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A Aerodinâmica a favor do consumo! PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Thursday, 19 November 2015 23:43

Olá pessoal que acompanha o site dos Nobres do Grid,

 

No mês passado eu falei sobre como o motorista pode fazer para economizar combustível, praticando alguns bons hábitos que nem todos se atentam a fazer... eu que o diga aqui em casa.

 

Mas o motorista não está sozinho nesta busca por fazer com seu motor renda mais, seu carro ande mais e consuma menos. As fabricantes de automóveis tem trabalhado não apenas nos estudos e na construção de motores mais eficientes (assunto que abordarei em outro artigo) e em carros com uma aerodinâmica mais eficiente.

 

Quando aceleramos nossos carros e ganhamos velocidade para irmos de um lugar para o outro, enfrentamos duas forças que trabalham para que o carro perca velocidade: o arrasto aerodinâmico do ar e o atrito do carro com a superfície do piso. Na verdade, a coisa é um pouco mais complexa. Existem dois tipos de arrasto aerodinâmico, o de atrito e o de forma.

 

O “Arrasto de Atrito” é aquele que ocorre junto à superfície de um objeto. É produzido numa fina camada de ar, chamada camada limite. O atrito resulta do deslizamento de uma camada de fluido sobre outra camada. Este pode ser observado em ensaios de túnel de vento ou programas de computador específicos para a indústria automotiva.

 

O “Arrasto de Forma” é aquele que se observa quando o ar passa ao longo do objeto e em certo ponto, se afasta dele. Este tipo de arrasto produz turbilhões de ar que subtraem energia ao objeto e retardam seu movimento. O arrasto de forma pode ocorrer com objetos que não sejam aerodinâmicos e é uma preocupação da indústria automotiva par que tudo o que o carro ganhe com suas linhas não se perca na traseira.

 

 

O Conceito de “Linhas Aerodinâmicas” tem fundamental importância na concepção do projeto de um automóvel. Desenhar um corpo ou à sua conformação para que encontre um mínimo de resistência ao se deslocar através de um fluido (líquido ou gás) é a busca incessante de todas as divisões de projeto do mundo. A melhor forma aerodinâmica para um corpo depende de sua velocidade através do fluido. Quanto maior for a velocidade, convém que esta forma seja o mais arredondado possível na frente e que se vá afilando para trás, tendendo a um formato de gota.

 

A grande maioria dos motoristas nunca ouviu falar no “Cx”. Esta é a forma como representamos o “Coeficiente de Resistência” aerodinâmica ou de arrasto. Ele é fundamental na concepção de um projeto de um veículo e agora pretendo mostrar como ele interfere no rendimento do seu carro.

 

Vou tentar ser didática e explicar, resumidamente, sem entrar nos conceitos técnicos e nos cálculos propriamente ditos. Como disse no início do artigo, todo veículo enfrenta resistência para atravessar o vento. Alguns têm mais dificuldade, outros menos, dependendo exatamente de seu Cx. Um objeto com Cx igual a 1 pode, entretanto, ter o valor aumentado para 1,2 em razão da turbulência que se forma ao seu redor.

 

Na indústria automotiva, o Cx é um desafio constante para os engenheiros, em especial das áreas de design e ruído. Além do “Coeficiente de Resistência” aerodinâmica está relacionado diretamente com desempenho, consumo e estabilidade do carro, a turbulência em torno do veículo pode provocar um ruído, que é outra forma de energia. Este, além de ser desconfortável para quem está dentro do carro, é uma forma de dissipação de energia... e consequentemente, perda de eficiência!

 

 

Para se determinar com exatidão como o ar se desloca ao longo da carroceria, as montadoras usam túneis de vento de última geração, mas hoje já usam também programas de computador. Os Túneis de vento são câmaras com potentes ventiladores computadorizados que, no caso dos automóveis, não consideram apenas as medidas e a forma da área frontal, mas também a maneira e com que suavidade o ar se desloca ao longo da carroceria.

 

No cálculo usado pela engenharia automotiva para definir a eficiência aerodinâmica, além da área frontal corrigida (multiplica-se a sua área frontal pelo Cx obtido no túnel de vento). De uma forma prática, “Coeficiente de Resistência” (Cx) de 0,20, por exemplo, com área frontal de um veículo tendo 2m², resultará em um “Coeficiente de Resistência” de 0,40. De uma forma geral, nos automóveis produzidos atualmente no Brasil o Cx fica, em torno de 0,30.

 

Logicamente que o sonho de consumo, tanto das montadoras quanto dos consumidores é que tenhamos veículos mais modernos e eficientes, reunindo beleza, consumo reduzido e potência elevada. Esta “fronteira do Cx de 0,30 para os carros de passeio é um dos grandes desafios de todas as montadoras.

 

 

Quanto menor ele for, mais facilmente o carro conseguirá “atravessar” o ar e, consequentemente, melhor será seu desempenho. Em baixa velocidade, em dias com pouco vento, é difícil perceber como o ar interage com o automóvel. Mas em alta velocidade, ou sob vento forte, a resistência do ar (a força que o ar exerce sobre um objeto em movimento, também chamada de arrasto) tem enorme efeito sobre a aceleração, a dirigibilidade, a estabilidade e o consumo de um carro.

 

Um dos maiores desafios é evitar a turbulência. Quanto mais longa é a carroceria de um carro, mais aerodinâmico ele pode vir a ser, caso o projeto seja bem concebido. Esta lógica muitas vezes se transforma em problema para os projetistas, se considerarmos que os chamados compactos médios (uma tendência na maioria dos mercados, exceto nos EUA e no Brasil com sua ânsia por Sedans e SUVs) têm em torno 4,10 m de comprimento, portanto, uma carroceria relativamente reduzida se comparada à de veículos de uma ou duas décadas atrás.

 

O desafio neste caso impõe aos projetistas a tarefa de fazer com que o fluxo de ar seja orientado pela superfície, longe o suficiente para não se interromper no final do teto e causar turbulência. Recessos na parte traseira e um teto ligeiramente curvo têm sido a alternativa para que os técnicos em aerodinâmica consigam evitar o efeito.

 

 

As carrocerias são arredondadas e possuem partes que canalizam o ar para que o este flua ao redor do veículo com a menor resistência possível. Alguns carros de alto desempenho têm até mesmo partes projetadas para levar o ar a se mover de forma suave sob sua parte inferior. Em determinados modelos há aerofólios (também chamados de “asas” ou spoilers) para impedir que o ar “puxe” o carro para cima.

 

Um outro fator que entra na equação do cálculo do Cx é a velocidade. Quanto maior a velocidade, maior a resistência e quanto menor a área frontal corrigida, menor será o esforço necessário para o veículo vencer a resistência do vento. No uso urbano, o coeficiente de arrasto pouco representa mas, na estrada, ocorre o oposto, pois a resistência aerodinâmica cresce ao quadrado da velocidade. Daí a importância do trabalho dos designers em aplicar às carrocerias formas e superfícies mais arredondadas possíveis.

 

Há um outro aspecto que precisa ser considerado: A aerodinâmica envolve mais do que o arrasto do carro. A sustentação é a força que se opõe ao peso de um objeto, elevando-o e o mantendo no ar. Já a sustentação negativa é seu oposto – uma força que empurra o objeto em direção ao solo.

 

 

Quando falamos de velocidade e eficiência, é quase natural pensarmos na Fórmula 1... mas o carro de Fórmula 1 é quase um caminhão! O Cx de um carro da categoria é algo em torno de 0,70. Contudo, além do motor que os empurra, eles conseguem sustentação negativa graças a aerofólios ou defletores montados na frente e na traseira.

 

Vários carros de rua têm acessórios aerodinâmicos que geram sustentação negativa. Em todos eles, os concebidos de fábrica, são projetados para permitir que o ar flua sobre o carro e chegue ao aerofólio traseiro ovalado, gerando o downforce. Na maioria dos casos, porém, um grande aerofólio na traseira de um carro comum não vai melhorar muito o desempenho nem a dirigibilidade e é até um risco para aqueles que colocam um aerofólio para deixar o carro “mais bonito e esportivo”. O elemento afetará a dirigibilidade, criará uma resistência extra e pode provocar um turbilhonamento do ar na traseira que aumentará o consumo do veículo.

 

Mas para quem acha que os estudos sobre aerodinâmica e eficiência na indústria automobilística é algo de poucas décadas para cá, tente imaginar um carro com apenas 24 cv, sendo capaz de atingir os 140Km/h... Se isso seria difícil hoje, imagine na década de 1940! Este é o Volkhart V2 Sagitta, desenvolvido depois da Segunda Guerra Mundial, por um engenheiro alemão chamado Kurt Volkhart.

 

 

O V2 Sagitta possuiu coeficiente de “Coeficiente de Resistência” à penetração aerodinâmica (Cx) de míseros 0.217, que correspondem a uma área frontal de 2,10 m2. Isto significa que o V2 Sagitta é duas vezes mais aerodinâmico que o Fusca em que se baseou, que tinha Cx de 0,46. E isso foi feito sem estudo em túnel de vento ou sem programa de computadores supermodernos. Apenas com desenho e cálculos.

 

É um projeto tão impressionante que se compararmos o Volkhart V2 Sagitta com dois dos maiores expoentes da indústria alemã, o carro do pós guerra leva vantagem: o VW Golf VII tem Cx de 0.27, para uma área frontal de 2,19 m2. E mesmo comparando com o carro mais aerodinâmico em produção hoje, a Mercedes-Benz CLA, verifica-se que a Mercedes também perde, pois tem Cx de 0.22!

 

 

Foi apenas no campo dos carros-conceito que o Volkhart V2 Sagitta foi superado em termos de Cx. Modelado em fibra de carbono, o XL1 não é um “carro convencional”. Equipado com motores diesel e elétrico, que entregam juntos 75 cavalos, o híbrido plug-in é capaz de atingir o impensável consumo de 111,1 km/l. O segredo está no baixo peso, de 795 kg, e na aerodinâmica que permite um coeficiente de 0,189 cx, Ele ainda usa pneus extrafinos, montados em rodas de magnésio, com 115/80 cm na frente e 145/55 cm, atrás.

 

A gente ainda tem que trabalhar muito nos carros de hoje, não?

 

Muito axé pra todo mundo,

 

Maria da Graça