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