Balanço

Solenóides: a revolução de 2002
A maior novidade técnica do ano está escondida
nos motores Renault

Panda

A maior novidade da Fórmula 1 2002 – uma verdadeira revolução está bem escondida dentro do motor Renault. São os solenóides, que substituem as válvulas. Já falei sobre eles aqui mesmo no GPtotal mas acho que os nossos leitores merecem mais.

Por isso, pedi ao Bob Sharp, piloto, engenheiro, jornalista e, o principal, grande amigo da gente, uma explicação mais detalhada sobre os solenóides. Aí vai a resposta que ele me enviou:

Acionamento de válvulas por solenóides

O motor de combustão interna como conhecemos hoje funciona com base num ciclo chamado Otto 4-tempos. Esses tempos são admissão, compressão, combustão e escapamento. Para existirem, os tempos têm de ser perfeitamente definidos, e isso é conseguido pelas válvulas – do tipo circular – de admissão e de escapamento.

Praticamente desde o início do motor de ciclo Otto 4-tempos, ainda no século 19, as válvulas são movimentadas direta ou indiretamente por uma peça do motor chamada árvore de comando de válvulas, constituída basicamente por ressaltos. Estes transformam o movimento circular da árvore em movimento retilíneo, justamente o correspondente ao acionamento das válvulas. Os tempos são, desse modo, determinados pelas características da árvore de comando de válvulas, especificamente os ressaltos.

É importante saber que embora sejam os ressaltos os responsáveis pela determinação dos tempos de abertura e fechamento das válvulas, quem as fecha na realidade são as molas de válvulas.

Assim permaneceram os motores durante mais de 8 décadas, quando ficou evidente que faltava variabilidade ao sistema de operação das válvulas. A variabilidade torna-se necessária na medida em que os eventos não são fixos no motor. Suas condições de uso, rotação, aceleração imprimida e outros parâmetros são extremamente variáveis e, como tal, as válvulas também deveriam abrir-se da maneira variável. O resultado todos sabem: o funcionamento do motor fica otimizado, com aumento de potência e redução de consumo de combustível, além de diminuírem-se as emissões de gases nocivos à saúde dos seres vivos.

Na segunda metade da década de 80 começaram a surgir sistemas variáveis de acionamento das válvulas. Primeiro, o momento em que se abriam e se fechavam. Numa segunda etapa, o quanto abriam (levantamento). Foi possível desenhar a operação das válvulas de maneira a atender os requisitos de funcionamento do motor de maneira mais completa.

O fechamento das válvulas foi aprimorado nos motores de Fórmula 1 por meio de molas a ar (na verdade, nitrogênio, um dos dois principais componentes do ar) em vez das tradicionais molas helicoidais de aço. Isso permitiu maior velocidade de funcionamento das válvulas e conseqüentemente maior rotação do motor, requisito para se atingir elevadas potências. Enquanto um motor de carro de rua funciona a no máximo 7.000 rotações por minuto (rpm), um motor de F-1 de hoje chega a 18.000 rpm.

Para alguns, entretanto, o motor ciclo Otto poderia evoluir mais, com mais variabilidade ainda. O segredo estava justamente no acionamento das válvulas. Por mais que os sistemas conhecidos já proporcionassem variabilidade em elevado grau, uma alteração radical de conceito poderia produzir resultados inimagináveis. É aí que entra o acionamento das válvulas por solenóides.

Solenóide nada mais é do que um mecanismo eletromagnético. Solenóides existem por toda parte no nosso dia-a-dia. No motor de partida dos automóveis (uma invenção de 1911), na trava de segurança das portas dos elevadores, nas trancas elétricas de vários tipos de portas, inclusive as dos cofres dos bancos, e mil e uma aplicações.

Seu princípio de funcionamento é simples. Uma haste metálica envolta por uma bobina (enrolamento de fios), portanto em meio a um campo magnético, move-se quando corrente elétrica flui por ela. Se o sentido da corrente é invertido, a haste desloca-se em sentido oposto.

Um solenóide pode substituir perfeitamente o acionamento de válvula tradicional por árvore de comando de válvulas, seus ressaltos e todo o mecanismo de transmissão de movimento. Basta que cada válvula possua o seu solenóide. Um dos ganhos é a eliminação total do atrito que sempre existe nos sistemas tradicionais. O outro ganho é em variabilidade.

Como a corrente elétrica pode ser comandada por um computador sem nenhuma dificuldade – as impressoras matriciais e suas agulhas são um bom exemplo -, o projetista do motor pode fazer as válvulas abrirem e fecharem da maneira que quiser. O funcionamento do motor será diferente de tudo o que se conheceu até aqui, mais com jeito de motor elétrico do que de combustão interna. Motores menores e mais leves poderão ser amplamente utilizados nos automóveis, com redução do peso total do veículo. Carros mais leves gastam menos combustível e apresentam menor emissão de poluentes.

O levantamento e a duração das válvulas em abertura pode ser mapeado para cada condição de funcionamento e situação de tráfego, com resultados espetaculares. O motor terá funcionamento tão elástico que o número de marchas poderá diminuir. Quatro marchas poderá ser um exagero.

Praticamente todos os fabricantes mundiais de automóveis trabalham no acionamento de válvulas por solenóide e o primeiro no mercado certamente aparecerá ainda na primeira metade desta década.

Abraços,
Bob Sharp – São paulo-SP

Caro Edu,
Hora de almoço outra vez e, ao dar uma olhada no site para ver as novidades, deparei com a questão sobre asfalto…
Como uma parte de um projeto de automóvel é o valor (taragem) do amortecedor, a gente é obrigado a estudar o piso, ou seja, coeficiente de aderência, ondulações, tipos e a freqüência e amplitude. Há muitas referências, mas as mais usadas se encontram nos papéis técnicos da SAE, que cobre a construção, padrões mínimos e qualidades de asfalto e mesmo concreto (essa é importante para projetos LMP – Sebring, por exemplo – e CART, que tem muitos circuitos em aeroportos).
Sai daí que a qualidade do asfalto é uma coisa, mas como os componentes de asfalto são brita, derivados de petróleo e aglomerantes, uma mistura feita em um país dificilmente é reproduzida alhures (gostou do alhures? Ah Rui Barbosa, que falta faz ao país…).
Voltando ao assunto, essa mistura, mesmo que feita por empresas especializadas, continua sendo difícil de reproduzir exatamente. Um bom exemplo foi Magny Cours, na época da sua reconstrução em 88-89. O asfalto especificado era de aderência média para servir de pista de testes para a Ligier (uma pista super-aderente falsifica muito a perfomance mecânica do carro…). Pois é, saiu errada e nas primeiras sessões de treino em período frio, ao acelerar a fundo na reta, o carro virava ao contrário.
Resultado: tiveram que reasfaltar o circuito inteiro, o que chegou mesmo a alterar o traçado pois a camada suplementar fez com que o raio das curvas aumentasse (ao subir por uma zebra a 30 graus…) e as zebras se tornaram mais baixas.
Quanto às ondulações, o problema é que, à parte as auto-estadas que são construídas com alicerces extremamente profundos, com varias camadas alternadas de entulho grosso, brita, concreto e às vezes asfalto, e que além do mais são solicitadas mais em condições de carga vertical (por isso que custam em torno de $ 2.000.000 por km), as ruas têm uma base bem mais fina e conseqüentemente mais sujeita ao cedimento do subsolo por infiltração de água, secas e outros efeitos ligados à composição do solo local. A estabilidade de solos argilosos é muito diferente da de solos arenosos.
Interlagos, então, posicionado como é (entre dois lagos), solo úmido e numa região pantanosa, nunca será estável. Basicamente todos circuitos tendem a piorar com o tempo.
Uma observação válida: a qualidade do asfalto e, principalmente as ondulações das pistas em países diferentes, são proporcionais às das ruas e estradas da região.
Abracos a você e ao Panda

Ricardo Divila – Tóquio-Japão

CELSO LARA BARBÉRIS

Um dos melhores pilotos que o Brasil conheceu na década de 50, era um esportista nato. Nasceu em São Paulo em 28 de fevereiro de 1916, iniciando a sua carreira de esportista em 1930 como atleta do Clube de Regatas Tietê. Algum tempo depois passou para o Clube Floresta, também às margens do Tietê (pois é, nadava-se e remava-se no Tietê). Como nadador, especializou-se nos 100 metros nado livre. Foi remador do mesmo clube conquistando 9 títulos paulistas e em 1934 tornou-se campeão brasileiro de “double-skiff”.
Passou então a dedicar-se ao boxe, onde conseguiu também alguma notoriedade.
Finalmente chegou ao automobilismo em 1949 com uma Alfa-Romeo Sport que havia pertencido a Fábio Crespi. Mas fundiu seu motor nas primeiras voltas.
Em 1950 ganhou a prova “80 quilômetros de Interlagos” com uma Simca Sport.
Em 1952 participou de uma prova, mas abandonou por quebra.
Em 1954 disputou várias provas como o “Grande Prêmio Cidade de São Paulo”, em janeiro com um carro de 1500cc. Em maio também abandonou uma prova por quebra de uma Ferrari. Em agosto foi 1º com uma Ferrari 2 litros e foi 2º com a mesma Ferrari na prova de comemoração das festividades do IV Centenário de São Paulo.
Esteve afastado por algum tempo, retornando em 1957 no Triângulo Sul Americano conquistando o 5º lugar.
Neste mesmo ano, com a indústria automobilística brasileira dando os primeiros passos, o Automóvel Clube do Estado de São Paulo, para incentivar o acontecimento e ao mesmo tempo comemorar o 7 de Setembro, criou uma das mais importantes e tradicionais corridas que São Paulo conheceu: Eram os “500 quilômetros de Interlagos” somente comparado em tradição com a “Mil Milhas Brasileiras” criada um ano antes.
Essa prova era realizada pelo anel externo do velho e saudoso traçado de Interlagos, com aproximadamente 3.460m.
A sua primeira edição (1957) foi um grande acontecimento, tendo sido inclusive transmitida pela Rádio Panamericana (na época a emissora dos esportes), atual Jovem Pan. A narração foi de Wilson Fittipaldi (ainda não era o “Barão”), pai de Wilsinho e Emerson e avô de Christian.
Os carros da categoria Força Livre eram antigos monopostos (apelidados de “charutinhos”) como Ferrari, Maserati e Alfa. A criatividade brasileira equipava alguns desses carros com modernos motores Corvette (sensação da época) que davam uma sobrevida a essas verdadeiras “noninhas”, como diriam os nossos “amici” lá da terra da bota. A essa categoria davam o nome de “Mecânica Continental”.
A corrida com 154 voltas teve 105 lideradas por Ciro Caires (outro “monstro” da época) registrando o 1º recorde da prova em 1min14s. Porém o motor da sua Ferrari não agüentou o forte ritmo e Ciro foi obrigado a abandonar deixando a vitória para Barbéris que com uma Maserati-Corvette corria em 2º lugar. Celso completou as 154 voltas com a média de 132km/h em 3h46min27s.
Foi o 3º colocado no ano seguinte, nesta mesma prova, em sua segunda edição.
Celso venceria ainda os “500” de 1959 com Maserati 3000 e em 1960 com Maserati-Corvette.
Em 1962 entre uma e outra competição, praticando Motonáutica venceu os 100 Quilômetros da Represa de Guarapiranga.
Iniciou 1963 fazendo um 2º nas “12 horas de Interlagos com um FNM-JK.
Porém nos “500” daquele ano, já competindo com um carro nacional fabricado por Chico Landi e Ottorino Bianco com motor JK 2.000 portando o nº 2, Celso teve um acidente fatal na 1ª volta da corrida na então chamada subida dos boxes, aquela curva que antecede o retão principal do atual (e malfadado) traçado.
Seu carro, após ter sido tocado pelo carro de nº 50 do piloto Amaral Júnior (pneu contra pneu) rodou, foi de encontro ao barranco (era esse o guard-rail da época) e capotou varias vezes. Barbéris teve fratura do crânio e esmagamento do tórax, sendo lançado a mais de 5m de distância. O acidente (nunca devidamente esclarecido) criou várias polêmicas, tendo saído das páginas esportivas para as policiais dos grandes jornais da época. O piloto Amaral Júnior se recusou a permitir que o ACESP (Automóvel Clube do Est. S.Paulo) fizesse uma vistoria no seu carro. Alguns afirmam ter visto o piloto logo após o acidente parar no box e instruir seus mecânicos, que na volta seguinte em um ponto afastado da pista teriam trocado o pneu da batida. O piloto abandonou a prova algumas voltas depois, mas o pneu trocado nunca mais apareceu. Amaral Júnior também não compareceu a uma audiência para ouvir o piloto Ciro Cayres, principal testemunha do acidente no inquérito (encontrava-se entre os carros 2 e 50). Outros boatos surgiram, como o que dizia que os pilotos eram inimigos de longa data, (eram da mesma cidade, São Manoel -SP) ou que Amaral Júnior estaria a serviço de outro piloto “rival” de Barbéris fora das linhas automobilísticas. Fatos nunca provados ou comprovados. A prova, que não chegou a ser interrompida, foi vencida por Roberto Galucci com Maserati-Corvette, mas ele nem comemorou (era a sua segunda vitória na prova).
No dia 9 de setembro a diretoria do Automóvel Clube, suas Comissões Técnicas e Esportivas com todos os membros presentes, decidiu eliminar João Batista Amaral Júnior do quadro de corredores do ACESP.
Às 15 horas e 15 minutos do dia 7 de setembro de 1963, um campeão deixou Interlagos para sempre. O Brasil (e nós que gostamos da “coisa”) perdeu um grande piloto. O sr. Amaral Júnior nunca mais competiu, nem mais foi visto no meio automobilístico.

Romeu Nardini – São Paulo-SP