust ível, h á dois aspectos principais que tê m que ser desenvolvidos. 1) Redu ç ã o de perdas 2) O ptimiza çã o do rendimento do grupo propulsor 1) Redu ç ã o de Perda s: Ch a m a m o s perdas a tudo aquilo que contraria o m o vi m e nto do ve í culo, e estas pode m ser divididas e m três grupos: - Perdas por inércia - Vencimento de declives - Perdas por atrito - As duas primeiras tê m a ver apenas co m a m a ssa deslocada. Q u a nto m aior a m a ssa do ve í culo e do condutor m aior ser á a potê ncia necess ária para vencer a inércia durante a aceleraçã o e para fazer o ve í culo vencer u m a subida (au m e ntar a sua energia potencial).Por outro lado, o facto de o ve í culo ser m ais pesado n ã o quer dizer que des ç a m ais rapida m e nte, pelo contrário (embora dois corpos e m queda livre, de diferentes m a ssas, caiam à m e s m a velocidade, neste caso h á que adicionar o m aior atrito de rolamento produzido pelo m aior peso), e m e s m o que isso se verificasse n ã o teria qualquer relevâ ncia pois as provas s ã o realizadas e m circuitos fechados que desce m o m e s m o que sobe m. A util çã o de u m volante de inércia já foi experimentada por algu m as equipas m a s se m resultado, u m a vez que este iza apenas armazena energia. - Por sua vez, as perdas por atrito s ã o de v ários tipos, e a sua redu çã o é algo m ais co m plexa do que a simples redu çã o do peso do caso anterior. Te m o s perdas por atrito variadas: Atrito aerodin â mico Atrito de rolamento (contacto roda - estrada) 12
  13. 13. Atrito de rolamento e m curvas Atrito dos pró prios rolamentos das rodas Atrito no funciona m e nto do m otor Atrito na trans miss ã o Todos estes aspectos ser ã o focados seguida m e nte na construçã o do protótipo, e explicados dentro do seu pró prio contexto. 2) Optimiza ç ã o do Rendimento do Grupo Propuls or: A escolha do m otor é u m factor essencial, pois m e s m o co m u m bo m ve í culo, no que respeita aos aspectos acima m e n cionados, se m u m bo m m otor n ã o é poss í vel obter bons resultados. Assim sendo, existem m uitas alteraçõ es simples que se pode m efectuar para m elhorar o rendimento do m e s m o, podendo m e s m o chegar-se ao ponto de construiru m m otor pró prio co m o é o caso de algu m as equipas participantes nestas provas. U m ponto a salientar é que o m otor n ã o precisa de estar se m pre ligado , sendo so m e nte ligado e m alguns pontos das subidas, enquanto todo o resto do circuito é efectuado e m roda livre. É preciso ter e m conta m uitos outros aspectos que v ã o surgindo ao longo da construçã o do protótipo, e nunca esquecer que qualquer op çã o n ã o passa de u m co m pro misso, co m o por exe m plo: acaba m e nto/custo, conforto/aerodinâ mica, estabilidade e m curva/superfície frontal,etc. As ideias que aqui v ã o ser apresentadas serã o apenas a título indicativo, excepto algu m as no çõ es funda m e ntais de construçã o de ve í culos, pois o m ais importante neste tipo de provas é a imagina çã o, desde que razo á vel. É essencial ter a no ç ã o das limitaçõ es de cada projecto e de cada or ç a m e nto, e n ã o esquecer que o importante é participar e n ã o tentar bater o recorde m u n dial à primeira vez, ne m ter ideias miraculosas de m oto - contí nuos, pois é nos pequenos pontos referidos atrás que se consegue m elhorar o resultado, e por vezes pequenas coisas proporciona m resultados inesperados. A construçã o do ve í culo deve ser be m planeada, principalmente e m termos de tempo, desde o projecto, procura de m ateriais,elabora çã o de u m orç a m e nto, angariaçã o de patrocí nios e finalmente a construçã o. 13
  14. 14. E m seguida va m os analisar os principais co m p o n e ntes de u m protótipo deste tipo, se m esquecer que todos os elem entos estão relacionados, e que u m a pequena alteraçã o nu m a pe ç a pode levar à totalalteraçã o do ve í culo, por isso o projecto deve ser realizado co m o u m todo. Por u m a questã o de simplicidade v ã o ser aqui apresentados separada m e nte, m a s serã o feitas cha m a d as de aten çã o, caso seja necess ário, para a influência de cada co m p o n e nte nos restantes. 14
  15. 15. Estrutura Geral É a partirda decisã o do tipo de carroç aria a adoptar que se inicia o projecto do protótipo. H á v árias filosofias para a escolha da estrutura do ve í culo, sendo as m ais utilizadas as seguintes: 1 - Du as rodas dianteiras e u m a traseira totalmente no interiorda carroç aria. 2 - Du as rodas dianteiras e u m a traseira, sendo as dianteiras exteriores à carroçaria. 3 - U m a roda dianteira e duas traseiras, sendo as traseiras exteriores à carroç aria. 4 - Co ncorre m ainda algu m as equipas se m qualquer tipo de carenage m no seu ve í culo. 5 - Alguns ve í culos apresenta m ainda 4 rodas, e m qualquer u m a das configuraçõ es anteriores. Veja m os algu m as das vantagens e desvantagens de cada u m a: 1 - Os ve í culos totalmente carenados s ã o os que m ais adeptos tê m. Nor m al m e nte co m 3 rodas, per mitem a obten çã o de u m a forma bastante aproximada a u m a gota de á gua. O m elhor exe m plo disso s ã o os actuais recordistas (tê m u m ve í culo deste tipo),tendo conseguido para o circuito de Paul Ricard u m consu m o equivalente a 1573 K m co m u m litrode co m b ust ível e m 1994. As suas principais vantagens s ã o a aerodin â mica, se m interferências externas por parte das rodas, e o conforto para o condutor, que aproveitando o facto de o ve í culo ser m ais largo à frente ganha bastante e m m o bilidade. Os seus problemas s ã o a visibil idade, principalmente lateral por causa das rodas carenadas; a necessidade de ter u m a via dianteira estreita para reduzir a superfície frontal,o que prejudica a estabilidade e m curva, e a necessidade de util izar rodas m ais pequenas (que tê m m ais atrito de rolamento) para reduzir a superfície carenada. Para resolver este problema a Michelin desenvolveu pneus de baixo atrito m a s de roda pequena (20 polegadas), especialmente para esta prova, e que s ã o fornecidos gratuitamente aos concorrentes. Foi este o tipo de carroçaria adoptada tamb é m pela equipa a que perten ç o, o Tea m C.B.R., que desenvolveu o seu protótipo, cha m a d o Otto e m ho m e n a g e m ao primeiro construtor de u m m otor de quatro tempos. 15
  16. 16. M e s m o dentro desta filosofia existem variadas formas que se pode m atribuira u m ve í culo, quer se aproxime da forma de u m a gota de á gua ou n ã o. Fig. 1- O ve í culo Otto do Tea m C.B.R. O fundo pode ser plano ou n ã o e, se alguns opta m por este ca minho, por ser segura m e nte m ais fácil,u m a vez que apenas é necess ária u m a carenage m, algu m as teorias aerodin â micas dize m- nos que o ch ã o é u m elemento perturbador, gerando turbulências entre este e o fundo do ve í culo. D ever á por isso ser m ais favorável levantar o ve í culo e carenar a parte inferior do carro, para per mitir u m m elhor escoa m e nto do ar. Neste caso, o ve í culo n ã o pode ser de m a siado alto, pois se temos u m a via dianteira estreita,n ã o pode m o s descurar a estabilidade e m curva. 16
  17. 17. Fig. 2 - U m ve í culo co m fundo carenado e ligeiramente levantado Fig. 3 - O “Micro-Joule” do Liceu La Joliverie de N antes, recordista actual 17
  18. 18. 2 - Ro das dianteiras exteriores: Esta é a configura çã o m ais simples para u m ve í culo carenado, u m a vez que a sua carenage m, à partida, n ã o tem formas c ô ncavas, o que facili e m m uito a sua realizaçã o. ta Co m o vantagens deste tipo de configura çã o pode m o s apontar a possibilidade do alarga m e nto até ao limite m á xi m o per mitido pelo regulamento para a via dianteira (110 c m), se m prejudicar grande m e nte a aerodin â mica, pois apenas se d á u m ligeiro au m e nto da superfície frontal e da turbulência causados pelos tirantes das rodas, isto e m relaçã o a u m a via ligeiramente m ais estreita (70-80 c m), o que ve m m elhorar substancialmente a estabilidade e m curva. O utra vantage m verifica- se na sua reduzida superfície frontal, que pode baixar até valores m í ni m os, tendo apenas co m o m e dida o (des)conforto do piloto. Co nv é m tamb é m n ã o esquecer a possibilidade de m o ntage m de rodas de m aior diâ m etro (26-28 polegadas), e logo co m m e n or atrito de rolamento, se m m ais u m a vez se alterar grande m e nte a sua eficiência aerodin â mica. As principais desvantagens situam-se tamb é m a n í vel aerodin â mico, co m u m a m aior sensibilidade aos ventos laterais,e u m a m aior dificuldade de definição de u m a forma aerodin â mica eficaz, especialmente na traseira. Vere m o s seguida m e nte alguns exe m plos destes ve í culos, incluindo o ve í culo do Tea m D.T.L.F., recordista Portugu ê s e m 1995, co m u m resultado m o d esto de 234 K m/Litro, m a s honroso, u m a vez que se tratava de u m a primeira participaçã o e os m eios financeiros à sua disposiçã o era m bastante escassos. Fig. 4 - O ve í culo “Esponja” do Tea m D.T.L.F. (Fundo plano) 18
  19. 19. Fig. 5 - O ve í culo do “Re m mi Tea m” ( Fundo carenado) 3 - As equipas que escolhe m a util çã o de duas rodas traseiras defrontam-se co m dois tipos de problemas: A iza necessidade de util izarem u m diferencial,u m a vez que a tracçã o se faz à s rodas traseiras, ou de a fazere m apenas a u m a roda, o que no caso de potê ncias da orde m dos 2 C V n ã o tem grande importância. H á ainda o problema da estabilidade e m curva pois o ve í culo tem tend ê ncia a levantar a roda traseira do interior da curva, o que leva facilmente ao capota m e nto nas curvas m ais apertadas. 4 - A op ç ã o m ais econ ó mica é se m d ú vida a aus ê ncia de carenagens, apenas a construçã o de u m chassis co m u m a posiçã o de condu ç ã o bastante deitada. Esta op çã o n ã o é de todo u m a op çã o que envergonhe qualquer participante. No entanto, face à obrigatoriedade da construçã o de u m arco de protecçã o e de barras laterais de protecçã o, n ã o se tornaria m uito difícilde m o ntar, utilizando estas zonas co m o apoios, u m a cobertura que pode até ser de cartão prensado ou de fibra de vidro para construçã o civil(vendida a m etro e de pequena espessura). Esta facilidade adicional está a tornar a op ç ã o de ve í culos descarenados cada vez m e n os util izada, passando os ve í culos para o “tipo 2” (Rodas dianteiras exteriores). 5 - Q u alquer u m dos anteriores tipos de construçã o pode optar por quatro rodas, e m b ora n ã o seja m uito necess ário pois, alé m de dificultaru m desenho aerodin â mico eficiente, apenas traria m ais atrito de rolamento. 19
  20. 20. Constru çã o Co m o todos os e m preendimentos, a construçã o do ve í culo deve iniciar- co m u m projecto. se Deve ter- e m conta que a forma a dar ao ve í culo deve ser a estritamente necess ária para albergar o condutor, o m otor se e as rodas se for caso disso. A envolver tudo isto cria- u m a forma co m linhas fluidas, arredondadas na frente, co m a se m e n or superfície frontal poss í vel, e convergentes na retaguarda, para u m m elhor escoa m e nto e evitando o “descolam ento” do fluxo de ar, o que provocaria turbulência. Se houver hip ótese de testar u m m o d elo e m túnel de vento esta será m uito útil,m a s requererá m uitas horas de trabalho para eliminar todas as pequenas turbulências, quer co m a adiçã o quer co m a remo ç ã o de m aterial,e co m certeza n ã o ser á m uito econ ó mico, pois o aluguer de u m a instalaçã o deste tipo é algo dispendioso. De qualquer m o d o é u m trabalho de paciência, que requer algu m a experiência, co m constantes m e di çõ es do coeficiente de arrasto (Cx). Ser á m uito difícilobter u m a forma ideal, pois o ve í culo desloca-se a velocidades m uito variadas, e para cada u m a h á u m a forma m ais conveniente. As dimens õ es deve m ser definidas a partirde m e di çõ es efectuadas ao piloto na posiçã o de condu ç ã o desejada e co m o capacete, n ã o esquecendo que, apesar do piloto escolhido poder ser m uito pequeno, é essencial que os construtores possa m testar o ve í culo, m e s m o que isso implique u m ligeiro au m e nto de dimens õ es. 20
  21. 21. Fig. 6 - Projecto m ultivistas de u m ve í culo (co m dimens õ es aproximadas) Aconselha-se a construçã o de u m m o d elo à escala reduzida que pode ser feito de variados m ateriais,sendo o m ais fácil de trabalhar a espu m a de poliuretano ou u m simples bloco de espu m a verde para arranjos de flores. ® Se poss í vel, é bastante vantajoso o projecto e m AutoC A D , principalmente e m três dimens õ es, pois alé m de per mitir u m a m elhor visualizaçã o do carro possibili a obten çã o de sec çõ es que m ais tarde v ã o ajudar m uito na constru çã o do ta m olde. 21
  22. 22. ® Fig. 7 - Projecto 3 D realizado e m AutoC A D Na sequ ê ncia de construçã o que a seguir se apresenta va m os ad mitirtratar- de u m ve í culo totalmente carenado, co m se carenage m superior e inferior, ficando a cargo do construtor fazer as simples adapta çõ es necess árias para qualquer outro tipo de configuraçã o, u m a vez que o m é todo de construçã o é basica m e nte o m e s m o. 22
  23. 23. Carroçaria A construçã o da carroçaria é nor mal m e nte co m p osta por 3 fases, segundo o m é todo m ais utilizado e que permite de u m a forma simples obter excelentes acaba m e ntos: a) Constru çã o do m olde b) Constru çã o de u m contra-m olde c) M oldage m da carroçaria no interiordo contra- olde m a) Constru çã o do m olde: O m olde é nor mal m e nte realizado e m espu m a de poliuretano, e m b ora possa ser feito e m quase qualquer m aterial, desde que permita u m bo m acaba m e nto. A espu m a de poliuretano é u m m aterial que per mite u m acaba m e nto m uito bo m e é facilmente trabalhada co m pequenas serras e co m lixa. A escolha da vulgar “esferovite” deve ser evitada, pois se for util izada resina de poliéster para a construçã o do contra- m olde dar-se-á u m a reac çã o qu í mica que acabar á por destruirtodo o acaba m e nto do m olde. Para facili a obten çã o da forma desejada, e na aus ê ncia de u m projecto dividido e m sec çõ es planas realizado e m tar ® AutoC A D , deve m- se cortar algu m as sec çõ es aproximadas das zonas m ais características do ve í culo, co m o por exe m plo: três longitudinais - central e cavas das rodas; e três transversais - zona do eixo dianteiro, zona da cabe ç a do piloto e sec çã o traseira do m otor (Fig. 8). Ap ó s isto basta acrescentar placas de espu m a e aproximar as suas formas de acordo co m as dimens õ es desejadas, n ã o esquecendo u m a constante e rigorosa verificaçã o da simetria do m olde. A parte inferior será m ais fácilde realizar co m apenas u m a placa horizontal e alguns acrescentos para a zona das cavas das rodas. 23
  24. 24. Ap ó s a conclus ã o deste trabalho, que durará bastantes horas, o m olde deve ser totalmente revestido de betu m e (util izado e m repara çõ es auto m ó veis) e posteriormente lixado e pintado até se obter u m acaba m e nto brilhante e se m irregularidades. Fig. 8 - Constru çã o do m olde e m espu m a de poliuretano 24
  25. 25. Fig. 9 - Aspecto finaldo m olde b) Constru çã o de u m contra-m olde: Para esta opera çã o, be m co m o para a construçã o da carroç aria propriamente dita, a colabora çã o de u m profissional ser á se m pre be m vinda, co m o por exe m plo u m construtor de canoas ou outro tipo de objectos e m fibra. Ainda que pouco acostu m a d o a trabalhar co m fibras que n ã o as de vidro (se for o caso disso), n ã o terá qualquer dificuldade e m trabalhar co m fibras m ais evoluí das desde que lhe seja fornecido o m aterial.A experiência ser á essencial para evitar resultados desastrosos, m uito fáceis de acontecer por pequenos descuidos e que pode m co m pro m eter o acaba m e nto final e a resistência da carroçaria. 25
  26. 26. O contra-m olde deve ser realizado e m fibra de vidro e resina de poliéster, por ser u m m aterial m ais barato, e se necess ário ter u m a arma ç ã o de m a d eira para evitar e m p e n os. O m olde é entã o revestido co m cera (para m oldes) para evitar que o contra m olde adira ao m e s m o. Co nstrói- entã o, se ao n í vel da divisão das duas m etades da carroç aria, u m a plataforma de m a d eira rente a toda a “linha de cintura” do m olde, cobrindo-se depois a parte superior do m olde co m fibra até à m e s m a plataforma, criando u m a beira de fibra a toda a volta do contra-m olde (Fig. 11). Fig. 10 - Contra m olde superior,ainda co m o m olde no seu interior 26
  27. 27. Fig. 11 - O bten ç ã o do contra-m olde superior De pois de seca a primeira m etade do contra m olde, e se m a retirar do m olde, repete-se a opera çã o para a parte inferior do contra-m olde, obtendo assim u m contra-m olde e m duas m etades que se ajustam perfeitamente. 27
  28. 28. Fig. 12- O bten ç ã o do contra-m olde inferior c) M oldage m da carroçaria no interiordo contra- olde: m É nesta altura que surge a necessidade de optar por u m tipo de fibra para a carroç aria. A escolha é à partida ditada quase exclusivamente pelos m eios financeiros dispon í veis, sendo a m elhor op ç ã o as fibras de carbono ou kevlar (aramida). Estes dois tipos de fibras tê m pre ç os m uito se m elhantes, e m b ora sejam algo diferentes nas suas características ap ó s m oldage m. 28
  29. 29. A fibra de carbono é extreme m e nte rígida, m a s tamb é m m ais frágil, enquanto o kevlar é quase tão rígido co m o o carbono m a s co m u m a m aior tenacidade (capacidade de absorver choques), e m b ora ligeiramente m ais pesada. Existem no m ercado alguns tipos de fibras h í bridas, de carbono interlaçado co m kevlar que tentam reunir o m elhor de cada u m a delas. Estes dois tipos de fibras n ã o absorve m facilmente a resina co m o a fibra de vidro. É necess ário m uito cuidado para e m b e b er o tecido co m resina. Este m otivo leva à util çã o de autoclaves para a cura das resinas. Estes autoclaves, iza alé m de trabalhare m a altas temperaturas, para u m a m ais rápida cura da resina, funciona m a press õ es elevadas, impedindo a forma ç ã o de bolhas de ar e forçando a resina a impregnar o tecido. Deste m o d o obtê m- se estruturas m uito m ais rígidas e co m relaçõ es fibra/resina m ais elevadas (o que diminui o peso) do que no caso do endurecimento a frio ou e m estufa. Co m o o acesso a este tipo de equipa m e nto é quase imposs í vel, va m os tratar aqui apenas o caso da cura à press ã o atmosf érica. E m b ora o ideal fosse escolher u m tipo de fibra para cada util çã o no carro, isto n ã o é m uito viável econ ó mica m e nte iza u m a vez que nor m al m e nte s ó se vende m e m quantidades grandes. Neste exe m plo iremos escolher a fibra de carbono, devido principalmente à sua leveza e ao aspecto do acaba m e nto final. A escolha recaiu sobre u m tecido de carbono de espessura m é dia, co m 200 g/m 2 , e na resina de epoxy que, e m relaçã o à tradicional resina de poliéster,tem a vantage m de n ã o reagir co m esferovites e afins e, acima de tudo, apresentar u m a rigidez m uito superior à resina de poliéster. U m ve í culo de dimens õ es m é dias irá gastar entre 20 a 30 m 2 de tecido de fibra, pois s ã o necess árias v árias ca m a d as para se obter a resistência pretendida. 29
  30. 30. Fig. 13 - Constru çã o de u m a beira de m a d eira para per mitiru m a m oldage m c ô ncava Va m o s aparafusar (para per mitirsere m retiradas) u m as ripas de m a d eira a toda a volta do contra-m olde, de acordo co m a Fig. 13, que per mitirão que seja m oldada u m a beira horizontal para dentro da carenage m, que servirá para o fecho das carenagens u m a contra a outra (co m, por exe m plo, algu m as tiras de fita autocolante de “velcro”), evitando-se que a forma lateralda carenage m se deforme ao longo da “linha de cintura”. Ap ó s a obten çã o dos dois contra-m oldes, deve proceder-se ao seu revestimento interior co m cera de m oldes. E m seguida ser á feita a aplicaçã o de u m a ca m a d a de resina seguida de u m a tela m uito fina de fibra de vidro (gase), que per mitirá u m m elhor acaba m e nto. Aplica-se nova m e nte u m a ca m a d a de resina, m a s desta vez (e tamb é m se m pre que seja aplicada resina e m cima de u m tecido de fibra) n ã o conv é m pincelar m a s carregar co m o pincel repetidamente na vertical,e m b e b e n do o tecido e n ã o o tirando do seu lugar. Re pete-se esta opera çã o para duas ca m a d as de tecido de carbono, que serã o suficientes para as carenagens. A secage m deve ser efectuada de preferência e m estufa, e durante pelo m e n os dois dias, tendo depois o cuidado de evitar esforços na primeira se m a n a, enquanto a cura da resina ainda n ã o está co m pleta. 30
  31. 31. Fig. 14 - Carenage m “e m bruto”,antes de ser retirada do contra-m olde 31
  32. 32. Chas si s Este é u m dos pontos m ais importantes na fisiono mia de u m protótipo, e h á apenas u m “segredo” para conseguir u m bo m chassis - a sua simplicidade. Co m o ponto de partida temos apenas o conhecimento de que a estrutura m ais rígida a duas dimens õ es é o triângulo e, a três dimens õ es a pirâ mide. Conv é m tamb é m n ã o esquecer u m a regra b á sica na construçã o de estruturas que é a de n ã o aplicar esforços a m eio de u m a barra, m a s se m pre nas suas extremidades. U m chassis rígido per mite u m m elhor rolamento, u m a vez que n ã o absorve a energia devida à sua deforma ç ã o elástica, provocada pelas irregularidades da estrada. À partida pode m o s optar por três tipos de chassis: a) Chassis tubular b) Chassis e m placas coladas c) C hassis m o n o bloco a) Chassis tubular: Co m e ç a m o s m ais u m a vez pelo tipo m ais simples, e logicamente m e n os dispendioso. Este tipo de estrutura pode ser construí da e m v ários m ateriais sendo o m ais acess í vel o a ç o. Pode ser construí do e m tubo quadrado de sec çã o 30x30 ou 20x20 que ser á m ais do que suficiente. A estrutura soldada pode ser efectuada por qualquer serralheiro e n ã o fica m uito pesada - 20 ou 30 Kg no m á xi m o. Pode-se considerar talvez o m elhor chassis para u m a primeira participaçã o, pois vai per mitir ajustes, m o ntage m de suportes para pe ç as, m o ntage m de apoios, etc.,e que nu m chassis e m fibra deve m estar à partida be m definidos. É tamb é m poss í vel que seja construí do e m tubo de alum í nio, que pode ser rebitado ou aparafusado e, co m algu m a sorte de encontrar que m o faça, pode ainda ser soldado. Neste caso conv é m ter algu m a informa ç ã o sobre os tubos a sere m co m prados pois ne m todos os alum í nios s ã o soldá veis. U m a última op ç ã o, dentro dos chassis tubulares, será a de tubos de fibra (de Kevlar, Carbono ou m e s m o de fibra de vidro),que pode m ser colados formando u m a estrutura m uito resistente e leve, e m b ora sejam m ais difíceis de encontrar. 32
  33. 33. U m exe m plo de u m projecto de chassis tubular é o da Fig. 15, onde já se incluem os obrigatórios arco de protec çã o e barras laterais, que neste caso, e na continuidade da “teoria da simplicidade”, faze m parte integrante da estrutura esforçada do chassis, aproveitando assim o regulamento e m nosso favor. Este chassis é m uito simples de realizar,m uito resistente, e n ã o m uito pesado. D eve ser feito nas seguintes etapas: 1- Base (vermelho) 2- Encosto para as costas e estrutura de suporte para as rodas dianteiras (verde) 3- Restante estrutura (azul) Fig 15 - Exe m plo de chassis tubular 33
  34. 34. b) Chassis e m placas coladas: Neste ponto entramos nu m a outra tecnologia, a dos m ateriais co m p ó sitos e m estruturas sand wich. U m a estrutura sand wich é, co m o o no m e indica, co m p osta por 3 ca m a d as, sendo as exteriores m uito resistentes e a interior u m enchimento m uito leve que quase s ó é usado para dar estabilidade à s ca m a d as exteriores. Desta forma obté m- se u m a placa que alé m de ser m uito resistente à tracçã o e à co m press ã o (característica que lhe é conferida pelas ca m a d as exteriores) o é tamb é m à flexão, dada a existência de u m m aterial interior resistente ao es m a g a m e nto e que evita os desloca m e ntos de u m a ca m a d a exterior e m relaçã o à outra. Co m o exe m plos m ais co m u ns de enchimentos temos as espu m a s, m uito util izadas e m barcos, e as estruturas e m “ninho de abelha”, que pode m ser de alum í nio ou de “No m ex”, que s ã o as m ais divulgadas. Fig 16 - Estrutura sand wich co m ninho de abelha 34
  35. 35. As ca m a d as exteriores pode m tamb é m variar.Usa m- se desde fibras de carbono, de kevlar, de fibra de vidro, até chapas de alum í nio. Co m estes m ateriais é m uito fácilobter placas, m a s as superfícies curvas torna m- se m ais co m plexas, e à partida apenas pode m ser efectuadas co m ninho de abelha de “No m ex”, que pode ser dobrado pela ac çã o do calor (cerca de 200 0 C). Por esse m otivo va m os apenas debru ç ar-nos sobre estruturas planas. Para o chassis o m ais indicado seria o ninho de abelha de alum í nio, devido à sua superior rigidez e m relaçã o ao “No m ex”, e laminado, por exe m plo, co m fibra de carbono ou kevlar. É fácil encontrar no m ercado, e m e m presas da indústria petroqu í mica, placas de ninho de abelha de alum í nio já laminadas co m kevlar, o que simplifica m uito o trabalho, e que n ã o representa m u m a despesa m uito elevada. As placas s ã o nor m al m e nte co m ercializadas e m m e didas norm alizadas de 300x140 c m, o que é suficiente para construiro chassis na sua totalidade. - La minage m das placas: No caso de apenas ser poss í vel obter o ninho de abelha de alum í nio n ã o laminado, a laminage m deve ser efectuada do seguinte m o d o: i) Procurar u m a m e s a co m as dimens õ es da placa (no m í ni m o), e co m u m tampo suficientemente liso (por exe m plo de fórmica ou vidro),e revesti- co m cera des m oldante. la ii)“Pintar” a m e s a co m resina de epoxy (obviamente misturada co m o seu endurecedor pró prio nas propor çõ es correctas) ii Colocar o tecido de fibra pretendido (carbono ou kevlar) a todo o co m primento da m e s a, e repetir esta i) opera çã o, do m e s m o m o d o que foiutilizado nas carenagens, para obter u m a fibra resistente. iv) Antes que a resina endure ç a, colocar a placa de ninho de abelha e m cima e co m primir contra o tecido colocando tábuas e m cima co m algu m peso (se m danificar o ninho de abelha). v) Deixar curar a resina, preferencialmente nu m a estufa. vi) De pois de seco descolar cuidadosa m e nte a placa da m e s a e repetir o processo para o outro lado do ninho de abelha. O btendo entã o a placa pretendida esta está pronta para ser cortada de acordo co m as necessidades do nosso chassis. O corte deve ser efectuado co m u m a rebarbadora equipada co m u m disco de corte. 35
  36. 36. Deve entã o construir- u m a m a q u ete do chassis, à escala 1/1, e m cartão canelado, que depois de des m o ntada servirá se de m olde para o corte das placas sand wich. A forma do chassis é bastante livre,dada a facil idade de obter u m a estrutura rígida co m estes m ateriais. A colage m das placas deve ser feita co m u m a cola pró pria para o efeito ou, na falta da m e s m a, é poss í vel preparar u m a “pasta” m uito eficiente misturando a m e s m a resina usada na laminage m co m “algod ã o de fibra de vidro” que alé m de ter algu m volume, o que d á bastante jeito para “aquelas frinchas” que n ã o quere m desaparecer, é bastante leve. Ap ó s esta colage m pode-se ainda revestir toda a estrutura resultante co m nova ca m a d a de fibra (tendo o cuidado de lixar as placas para que a nova ca m a d a de resina adira m elhor), para uniformizar o acaba m e nto e m elhorar ainda a resistência das ligaçõ es entre as placas. Apresenta-se a seguir u m m o d elo a título de exe m plo que apenas varia u m pouco quer se opte por u m fundo plano ou n ã o. Fig. 17 - Exe m plo de u m chassis obtido co m placas e m estrutura sand wich 36
  37. 37. c) C hassis m o n o bloco: Este tipo de “chassis de placas” pode m uito facilmente ser transformado nu m a estrutura m o n o bloco, co m as evidentes vantagens e m termos de rigidez, através da sua colage m à carenage m inferior,e revestimento final co m fibra, tanto da estrutura de placas coladas co m o do interior da carenage m inferior,o que proporciona u m a resistência exe m plar e evita todos os problemas de fixaçã o da carenage m inferior. O bt é m- se assim u m a pe ç a ú nica, englobando o chassis e a carenage m inferior,de extrema leveza. No caso do ve í culo por n ó s construí do, o peso de toda esta estrutura (neste caso de fibra de carbono e ninho de abelha de alum í nio), co m u m a rigidez m uito apreciável, era de 15 Kg, e tendo e m conta que a carenage m superior pesava apenas 4,6 Kg, pode m o s ter a certeza de que foiu m a boa op çã o. Apenas u m a cha m a d a de aten çã o: todos os apoios que exijam algu m esforço da parte do chassis deve m ser reforçados co m u m a placa de alum í nio aparafusada de cada lado das placas, co m o se pode ver na Fig.18, nos suportes da direcçã o. O m otor deve tamb é m ser m o ntado nu m sub-chassis (de alum í nio por exe m plo), que inclua o m otor, roda traseira, trans miss ã o e travõ es, sendo este aparafusado entã o à s placas do chassis, m a s isto ser á m e ncionado m ais à frente. 37
  38. 38. Fig. 18 - Chassis m o n o bloco do “Otto” ( fibra de carbono / ninho de abelha de alu m í nio) 38
  39. 39. Motor De nada nos serve u m bo m conjunto chassis/carroçaria se n ã o tivermos u m bo m rendimento do grupo propulsor. Va m o s aqui tamb é m dividiros m otores e m três tipos. a) M otores a gasolina, de quatro tempos b) M otores a gasolina, de dois tempos c) M otores Diesel a) Motore s de quatro tempo s: Esta é se m d ú vida a m elhor op çã o u m a vez que, à partida, u m m otor a quatro tempos é m ais econ ó mico do que u m m otor a dois tempos. A cilindrada m ais adequada será entre os 40 e 50 c m 3 , u m a vez que u m m otor de m e n ores dimens õ es terá u m bin ário insuficiente para m ov er o ve í culo co m econo mia. H á alguns m otores dispon í veis que poder ã o ser util izados se m ser necess ário e m preender a co m plexa tarefa de construiru m. O m otor m ais divulgado neste tipo de provas é o m otor Honda 50 a quatro tempos que equipava as “Honda Minitrail”e “Honda S S 50”, sendo o primeiro m ais indicado devido ao m e n or diâ m etro da ad miss ã o e ao facto de ter m o ntado u m carburador m ais pequeno. Existem tamb é m alguns m otores de geradores eléctricos que pode m ser facilmente adaptados. É necess ário à partida ter algu m as no çõ es do que se pretende do m otor, antes de tentar m elhor á-lo. To m e m o s co m o exe m plo u m gr áfico típico de u m m otor (potê ncia, bin ário e consu m o espec ífico) (Fig. 18). Pode m o s ver que o m e n or consu m o espec ífico (em g/K W.h) é obtido para a rotaçã o a que corresponde o bin ário m á xi m o. U m a vez que o bin ário (Forç a x Bra ç o) nos indica a força exercida pelo ê m b olo no m ovi m e nto descendente, é quando a força é m á xi m a que temos o m elhor rendimento do m otor e logo u m m e n or consu m o (Fig. 18). Neste caso o que nos interessa é que esse bin ário m á xi m o seja obtido à m e n or rotaçã o poss í vel, e para isso va m os fazer algu m as alteraçõ es no m otor de m a n eira a “co m primir” as curvas do gráfico para a esquerda. H á alteraçõ es simples e outras que requere m interven çõ es profundas que n ã o estã o ao alcance de todos, m a s que irão aqui ser m e n cionadas a título de exe m plo. O resultado que se espera obter é u m m otor que tenha o bin ário m á xi m o por volta das 2000 rpm e a potê ncia m á xi m a pelas 4000 rpm, co m o exe m plificado na Fig. 19. 39
  40. 40. Va m o s agora descrever algu m as alteraçõ es que poder ã o ser realizadas, se m contudo aprofundar m uito o tema e m termos quantitativos, pois todas as alteraçõ es deve m ser vistas e m conjunto, e apenas co m m uitos treinos e algu m a experiência é que se obtê m bons resultados. Fig. 19 - Gr áficos típicos de u m m otor (Potê ncia, Bin ário e C onsu m o espec ífico) 40
  41. 41. Fig. 20 - Gr áfico que se poder á obter ap ó s a prepara çã o do m otor E m b ora pare ç a contraditório, m uitas das alteraçõ es que iremos fazer s ã o inversas à s da prepara çã o de u m auto m ó vel ou de u m a m oto de co m p etiçã o, sendo facilmente realizadas, caso seja necess ário, por u m preparador deste tipo de m otores. Falare mos primeiro das m ais simples e m e n os onerosas de realizar, passando depois para as que implicam algu m a interven çã o profissional. 41
  42. 42. - Cole ctor de admi s s ã o: Au m e ntando o co m primento do colector de ad miss ã o consegue obter- u m fluxo de ar m ais estabilizado que favorece a se resposta do m otor a baixas rotaçõ es. Este au m e nto de co m primento deve ser efectuado entre o carburador e o filt de ro ar, para evitar a condensa ç ã o da mistura ar/com bustível ao longo da conduta. - Filtro de ar: No caso de ser usado u m filt de ar, o que é se m pre aconselh á vel, este deve ser de grandes dimens õ es, para per mitira ro passage m de u m a grande quantidade de ar, se m causar estrangula me nto, e m e s m o assim reter as impurezas do ar. - Igni ç ã o: Se regulável, deve ser reduzido o avan ç o da igniçã o para m elhorar o rendimento a baixas rotaçõ es. N os sistemas electrónicos este avan ç o é auto m ático e regulado e m fun çã o da rotaçã o, pelo que, à partida, n ã o necessita de ser afinado. - Vela s: Deve m ser usadas velas m ais “quentes”, n ã o s ó para per mitiru m m elhor arranque a frio e u m a m e n or perda de calor durante os perí odos e m que o m otor está desligado, m a s tamb é m, e principalmente, porque o m otor vai funcionar a baixas rotaçõ es. Se poss í vel, será aconselh ável o acrescento de u m a segunda vela, co m bobina pró pria, atrav é s da execu ç ã o de u m furo, e posterior roscage m, na culassa do m otor. Neste trabalho é preciso ter o cuidado de n ã o interferir co m as condutas de ad miss ã o e escape, ne m co m as pró prias v álvulas. Por vezes este trabalho torna-se difícil devido à presen ç a da corrente de distribuição. - Conduta s de admi s s ã o e esc a p e: E m b ora na quase totalidade dos m otores de co m p etiçã o estas sejam polidas por dentro (um trabalho m a n u al de paciência), alguns opta m por n ã o o fazer argu m e ntando que as rugosidades, presentes nas paredes das condutas, ajuda m a u m a m elhor difusã o da mistura ar/com bustível. Se poss í vel, é talvez u m a teoria que vale a pena ser experimentada, e m b ora os resultados possa m n ã o ser m uito diferentes. 42
  43. 43. - Equilibra g e m do motor: Esta é u m a interven çã o que dar á se m d ú vida resultados m uito positivos, e m b ora tenha o inconveniente de apenas poder ser efectuada nu m a oficina especializada. Toda a parte m ó v el do m otor pode ser aligeirada e reequilibrada de m o d o a obter u m funciona m e nto m uito m ais suave e co m m e n ores perdas por atritos. - Redu ç ã o de peso: U m m otor de Honda S S 50, por exe m plo, pesa cerca de 16 Kg, o que é evidente m ente de m a siado. H á m uitas pe ç as do m otor que nu m a co m p etiçã o deste tipo s ã o redundantes e pode m ser retiradas. U m exe m plo disso é o m a g n eto, que alé m de ser algo pesado provoca u m elevado atrito ao gerar energia eléctrica. Este pode ser totalmente retirado, instalando u m sistema de igniçã o electrónica (dispon í vel para qualquer m otor de m otorizada) directamente alimentado de u m a bateria, que n ã o precisa de ser recarregada pois as provas apenas dura m 6 voltas por tentativa, e durante esse tempo o m otor quase nunca está ligado. No caso de se instalar u m a e m braiage m exterior ao m otor, de que se falará m ais à frente, a caixa de velocidades e a e m braiage m pode m ser totalmente retiradas, fazendo-se a trans miss ã o directamente a partirda ca m b ota. Nesse caso as tampas laterais do m otor pode m ser retiradas e substituídas por u m a chapa de alum í nio co m a forma da sec çã o do m otor para impedir a sa í da do óleo. As alhetas de refrigeraçã o do m otor tamb é m pode m ser cortadas, u m a vez que se pretende que o m otor n ã o arrefeça nos perí odos e m que está desligado. - Árvore s de came s: Nu m m otor que funciona a rotaçõ es elevadas, usa-se o cha m a d o “cruza m e nto da ad miss ã o”, que n ã o passa da sobreposiçã o, por u m curto intervalo de tempo e durante a transiçã o escape-ad miss ã o, da abertura da v álvula de escape e da de ad miss ã o. Deste m o d o obté m- se u m fluxo m ais vigoroso de ar no interior do m otor, u m a vez que o ar que entra na ad miss ã o “empurra” os produtos da co m b ust ã o para o escape. Diz-se entã o que o m otor “respira m elhor” a alta rotaçã o. Este cruza m e nto depende do â ngulo entre a ca m e de ad miss ã o e a ca m e de escape, a que se cha m a â ngulo de cruza m e nto de v álvulas. 43
  44. 44. No nosso caso temos u m m otor que n ã o precisa de subir m uito de rotaçã o e que necessita de u m a boa co m press ã o a baixa rotaçã o, por isso va m os reduzir o â ngulo entre as ca m es. Algu m as equipas tentaram u m â ngulo nulo, m a s esta n ã o teve resultados m uito animadores, pois os m otores funcionara m bastante m al. Ap ó s isto a quase totalidade das equipas acabou por optar por u m â ngulo e m torno dos 10 0 . Fig. 21 - Â ngulo de cruza m e nto de v álvulas O utra alteraçã o que pode ser efectuada na(s) árvore(s) de ca m es é a construçã o de apoios co m rolamentos, o que per mite u m a enor m e redu çã o do atrito interno do m otor. - Corrente de distribuiç ã o: Pode ser substituída por u m a correia dentada de borracha, que alé m de proporcionar u m a m o ntage m m ais fácil,pois pode ser retirada das rodas dentadas lateralmente se m implicar a des m o ntage m das m e s m a s, é m uito m ais leve, tem m e n or atrito,e é m ais silenciosa. - Injec ç ã o electróni c a: Este é o passo final para u m a co m pleta prepara çã o do m otor. N ã o é o m ais barato m a s é se m d ú vida o que pode trazer resultados m ais encorajadores. 44
  45. 45. A injecçã o electrónica vai substituiro carburador e todas as suas perdas inerentes. Vai implicar tamb é m a m o ntage m de u m sistema de pressurizaçã o do sistema de co m b ust í vel, dado que necessita de u m a press ã o de gasolina da orde m dos 2 bar. Este sistema será tratado m ais à frente. A injecçã o electrónica pode ser dividida e m dois co m p o n e ntes: o injector e a central electrónica que o controla. O injector pode ser adquirido na Bosch, que o fabrica especialmente e m tamanho reduzido para estas provas, e a sua instalaçã o n ã o apresenta qualquer problema co m o se pode constatar na Fig. 22. Fig. 22 - M o ntage m do injector na conduta de ad miss ã o E m relaçã o à central electrónica as hipóteses s ã o m uitas, pois desde as unidades progra m á veis e co m u m funciona m e nto cartográfico (co m avaliaçã o de m ais do que duas variáveis para a determina çã o do tempo de abertura do injector e o instante e m que essa abertura se d á), até sistemas totalmente feitos e m “casa” e apenas co m afinaçã o da riqueza da mistura (neste caso determinada pelo tempo de abertura do injector). A construçã o de u m a central destas n ã o é algo m uito co m plicado para u m conhecedor de electrónica. No fundo, a partir de v árias variáveis de entrada (sinal de faísca da vela dado pelo fio de alimenta çã o da bobina, posiçã o do acelerador (borboleta da ad miss ã o) e rotaçã o do m otor, para u m caso m ais simples) temos que ter u m sinal de sa í da, que actua o relay do injector, co m u m a dura çã o X e co m início no instante Y (que pode m por exe m plo ser afinados através de 45
  46. 46. reóstatos) que nos define m a quantidade de gasolina a injectar (dependente do tempo de abertura X) e o instante e m que é injectado (relativamente à abertura da v álvula de ad miss ã o, e contado a partirda última faísca da vela). As centrais dispon í veis no m ercado s ã o de variadas m arcas, m a s algo dispendiosas devido ao facto de sere m realizadas para m otores pluricilndricos. S ã o apesar disso a m elhor op çã o devido à s enor m es possibilidades de progra m a ç ã o que í per mitem. - Válvula s de com a n d o electrom a g n éti c o: U m dos últimos inventos introduzidos nestes protótipos é o co m a n d o das v álvulas a partirde relays (poss ível dadas as reduzidas dimens õ es das v álvulas que estes m otores util izam), que pode m ser controlados por u m a outra central electrónica. O expoente m á xi m o desta tecnologia é a gestã o integrada de todos os sistemas electrónicos: igniçã o, injecçã o e co m a n d o electromagn ético das v álvulas, o que per mite, apenas atravé s de progra m a ç ã o, que se transforme o m otor nu m m otor a seis tempos, injectando gasolina apenas de duas e m duas vezes, e m a ntendo a v álvula de escape aberta durante os tempos m ortos, efectuando u m a “lavage m” m uito m ais co m pleta do cilindro, o que vai per mitir u m a co m b ust ã o m uito m ais limpa no tempo seguinte. b) motore s a ga s olin a, de dois tempo s Este tipo de m otor é pouco util izado, u m a vez que n ã o existe propriamente u m a classe separada dos quatro tempos. Talvez u m pouco por reflexo disso o recorde do circuito de Paul Ricard é apenas algo superior aos 300 K m s/l. A sua m aior vantage m é o peso, pois é poss í vel encontrar m otores, capazes de m o vi m e ntar u m ve í culo deste g é nero, co m apenas 3 ou 4 Kg de peso. S ã o tamb é m m uito fáceis de encontrar e m qualquer m otorizada, de preferência co m arrefecimento a ar. As transforma ç õ es poss í veis, alé m daquelas já m e n cionadas para os m otores a quatro tempos e que possa m ser aplicáveis neste caso (colector de ad miss ã o, velas, igniçã o, fil de ar, equilibrage m do m otor, redu çã o de peso e tro injecçã o electrónica), s ã o algo delicadas de efectuar, co m e ç a n d o pela construçã o de u m escape (essencial para o bo m funciona m e nto de u m m otor a dois tempos), que deve apresentar u m m aior co m primento entre o cone e o contra-cone, 46
  47. 47. para atrasar a onda de contra-press ã o provocada pelo m e s m o, de m o d o a que se obtenha u m a m aior co m press ã o a baixas rotaçõ es. Esta opera çã o s ó trará resultados concludentes ap ó s v árias tentativas e ensaios. A m o ntage m de u m a v álvula de escape de co m a n d o servo assistido, n ã o apresenta grandes vantagens pois o escape vai ser desenhado para u m a ga m a de rotaçõ es suficiente para a util çã o na prova. iza Nu m m otor a dois tempos é m uito simples retirar todo o conjunto da caixa de velocidades, incluindo a caixa exterior, dado que o óleo de lubrif çã o da caixa é independente da lubrificaçã o do m otor (ao contrário dos m otores a quatro ica tempos), que é efectuada pelo óleo da mistura. E m relaçã o à s janelas de ad miss ã o, o seu polimento e a obten çã o de u m rebordo de sa í da parab ólico pode m elhorar o fluxo da mistura, m a s requer u m trabalho especializado de oficina. U m a boa base de trabalho, e m uito econ ó mica, é o m otor da “Casal Bossini” (que já possui m otor de arranque, ao contrário do m otor da “Casal Boss”), que é m uito fácil de encontrar, de alterar e tamb é m n ã o apresenta dificuldade algu m a para a obten çã o de pe ç as de substituição, que por sinal s ã o extrema m e nte baratas. c) Motore s Dies el E m termo de co m p ara ç ã o, os ve í culos equipados co m m otores diesel que participam na “Eco-M arathon Shell” realizada e m Paul Ricard obtê m consu m o s da orde m dos 880 K m/l. À partida pode parecer estranho, pois é de conhecimento geral que os m otores Diesel tê m u m m elhor rendimento do que os m otores a gasolina. A dificuldade está e m encontrar u m m otor de dimens õ es suficientemente reduzidas para u m a prova deste g é nero. Os m otores de m ais pequena cilindrada util izados nestas provas ronda m os 150 c m 3 , o que é de m a siado para u m m otor que à partida é se m pre m ais pesado do que u m m otor a gasolina. Este excesso de peso deve-se ao facto de ter de ser construído, preferencialmente, e m ferro fundido, dadas as enor m es taxas de co m press ã o a que é sujeito (cerca de 19 a 23:1, co m p arativamente aos 8 a 12:1 dos m otores a gasolina). U m outro problema é a dificuldade de conseguir u m a boa vaporiza çã o do gas óleo no m o m e nto da injecçã o no cilindro, dadas as reduzidas dimens õ es do injector, o que leva a entupimentos frequentes, (a m a q uinage m dos orifícios do injector é u m trabalho de altíssima precisão) e da c â m ara de co m b ust ã o. 47
  48. 48. Q u alquer que seja a escolha de m otor, o facto de obter u m bo m resultado dentro da classe e m que se situa é o m ais importante, ainda que essa classe n ã o exista “legalmente” no regulamento. U m exe m plo deste co m p orta m e nto é a publicidade realizada pela equipa Microtech ao conseguir u m recorde de 850 K m/l para u m m otor a quatro tempos equipado apenas co m u m carburador. 48
  49. 49. Circuito de Alimenta ç ã o Entende m o s por circuito de alimenta çã o tudo aquilo que serve para conduzir o co m b ustível desde o dep ó sito até ao carburador ou injector. A organiza çã o p õ e à escolha dos participantes três m e didas de dep ó sito distintas: 30, 100 e 250 c m 3 . A escolha deve ser feita co m base nos resultados esperados do ve í culo, e m b ora n ã o seja desaconselh á vel a escolha de u m dep ó sito de dimens ã o superior ao necess ário, co m vista a u m a m aior autono mia nos treinos. Ca da dep ó sito obriga a que se percorra u m a distância m í ni m a teórica co m u m litro de co m b ustí vel, sendo as contas fáceis de efectuar: É necess ário que percorra 6 voltas (no caso do circuito de Paul Ricard) de 3,208 K m cada, o que totaliza 19,248 K m co m a capacidade do dep ó sito. 3 3 Con s u m oDep ó s it o 30 100 cm 250 cm 3 cm Km/l 641 192 77 l/100 Km s 0,16 0,52 1,3 Q ua dro 1- C onsu m o m á xi m o poss í vel para cada dep ó sito No caso de ser util izado u m carburador, tudo é simples, pois apenas é necess ário ligar o dep ó sito e o carburador atravé s de u m tubo. A parte m ais baixa do dep ó sito (fornecido pela organiza çã o, no caso da prova francesa) deve situar- se obvia me nte nu m a cota superior à da entrada de co m b ust í vel no carburador, m a s tendo o cuidado de n ã o o colocar m uito próximo da cabe ç a do m otor e, de acordo co m o regulamento, nu m local ventilado para evitar o sobreaquecimento da gasolina. A m o ntage m de u m sistema de injecçã o electrónica obriga a u m a instalaçã o u m pouco m ais co m plexa. Estes sistemas obriga m a que a gasolina esteja a u m a press ã o de cerca de 2 bar, o que n ã o se consegue obvia me nte se m recurso a u m sistema de press ã o. A util çã o de u m a bo m b a de co m b ust ível é desnecess ária, u m a vez que esta, alé m de iza bastante pesada, é difícilde ajustar para u m d é bito de gasolina tão reduzido. A soluçã o a que se recorre é a m o ntage m de u m reservatório de ar co m primido ligado à tampa do dep ó sito de co m b ust ível, o que cria a press ã o necess ária para o nosso sistema. 49
  50. 50. O sistema precisa de v ários co m p o n e ntes que aqui irão ser descritos por orde m, na direcçã o do reservatório de ar co m primido para o dep ó sito de co m b ust í vel. 1 - Re s ervat ório: O reservatório de ar co m primido deve ser transparente. Pode ser por exe m plo u m a garrafa plástica de refrigerante de 1,5 litros,que é por norm a suficientemente resistente para suportar press õ es da orde m dos 2 bar. 2 - Válvula de enchimento: Deve estar localizada no pró prio reservatório ou à sa í da do m e s m o. Deve per mitiro enchimento atrav é s de u m a bo m b a m a n u al, de acordo co m os regulamentos. 3 - Man ó m etro de pres s ã o de ar: Pode estar localizado no pró prio reservatório ou, atravé s de u m a derivaçã o do m e s m o, no tablier, m a s de qualquer forma deve estar se m pre antes da v álvula de seguran ç a. 4 - Válvula de se guran ç a: O regulamento obriga a que seja instalada neste ponto u m a v álvula de seguran ç a regulada pora 5 bar. É este o limite de press ã o suportado pelos dep ó sitos de gasolina fornecidos, e evita- assim que ocorra m acidentes graves (dado que o se dep ó sito de gasolina é de vidro) devido a excessos de press ã o. 5 - Regula d or de pres s ã o: Usa-se para m a nter a press ã o uniforme ao longo de toda a prova. Se tivermos o reservatório a por exe m plo 3 bar e o regulador de press ã o apenas per mitir a “passage m” de 2 bar, entã o o ar contido no reservatório, dependendo do seu tamanho, deve ser suficiente para realizar toda a prova, fornecendo u m a press ã o de 2 bar ao circuito. 6 - Válvula de purga: Esta v álvula pode estar situada e m qualquer ponto do circuito, e per mite que se esvazie o circuito de ar co m primido antes do abastecimento e depois da prova, para sere m efectuadas as m e di çõ es de consu m o. 50
  51. 51. 7 - Tubo: O tubo dever á ser do tipo referido no regulamento, e ligará todo o sistema ao topo do dep ó sito de co m b ust ível (tampa). Deve ter- o cuidado de apertar a tampa do dep ó sito co m u m a anilha tipo “mangueira de jardim” para evitar que esta se se solte co m a press ã o. 51
  52. 52. Tran s mi s s ã o Aqui temos m ais u m ponto onde se pode perder cerca de 10 % do rendimento do m otor, m a s e m que as perdas pode m tamb é m ser m uito m e n ores. A trans miss ã o pode ser feita recorrendo a u m a corrente de bicicleta, m ais leve e co m m e n os atrito do que u m a corrente de m oto. A sua resistência será m ais do que suficiente, u m a vez que n ã o será exigido m uito esforç o ao m otor. Existem no m ercado pinh õ es e rodas dentadas de variados tamanhos, que pode m ser facilmente adaptados a qualquer cubo ou eixo. O factor principal será a relaçã o de trans miss ã o, m ais ou m e n os “longa”, que determinar á a que velocidade se deslocará o ve í culo para u m a dada rotaçã o do m otor. O desejável era que se tivesse u m a velocidade ligeiramente acima do valor m í ni m o (m é dio) ad mitido (dependendo da fisiono mia do circuito) para a rotaçã o correspondente ao bin ário m á xi m o. Nos m otores co m caixa de velocidades a escolha é m ais simples, pois pode m ser feitas correc çõ es apenas trocando a relaçã o engrenada no m otor. A soluçã o co m m e n or atrito, é a ligaçã o directa à ca m b ota do m otor, o que obriga à construçã o de u m a e m braiage m externa ao m e s m o. E m braiage m: Pode m o s ter e m braiagens de dois tipos: a) - Centrífuga b) - Actua çã o m a n u al a) A e m braiage m centrífuga actua auto m atica me nte, desde a posiçã o de “ponto m orto” até à posiçã o totalmente e m braiada. Funciona pelo contacto de duas m a xilas (normalme nte), que roda m solidárias co m a trans miss ã o, nu m tambor, este solidário co m a roda. Co nforme a rotaçã o do m otor, as m a xilas v ã o-se expandindo no interior do tambor, atrav é s da força centrífuga, proporcionando tanto u m arranque suave co m o u m contacto s ólido a alta rotaçã o. 52
  53. 53. É este o sistema usado pela m aioria das “scooters” actualmente existentes, e pode ser delas retirado para ser adaptado ao nosso ve í culo. A rotaçã o a que se d á o arranque pode ser alterada co m a m o dificaçã o de u m a s pequenas m a ssas que se encontram nas m a xilas. O grande problema destes sistemas está relacionado co m o seu desactua m e nto. Estando as m a xilas a rodar solidárias co m o tambor, se desligarmos o m otor ou desacelerarmos, as m a xilas continua m na sua posiçã o, n ã o se obtendo a “roda livre” desejada, e s ó descola m do tambor a velocidades norm al m e nte abaixo dos 10 K m/h, o que n ã o nos interessa de m o d o algu m. A soluçã o é a m o ntage m de u m sistema m a n u al que actue nas m a xilas, forçando-as a voltar à posiçã o de repouso, no m o m e nto e m que se desliga o m otor. O arranque, no entanto, continua a ser auto m á tico. b) - Actua çã o m a n u al: A realizaçã o de u m a e m braiage m m a n u al é talvez m ais simples, pois trata- so m e nte de u m sistema co m p osto por dois se discos, u m a m ola e u m actuador, logicamente co m alguns rolamentos. U m dos discos é preso ao cubo da roda m otriz, e o outro à roda dentada, a m ola é colocada entre os dois, existindo e m seguida u m actuador que co m prime u m disco de encontro ao outro. O bte m o s assim u m sistema de e m braiage m que trans mite m o vi m e nto quando está actuado e quando desactuado nos faculta a obten çã o de u m a verdadeira roda livre. A e m braiage m deve ser colocada na roda m otriz, pois assim evitamos ter u m a corrente a rodar “em seco”, que possui algu m atrito. No caso de se util izar u m a e m braiage m do pró prio m otor, ou de n ã o haver a possibilidade de realizar u m a, a m elhor op ç ã o ser á a coloca çã o de u m carreto de bicicleta no cubo traseiro. Os cubos de bicicleta tê m u m sistema de roda livre que e m b ora ainda tenha algu m atrito é se m d ú vida o sistema m ais simples de instalar e m ais econ ó mico, e m b ora ne m se m pre seja o m ais resistente. 53
  54. 54. Travõe s U m a das m aiores restrições que o regulamento imp õ e na construçã o dos protótipos é a obrigatoriedade de util çã o de iza travõ es hidráulicos. Nor m al m e nte era m utilizados, até ao m o m e nto, travõ es de bicicleta, quer fosse m tipo “cantilever” ou tipo “ferradura”, que era m m ais que suficientes para travar o ve í culo. O problema punha-se no guiam ento dos cabos de a ç o, pois co m u m co m primento superior a dois m etros bastava u m a ligeira curva no cabo para que o atrito da í resultante tornasse ineficaz a travage m. Foi este o principal argu m e nto para que se optasse pela obrigatoriedade dos travõ es hidráulicos. Os travõ es hidráulicos de carro ou de m oto n ã o s ã o os m ais indicados dado o seu elevado peso e, principalmente, à inexistência de recuo das pastilhas de travã o. Assim sendo, m e s m o quando o travã o n ã o está a ser actuado, as pastilhas continua m encostadas aos discos de travã o provocando u m grande atrito, que neste nosso caso n ã o é nada aconselh ável. O sistema que nor m al m e nte se adopta s ã o os travõ es hidráulicos de bicicleta, que e m b ora pouco divulgados s ã o relativamente fáceis de encontrar e m lojas especializadas e m bicicletas de m o ntanha. A sua principal desvantage m é o pre ç o, pois u m sistema co m pleto, co m dois travõ es e algu m tubo suplem entar, ronda os 40 ou 50 mil escudos. No entanto é u m investimento larga m ente reco m p e nsado, dada a simplicidade de m o ntage m, reduzida m a n uten ç ã o (nã o é necess ário estar continua m e nte a afiná-los), e principalmente a sua enor m e potê ncia de travage m (no pró prio catálogo é feita u m a referência aos cuidados de util çã o, dado sere m conhecidos casos e m que iza travagens bruscas arrancara m os apoios dos travõ es da forqueta da bicicleta). Segundo o regulamento, precisa mos de dois sistemas de travage m que sejam independentes, e m b ora possa m actuar na m e s m a roda. Esta é a forma m ais simples de m o ntage m, obvia me nte na roda traseira, pois a m o ntage m de travõ es nas rodas dianteiras exige a realizaçã o de algu m as pe ç as co m plexas e n ã o funciona de m o d o idêntico à s bicicletas. Os travõ es serã o ent ã o m o ntados nu m suporte, que pode até ser a parte superior de u m a forqueta de bicicleta, e colocados u m por cima do outro, actuando na roda de trás entre o m otor e a roda ou até m e s m o atrás da roda, consoante as características do chassis. U m a vez que se tratam de travõ es hidráulicos, o guia me nto dos tubos de óleo n ã o traz qualquer problema, podendo efectuar- todas as curvas necess árias para se chegar ao volante. se 54
  55. 55. Para se m o ntare m tubos m ais co m pridos ser á necess ário proceder à purga do sistema e ao seu reenchimento, processo esse que ve m detalhada m e nte explicado nas instruçõ es dos travõ es. É tamb é m co m ercializado u m estojo de m a n uten ç ã o dos travõ es, co m algu m as pe ç as de substituição e m aterial para a purga do sistema. Note-se que estes travõ es, dadas as baixas temperaturas a que funciona m, n ã o usa m óleo de travõ es nor mal, m a s sim u m simples óleo de m á q uina de costura. N ã o se deve nunca tentar usar óleo de travõ es nor mal (D O T 3 ou D O T 4), pois isto levaria ao rompi m ento dos vedantes dos bo m bitos dos travões, o que levaria à inutil ção dos m e s m o s. iza Fig. 23 - Trav õ es hidráulicos 55
  56. 56. Rod a s Neste ponto n ã o haver á m uitas d ú vidas. A Michelin oferece aos participantes nas “Eco-M arathon Shell” pneus de baixo atrito especialmente concebidos para estas provas (foico m base na experiência destas provas que m ais tarde surgiram os Michelin “Energy”, para uso e m auto m ó veis util tários). i Estes pneus s ã o se m d ú vida a m elhor op ç ã o, pois alé m de sere m “slicks” e sere m bastante leves (as telas s ã o de kevlar) pode m ser cheios a press õ es da orde m dos 5 bar, o que reduz a área de contacto co m a estrada, diminuindo assim o atrito de rolamento. No caso de se optar por u m chassis co m rodas exteriores, a util çã o de rodas de bicicleta de ciclismo (28’’)pode ser iza vantajosa ao reduzir ainda m ais o atrito,m a s por outro lado provoca m m ais esforços de torçã o na direcçã o, tornando o ve í culo m ais instável e m curva. De qualquer m o d o, e m e s m o neste tipo de chassis, os pneus fornecidos pela organiza çã o s ã o u m a excelente op ç ã o. As jantes que se util izam co m os pneus Michelin s ã o de bicicleta, m a s de 20 polegadas, do tipo utilizado nas “B M X”. Existem aros de alum í nio para estas bicicletas de excelente qualidade e baixo peso. Estes aros, de preferência co m 36 furos para os raios, s ã o enraiados co m raios nor mais (apesar dos esforços laterais e m curva n ã o é necess ário usar raios de m aior diâ m etro), usando u m cubo norm al de bicicleta atrás, enquanto à frente iremos usar cubos de cadeira de rodas (das suas rodas traseiras),u m a vez que s ó serã o suportados por u m lado. Estes cubos usa m eixos co m 12 m m de diâ m etro que s ã o m ais do que suficientes para suportar todos os esforços necess ários. Alé m disso já v ê m equipados co m rolamentos de esferas blindados, co m relativamente pouco atrito. A util çã o de jantes de carbono é u m a op ç ã o pouco viável, devido aos seus elevados custos, alé m de que o ganho de iza peso a í obtido n ã o seria significativo. 56
  57. 57. Direc ç ã o A direcçã o pode ser m o ntada de m uitos m o d os diferentes, m a s tem que obedecer se m pre a alguns princí pios. Deve: i)ser facilmente m a n ej ável ii)provocar o m e n or atrito poss í vel e m curva ii ter “retorno”, i.e.deve voltar à posiçã o de rodas alinhadas se tirarmos as m ã o do volante. i) i) Para resolver este primeiro ponto, basta que o apoio do tirante da direcçã o na coluna de direcçã o (Fig. 29) seja de m e n or co m primento que o apoio do m e s m o no cavilhão da roda. O bt é m- se assim a des m ultiplicaçã o suficiente para u m a condu ç ã o confortável. ii)Ao descrever u m a curva, a roda do interior da m e s m a descreve u m arco de circunferência de m e n or raio do que a roda exterior,logo deve estar virada nu m â ngulo m aior. Para resolver este problema va m os recorrer ao “Princípio de Acker m a n”. Ru dolf Acker m a n registou e m 1818, m uito antes do aparecimento do primeiro auto m ó vel, a patente de u m dispositivo baseado no princí pio da direcçã o geo m é tricame nte correcta. Este diz- nos o seguinte: “quando u m ve í culo percorre u m a trajectória curva, as suas rodas dever ã o descrever seg m e ntos de c írculo conc ê ntricos. Se u m a roda descrever u m a trajectória diferente, terá tend ê ncia a derrapar o correspondente à diferen ç a das trajectórias, o que se traduz e m desgaste do pneu.” (e, obviam ente au m e nto do atrito de rolamento). Todas as linhas imagin árias que passa m pelos eixos das rodas deve m entã o coincidirnu m ponto, quando o auto m ó vel descreve u m a curva. 57
  58. 58. Fig 24 - Pricípio de Acker m a n (O â ngulo de virage m está exagerado para m elhor visualizaçã o) Para se obter este co m p orta m e nto va m os m o ntar u m a barra de direcçã o de m e n or co m primento do que a distância entre as articulaçõ es dos cavilhões das rodas. A sua afina çã o faz-se de m o d o a que as linhas imagin árias que passa m pelas articulaçõ es da barra de direcçã o e dos cavilhões se encontrem no centro do eixo traseiro (neste caso no centro da roda traseira),obtendo-se assim o cha m a d o “ângulo de Acker m a n”(Fig. 25). 58
  59. 59. Fig. 25 - Â ngulo de Acker m a n Dete m o d o, obte m os a geo m etria desejada, que se representa na figura 26, nu m â ngulo u m pouco exagerado, que nos per mite observar a diferen ç a do raio de virage m das rodas e a barra de direcçã o a ficar e m posiçã o diagonal e m relaçã o ao eixo dianteiro (imagin ário). Apesar ne na realidade esta diferen ç a de â ngulos quase n ã o se notar, pelo m e n os à vista, os resultados e m pista s ã o inesperados. Por exe m plo, nu m teste efectuado pelo Tea m D.T.L.F., co m u m â ngulo de ackerm an de zero graus os pneus da frente durara m três voltas ao circuito de Paul Ricard e chegara m co m as telas à vista, m a s co m u m â ngulo correcto os pneus durara m todo o fim de se m a n a de prova, apresentando ainda no fim as rebarbas de borracha no centro do piso que tinha m no início. 59
  60. 60. Fig. 26 - Direc çã o ao descrever u m a curva. ii Neste caso procura-se u m efeito parecido co m os rod í zios dos carrinhos de ch á ou de super m ercado, i.e.,as rodas i) alinha m- se co m a direcçã o tomada pelo carro. Pode obter- este efeito apenas co m u m a ligeira inclinaçã o do eixo do cavilhão, fazendo co m que este intercepte o solo se à frente do ponto de contacto da roda co m o m e s m o. Ao â ngulo de inclinaçã o do cavilhão d á-se o no m e de “Castor”,e este n ã o precisa de ser m uito exagerado, bastando 5 a 10 graus para se obter o efeito desejado, se m tornar m uito pesada a direcçã o. 60
  61. 61. Fig. 27 - Â ngulo de “Castor” Finalmente passe m o s à construçã o propriamente dita. O exe m plo que aqui será apresentado é dos m ais simples e robustos, m a s é tamb é m de grande precisã o, e per mite m uitas afinaçõ es simples. Va m o s construiru m a direcçã o à base de rótulas, que pode m ser adquiridas e m qualquer representante de rolamentos. A ú nica desvantage m deste sistema é a necessidade de investimento de cerca de 30 ou 35 mil escudos e m rótulas, o que à partida pode parecer exagerado, m a s que se justif plena m e nte pelas simplificaçõ es que per mite fazer no sistema e ica pela sua robustez. Va m o s usar 4 rótulas M 1 0 (fê mea) e 4 rótulas M 6, que s ã o suficientes para todo o sistema de direcçã o. Para os cavilhões va m os usar barras de alum í nio m a ci ç o de 30 x 30 x 100 m m . Para os apoios da barra de direcçã o basta m duas chapas rectangulares (para simplificar)de alum í nio ou até m e s m o de a ç o, co m 20 x 5 x 100 m m . No caso 61
  62. 62. da barra de direcçã o, qualquer tubo co m cerca de 8 m m de diâ m etro é suficiente. Usare m o s m ais u m bocado deste tubo para ligar o sistema à coluna de direcçã o. Todo este sistema está devida m e nte explicado nas figuras seguintes. Apresenta-se u m corte de u m dos cavilhões e tamb é m o conjunto co m pleto. Fig. 28 - Corte de u m dos cavilhões. Atrav é s da afinaçã o de porcas e contra-porcas ou da m o ntage m de anilhas ou espa ç adores pode m- se afinar facilmente os â ngulos de posiçã o da roda. 62
  63. 63. Fig. 29 - Conjunto co m pleto da direcçã o. 63
  64. 64. Si ste m a eléctrico M ais u m a vez o objectivo a atingir é o de reduzir as perdas do ve í culo, neste caso do m otor. Por este m otivo, o m otor n ã o dever á carregar a bateria quando está e m funciona m e nto, pois trata- de u m atrito desnecess ário. Dada a pouca se dura çã o das provas (e principalmente dos m o m e ntos e m que o m otor está ligado), a carga de u m a bateria é suficiente para fazer funcionar o sistema eléctrico. Pode m o s ainda usar ou n ã o o m otor para fornecer energia à ignição. O m o d o m ais simples é m a nter a ignição de origem, alimentada pelo m a g n eto do m otor. Se se quiser suprimir esta perda, pode-se instalar u m a igniçã o electrónica (nos m otores que ainda a n ã o possua m) alimentada por bateria. Neste caso apenas o sinal de rotaçã o é obtido do m otor, atrav és de u m “pick-up”. Deixando de lado a ignição, apenas necessitamos de energia para a buzina (ver regulamento técnico) e para o m otor de arranque, que nu m a prova deste tipo é indispens á vel. O m otor de arranque pode ser obtido e m qualquer m otorizada, e é de fácilinstalaçã o (co m algu m a imagina çã o e a ajuda de u m torneiro m e c â nico), m a s o ideal será adoptar u m m otor que já o possua. 64
  65. 65. Apresenta-se seguida m e nte u m esque m a explicativo de u m sistema eléctrico b á sico. A este, m uito pode ser acrescentado, co m o por exe m plo u m voltí metro (muito útil,pois a bateria n ã o é recarregada e m anda m e nto), u m conta- rotaçõ es electrónico, ou qualquer tipo de instrumenta çã o. Fig 30 - Esque m a de u m a instalaçã o electrica b á sica. 65
  66. 66. Instrumenta çã o Este cap ítulo co m ple m e nta e m parte o anterior, dada a m aior parte da instrumenta çã o ser de funciona m e nto eléctrico. N ã o falaremos da instalaçã o de cada u m dos instrumentos, pois esse tema ve m suficientemente desenvolvido nos m a n u ais dos m e s m o s, m a s sim na sua utilidade pr ática para este tipo espec ífico de provas. Velo cí metro e conta quilómetro s: Extrema m e nte útil,especialmente se n ã o houver contacto via rádio co m as boxes. A m elhor co m pra será u m velocí m etro digital de bicicleta, pois este inclui (nos m o d elos m ais co m pletos) velocí m etro, conta quiló metros (interessante para rodagens e treinos), cron ó m etro (em Paul Ricard disp õ e-se de 48 minutos para realizar seis voltas), relógio (por exe m plo: as tentativas que n ã o forem concluí das antes das 16:45 h. n ã o serã o consideradas) e indicaçã o de velocidade m é dia (que volta a volta n ã o deve baixar dos 25 K m/h). Alé m de tudo isto s ã o extrema m e nte leves, relativamente baratos (cerca de 5.000$00), e provoca m m uito pouco atrito,pois as m e di çõ es s ã o efectuadas por u m pequeno í m a n. Voltímetro: Útilpelas raz õ es indicadas no cap ítulo anterior. Extrema m e nte fácilde instalar à sa í da da bateria. è tamb é m m uito útil para diagnosticar a ocorrência de algu m curto circuito. Va cu ó m e tro: Ligado ao colector de ad miss ã o do m otor, indica a press ã o relativa (neste caso negativa) a que se encontra o m e s m o. Per mite controlar o esforço que está a ser exigido ao m otor, e consequente m e nte o consu m o. Man ó m etro de pres s ã o de ar: Apenas necess ário se for utilizada injecçã o electrónica. Pode ser instalado no painel de instrumentos, m a s n ã o é m uito necess ário durante a prova. Conta- rotaçõ e s: Pode ser bastante útilpara a afinaçã o do m otor, m a s pode ser facilmente substituído, e m prova, pelo velocí m etro, sendo conhecida a relaçã o de trans miss ã o. 66
  67. 67. Inclinó metro: Algu m a s equipas equipa m os seus ve í culos co m u m inclinó metro m o ntado nu m a parte lateral do m e s m o. E m b ora possa dar indicaçã o ao piloto da inclinaçã o da pista, e m algu m a zona m e n os perceptível, é util izado apenas a título de curiosidade ou para verificaçõ es de n í vel durante os treinos. É evidente que a prova pode ser realizada se m a util çã o de qualquer u m destes instrumentos e apenas co m as iza indicaçõ es dadas pela equipa, m a s a sua util çã o per mite a obten çã o de m elhores resultados, alé m de facili o iza tar diagn ó stico de qualquer eventual avaria. 67

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