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Cadeiras de rodas ganham câmbio automático

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O câmbio automático para cadeiras de rodas está totalmente incorporado em duas rodas, que são compatíveis com qualquer cadeira de rodas manual.[Imagem: U. Illinois]
Cadeira sem marchas
Tente dirigir um carro sempre em primeira marcha e você sentirá bem o que um cadeirante experimenta ao se deslocar pelas mais diferentes condições de piso e tráfego.
Mas você sentiria bem mais se você próprio fosse o motor.
O esforço que a cadeira de rodas exige é o mesmo, quer em um piso irregular, quer em um piso liso; e, quando deslizando suave por uma calçada desimpedida, o cadeirante continua tendo que dar o mesmo número de voltas em suas rodas.
Para tentar diminuir esse inconveniente, que se traduz em dores nos ombros para mais de 70% dos cadeirantes, engenheiros da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, acabam de criar um câmbio automático para cadeira de rodas.
Câmbio automático para cadeira de rodas
O sistema, chamado IntelliWheels(rodas inteligentes), detecta o padrão de movimentos do cadeirante e seleciona automaticamente a marcha mais adequada para cada situação.

O sistema detecta o padrão de movimento do cadeirante e seleciona automaticamente a marcha mais adequada para cada situação. [Imagem: U. Illinois]
De acordo com a velocidade e a força imposta pelo usuário, o mecanismo seleciona marchas mais adequadas para subidas, descidas ou terrenos irregulares, por exemplo.
Como o objetivo era minimizar o esforço dos cadeirantes, Scott Daigle e seus colegas partiram logo para o câmbio automático, para não onerar o usuário com mais um mecanismo.
O equipamento foi desenvolvido para ser adaptado em cadeiras de rodas normais, sendo o câmbio incorporado em duas rodas, que poderão ser vendidas como um acessório e instaladas em cadeiras de rodas manuais comuns.
"Depois de conversar com usuários, nós verificamos que eles queriam algo que pudesse permitir-lhes continuar usando a cadeira com a qual se sentem confortáveis," afirmou Marissa Siebel, atleta da equipe para-olímpica dos Estados Unidos e integrante da equipe que desenvolveu o câmbio automático para cadeiras de rodas.
O equipamento está em fase final de desenvolvimento, devendo chegar ao mercado em breve. Mas informações no site www.intelli-wheels.com.

Cabine de aviao e fabricada com tecnologia a explosao

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Cabine de avião é construída com estamparia a explosão

Parte da fuselagem de um Airbus, fabricada pelo método de estamparia por explosão. Imagens de raios X mostram que a peça não tem virtualmente nenhum microdefeito estrutural. [Imagem: 3D-Metal Forming BV]

Tecnologia de reator de fusão

Quando começaram a fabricar peças para reatores de fusão nuclear, os engenheiros logo viram que as técnicas tradicionais de fabricação não seriam suficientes.

No interior desses reatores, devido aos fortíssimos campos magnéticos, ao contato com o plasma e temperaturas que se pretende igualar às temperaturas das estrelas, os materiais não podem ter os mínimos defeitos.

E, quando se usa uma prensa para forçar um metal assumir um determinado formato - a técnica tradicional usada em estamparia -, por melhor que seja a qualidade resultante, a peça sempre apresenta microfraturas e, devido ao estresse, uma resistência menor do que a resistência do material original.

Em 1998, um grupo de engenheiros do Instituto TNO, da Holanda, surgiu com uma ideia radical: substituir a prensa por uma explosão.

Estamparia por explosão

A nova tecnologia de conformação teve um sucesso igualmente explosivo: a qualidade das peças produzidas pela estamparia a explosão era muito superior à qualidade das peças prensadas, o que tornou a técnica interessante para muitas aplicações além dos reatores de fusão.

A técnica consiste em submeter o metal a uma onda de choque.

"Nós colocamos as placas de metal em cima de um molde, dentro de um tanque com água," explica Hugo Groeneveld, um dos criadores da técnica de conformação explosiva.

"A seguir, nós detonamos explosivos com alta precisão, e as ondas de choque geradas sobre a água pressionam o metal em cada detalhe da forma desejada. Usando esta técnica nós podemos fazer peças com desenhos incrivelmente complexos," afirma.

Explosão para aviões

Na época, quando os pesquisadores fundaram uma empresa para comercializar a descoberta - a 3D-Metal Forming - a tecnologia, então batizada de ExploForm, só conseguia moldar peças metálicas com até 15 milímetros de espessura.

Hoje já é possível estampar chapas metálicas de até 6 centímetros de espessura.

Isso chamou a atenção da fabricante de aviões Airbus, interessada em eliminar qualquer risco de fadiga ou fratura na estrutura dos seus aviões.

Embora os ganhos em termos de peso do material e ganho de resistência não tenham sido divulgados, os resultados devem ter sido muito bons, porque a empresa já assinou um contrato com a 3D-Metal Forming para fabricar os cockpits dos seus aviões, uma das partes mais críticas devido ao atrito direto com o ar, a água, o gelo e a poeira.

Estamparia magnética

Uma equipe norte-americana também desenvolveu uma tecnologia alternativa de estamparia, usando magnetismo. Essa técnica está sendo avaliada por fábricas de automóveis.

Novo método revoluciona estamparia de metais

A empresa holandesa está fornecendo peças para a construção do ITER, o maior reator de fusão do mundo, que está sendo construído no sul da França por um consórcio internacional.

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Nanometais super fortes começarão a ser usados em automóveis

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Um dos maiores ganhos com os nanometais será no aumento da resistência das partes metálicas dos carros, que serão mais leves e mais seguros.[Imagem: Risoe]

Aços de automóveis

Um carro que sai da fábrica hoje usa nada menos do que 193 tipos diferentes de aço.

Os aços para a fabricação de cada peça - da lataria às esferas dos rolamentos - vêm sendo cuidadosamente otimizado ao longo dos anos.

Alguns tiveram que ficar mais fortes, para atender às exigências crescentes das normas de segurança. Outros tiveram que ficar o mais leve possível, para ajudar a diminuir o consumo de combustível.

Com o advento da nanotecnologia, começam agora a entrar em cena os nanometais, metais super fortes, super resistentes e super leves, prometendo tornar os carros simultaneamente ainda mais leves e mais seguros.

Nanometais

Os nanometais são formados por grânulos metálicos muito pequenos - de 10 a 1.000 nanômetros - dependendo da utilização.

Quanto menores são os grânulos, mais forte o metal se torna. Por exemplo, um metal pode se tornar duas vezes mais forte se seus grânulos individuais se tornarem quatro vezes menores.

No aço e no alumínio, os cientistas já conseguiram romper a barreira dos 1.000 nanômetros em situações práticas, em nível de processo industrial.

Mas então começaram a surgir os problemas. O metal fica cada vez mais forte, mas também amolece rapidamente se a temperatura subir. Isso tem impedido o uso dos nanometais em automóveis e outras aplicações industriais.

Dupla fronteira

O pesquisador Tianbo Yu, trabalhando na Universidade de Riso, na Dinamarca, resolveu deixar de lado um pouco os grânulos e prestar mais atenção nas interfaces entre os grânulos.

Ele verificou que, quanto menores ficam os grânulos, mais fácil fica para eles se moverem dentro da estrutura cristalina, o que explica o amolecimento, mesmo a temperaturas relativamente baixas para cada metal.

Mas então veio o melhor: Yu descobriu não apenas que os grânulos podem ser "travados", como também verificou que a solução para o problema é tecnologicamente viável em termos industriais, abrindo o caminho para o uso dos nanometais pela indústria automobilística.

A solução está na criação de uma espécie de interface dupla entre os grânulos, que evita que uns "escorreguem" nos outros. Essa interface pode ser criada durante o processo de fabricação das micro e nano-partículas que entrarão na composição do nanometal.

A universidade requereu a patente para a descoberta e anunciou negociações com uma empresa dinamarquesa, cujo nome não foi divulgado, para o desenvolvimento das primeiras amostras de nanoalumínio super-resistente.

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Músculos artificiais criam motores elétricos macios e flexíveis

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Quando uma tensão é aplicada, as cargas elétricas que se acumulam nos eletrodos produzem forças eletrostáticas que deformam os músculos artificiais, que formam as diversas seções das rodas.[Imagem: Iain A. Anderson]

Motores macios

Os motores elétricos normalmente são construídos com materiais duros, rígidos e densos, como aço, cobre e alumínio.

Como há motores elétricos nos mais diversos lugares, de automóveis e aviões até brinquedos e escovas de dentes, os engenheiros começam a procurar soluções para a construção de motores mais leves e não tão rígidos.

O Dr. Iain Anderson, do Laboratório de Biomimética da Universidade de Auckland, na Austrália, acredita que há muitas vantagens na construção desses "motores macios".

"Esses motores macios poderão ser usados em dispositivos manipuladores para microcirurgias e em equipamentos robóticos flexíveis," afirma ele.

"Motores alternativos construídos com materiais macios e de baixa densidade podem abrir novas oportunidades de design para a criação de motores que sejam mais simples, mais baratos, moldáveis e flexíveis," continua.

Motores de músculos artificiais

E o Dr. Anderson acaba de demonstrar suas ideias na forma de motores elétricos cujas rígidas bobinas de cobre são substituídas por músculos artificiais, feitos de polímeros flexíveis.

Os motores flexíveis não são simplesmente rotativos: eles apresentam uma gama muito mais variada de movimentos, sem depender dos tradicionais rolamentos e bobinas.

O elemento central dos motores flexíveis são os músculos artificiais, fabricados com um elastômero dielétrico - essencialmente uma membrana plástica com eletrodos esticáveis nas suas superfícies livres.

Quando uma tensão é aplicada, as cargas elétricas que se acumulam nos eletrodos produzem forças eletrostáticas que deformam o músculo artificial.

Cargas de polaridades opostas fazem os eletrodos se atraírem, comprimindo o elastômero. Cargas opostas expandem o músculo artificial. Quando a carga é retirada, o material volta ao seu estado original.

A combinação desses movimentos permite a criação de motores para uma grande gama de funções e aplicações.

Controle do eixo

Um dos modelos desenvolvidos pelo pesquisador converte um movimento vertical em movimento rotativo. Se a aplicação permitir o uso de engrenagens, o motor resultante pode ter apenas seis peças. Mas é possível dispensar totalmente as engrenagens e rolamentos, construindo um motor totalmente flexível, um pouco mais complicado.

"Em suma, nós desenvolvemos um motor de músculos artificiais sem rolamentos, com diferentes modos de atuação, com um grande gama de movimentos," conclui o pesquisador.

Um complicador dos motores flexíveis é que o sistema de inversão de cargas e desligamento da carga que controla os músculos artificiais exige que se saiba, a cada momento, a posição exata do eixo.

Para isso, os pesquisadores estão agora desenvolvendo um sistema de sensores capaz de monitorar a posição do eixo a cada instante. As informações dos sensores serão usadas como entradas no sistema de controle elétrico, automatizando a operação do motor flexível.

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Motor linear é eficiente para movimentar próteses

Marcadores: Mecânica

O motor ficou bem maior do que o projetado - que foi concebido para caber dentro do antebraço de um homem - mas serviu para testar o conceito da prótese de dedo.[Imagem: Aline D. P. Juliani]

Som de robô

Pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP desenvolveram um protótipo de um motor elétrico linear que poderá ser aplicado em próteses de membros superiores.

O motor foi capaz de acionar o dedo artificial construído para a pesquisa em velocidade e força suficientes para que o membro se movesse como uma garra, simulando o movimento de um dedo humano.

"A principal vantagem em relação aos motores rotativos, comumente usados neste tipo de aplicação, é que os motores lineares não necessitam de adaptação mecânica para converter o movimento rotacional em linear, como engrenagens, e não geram barulho, principal reclamação dos usuários de próteses a base de motor rotativo", diz a autora da pesquisa, a engenheira eletricista Aline Durrer Patelli Juliani.

Segundo ela, esse som é descrito pelos usuários como sendo parecido com o de um "robô" e os incomoda mais do que a estética da prótese.

Motor linear

De acordo com Aline, o que motivou os pesquisadores a estudarem o tema é o fato de o motor linear aplicado à bioengenharia ser pouco explorado no Brasil.

"O motor linear, como o próprio nome diz, apresenta um movimento linear, igual ao de um trem. Já o motor rotativo é aquele que gira como se fosse um ventilador", descreve a engenheira, que atualmente é pesquisadora da Empresa Brasileira de Compressores (Embraco).

O projeto foi realizado em três etapas. Na primeira, foi realizada uma pesquisa na área de bioengenharia para saber os requisitos necessários, como a intensidade da força, o movimento e a velocidade que o dedo deveria apresentar.

Na segunda etapa o motor foi projetado; e na última, os pesquisadores construíram o dedo (indicador) e o conectaram ao motor.

Motor muscular

"Para construir o projeto utilizamos um mecanismo desenvolvido por pesquisadores italianos por ser semelhante ao movimento do tendão da mão humana e por usar apenas um motor para cada dedo", explica. A engenheira conta que na maioria das próteses apenas os dedos polegar, indicador e médio apresentam mecanismos para movimentação, pois eles são suficientes para realizar os movimentos de garra.

Ao ser acionado, o motor atua como se fosse um músculo, fazendo com que o dedo seja flexionado. Molas localizadas em pontos semelhantes às juntas do dedo humano se encarregam de fazer o movimento de retorno.

Para a construção do motor e do dedo foram utilizados materiais como aço elétrico, cobre e ímãs que foram importados da China pois necessitavam de dimensões específicas, entre outros.

Do conceito à prática

Aline aponta que ainda falta percorrer um longo caminho até que o projeto possa ser utilizado na prática em próteses de membros superiores.

"A pesquisa que realizamos é apenas um primeiro protótipo projetado para a realização de testes e para validar a metodologia de projeto. Além de possibilitar a verificação dos cumprimentos das exigências da aplicação", informa.

Segundo a engenheira, é preciso realizar outros estudos, entre eles, a implementação do controle do motor e buscar materiais nobres que possibilitem a minimização de suas dimensões, pois o motor ficou bem maior do que o projetado - que foi concebido para caber dentro do antebraço de um homem.

"Mas isso não foi significativo para a análise da parte elétrica e magnética. Não tínhamos recursos para construí-lo nas medidas exatas dos cálculos. Também é preciso utilizar ferramentas específicas para a construção dentro dessas medidas. E em relação ao tempo que isso vai levar, é complicado estimar, pois as próximas etapas dependem diretamente de compras de materiais e de encontrar meios apropriados para a construção do motor", explica.

"Com esses aprimoramentos, o projeto poderá ser utilizado na área de Engenharia de Reabilitação, possibilitando o uso da tecnologia de estímulos mioelétricos, que por meio de sensores conectados no antebraço captam as contrações dos músculos e enviam esses sinais até o cérebro, sendo este órgão o responsável por comandar a execução da ação ao membro", finaliza a pesquisadora.

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Carro elétrico para Fórmula 1 começa a ser discutido

Marcadores: Mecânica, Novidades

A F1 é usada para laboratório de testes para os automóveis de rua, e os carros elétricos começam a chamar a atenção. [Imagem: ATT Williams/Divulgação]

Fórmula 1 elétrico

O sucesso do sistema de recuperação de energia KERS está levando os executivos da Fórmula 1 a especularem sobre um carro F1 totalmente elétrico.

"Nós definitivamente teremos um F1 elétrico um dia," afirmou Nick Fry, chefe da equipe Mercedes e que liderou a equipe Brawn durante a conquista do campeonato mundial da categoria em 2009.

"Para começar, nós vamos introduzi-lo em paralelo com os Fórmula 1 tradicionais, como aconteceu com a versão elétrica das corridas de motocicleta, que ocorrem paralelamente com a categoria TT. No início todo o mundo viu a TT elétrica como uma espécie de piada, mas agora todos a estão levando muito a sério," afirmou Fry.

Sistema KERS

O grande catalisador dessa mudança é o sistema KERS: Kinetic Energy Recovery System, sistema de recuperação de energia cinética, que pode funcionar com base em baterias ou em rodas voadoras.

O sistema KERS é formado por um híbrido motor/gerador ligado ao eixo principal do motor e um conjunto de baterias de íons de lítio, instalado junto ao assoalho do carro.

Quando o piloto aciona os freios, o gerador converte a energia cinética em eletricidade para carregar as baterias. Quando precisa de uma energia extra, o mecanismo se inverte e a energia das baterias gira o motor/gerador, dando uma força extra diretamente ao eixo do motor.

Na atual temporada de Fórmula 1, o piloto pode usar o sistema durante 6,6 segundos, o que lhe dá um impulso extra de 60 kilowatts - 80 HPs, para os ainda ligados nos motores a combustão.

Impulso para os carros elétricos

Apesar de que algumas falhas nos sistemas KERS já tenham prejudicado alguns pilotos, ele funciona melhor do que os projetistas esperavam.

Como as corridas sempre foram um laboratório para as fábricas, os sistemas de recuperação cinética já chegaram à indústria de carros de rua, nos chamados veículos híbridos. E poderão fazer muito mais pelos carros elétricos.

"Então, imagine [os benefícios de] uma competição de carros projetada inteiramente ao torno de veículos elétricos," disse Fry.

Os benefícios do KERS já foram além da indústria automobilística: até um pé artificial já utiliza o sistema KERS para auxiliar o movimento das pessoas que recebem a prótese.

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Carro elétrico para Fórmula 1 começa a ser discutido

Marcadores: Mecânica, Novidades

A F1 é usada para laboratório de testes para os automóveis de rua, e os carros elétricos começam a chamar a atenção. [Imagem: ATT Williams/Divulgação]

Fórmula 1 elétrico

O sucesso do sistema de recuperação de energia KERS está levando os executivos da Fórmula 1 a especularem sobre um carro F1 totalmente elétrico.

"Nós definitivamente teremos um F1 elétrico um dia," afirmou Nick Fry, chefe da equipe Mercedes e que liderou a equipe Brawn durante a conquista do campeonato mundial da categoria em 2009.

Sistema KERS

O grande catalisador dessa mudança é o sistema KERS: Kinetic Energy Recovery System, sistema de recuperação de energia cinética, que pode funcionar com base em baterias ou em rodas voadoras.

O sistema KERS é formado por um híbrido motor/gerador ligado ao eixo principal do motor e um conjunto de baterias de íons de lítio, instalado junto ao assoalho do carro.

Na atual temporada de Fórmula 1, o piloto pode usar o sistema durante 6,6 segundos, o que lhe dá um impulso extra de 60 kilowatts - 80 HPs, para os ainda ligados nos motores a combustão.

Impulso para os carros elétricos

Apesar de que algumas falhas nos sistemas KERS já tenham prejudicado alguns pilotos, ele funciona melhor do que os projetistas esperavam.

"Então, imagine [os benefícios de] uma competição de carros projetada inteiramente ao torno de veículos elétricos," disse Fry.

Os benefícios do KERS já foram além da indústria automobilística: até um pé artificial já utiliza o sistema KERS para auxiliar o movimento das pessoas que recebem a prótese.

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Ar-comprimido no motor reduz consumo de combustível à metade

Marcadores: Mecânica

Quando há ar disponível no reservatório, o motor passa a funcionar no chamado "modo compressor", em que a explosão do combustível é substituída pelo ar-comprimido. [Imagem: Sasa Trajkovic]

Motor híbrido a ar

Os veículos híbridos e elétricos capturam a energia dos freios, transformando-a em energia elétrica, que é utilizada para recarregar as baterias.

Per Tunestal, engenheiro da Universidade de Lund, na Suécia, diz ter uma ideia melhor.

Segundo ele, seria melhor usar a energia das frenagens para comprimir ar dentro de um pequeno cilindro.

Esse ar pode ser então usado para ajudar a empurrar os pistões do motor, em um conceito conhecido como motor híbrido a ar, ou híbrido pneumático.

Quando há ar disponível no reservatório, o motor passa a funcionar no chamado "modo compressor", em que a explosão do combustível é substituída pelo ar-comprimido.

Motores multicombustível

O conceito não é novo. A montadora Ford levou-o bastante a sério há cerca de uma década, mas arquivou o projeto por dificuldades tecnológicas.

Mas Tunestal afirma que agora a tecnologia é totalmente realística, exigindo poucas alterações no projeto de um carro normal para chegar ao mercado.

Segundo o pesquisador, toda a tecnologia para construção do motor híbrido a ar está disponível, não exigindo nenhum material especial. Além disso, o motor híbrido pneumático é menor do que o motor híbrido elétrico, otimizando o projeto dos carros.

A tecnologia pode ser usada com motores a gasolina, etanol, gás natural ou diesel.

Motor quase real

"Esta é a primeira vez que alguém faz experimentos em um motor real. As pesquisas até hoje eram apenas teóricas. Além disso, nós usamos dados que resultam em ciclos de rodagem realistas, como, por exemplo, dados dos padrões de direção dos ônibus de Nova Iorque," afirma Sasa Trajkovic, coautor da pesquisa.

Os resultados indicam que os maiores ganhos do motor híbrido a ar vêm justamente dos padrões de uso urbano dos veículos, que andam e param constantemente.

"Minhas simulações mostram que os ônibus urbanos podem ter uma redução no consumo de combustível de até 60% com o uso dos motores híbridos a ar," afirmou Trajkovic.

A eficiência de conversão da energia das frenagens em ar-comprimido, e daí em energia utilizável pelo motor, chegou a 48%, equivalente à dos veículos híbridos elétricos.

O motor real utilizado nos testes, contudo, tem apenas um cilindro. O próximo passo da pesquisa será construir um motor híbrido a ar de quatro cilindros, o que poderá colocar a tecnologia mais próximo da utilização prática.

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Ar-comprimido no motor reduz consumo de combustível à metade

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Quando há ar disponível no reservatório, o motor passa a funcionar no chamado "modo compressor", em que a explosão do combustível é substituída pelo ar-comprimido. [Imagem: Sasa Trajkovic]

Motor híbrido a ar

Os veículos híbridos e elétricos capturam a energia dos freios, transformando-a em energia elétrica, que é utilizada para recarregar as baterias.

Per Tunestal, engenheiro da Universidade de Lund, na Suécia, diz ter uma ideia melhor.

Segundo ele, seria melhor usar a energia das frenagens para comprimir ar dentro de um pequeno cilindro.

Esse ar pode ser então usado para ajudar a empurrar os pistões do motor, em um conceito conhecido como motor híbrido a ar, ou híbrido pneumático.

Quando há ar disponível no reservatório, o motor passa a funcionar no chamado "modo compressor", em que a explosão do combustível é substituída pelo ar-comprimido.

Motores multicombustível

O conceito não é novo. A montadora Ford levou-o bastante a sério há cerca de uma década, mas arquivou o projeto por dificuldades tecnológicas.

Mas Tunestal afirma que agora a tecnologia é totalmente realística, exigindo poucas alterações no projeto de um carro normal para chegar ao mercado.

A tecnologia pode ser usada com motores a gasolina, etanol, gás natural ou diesel.

Motor quase real

Os resultados indicam que os maiores ganhos do motor híbrido a ar vêm justamente dos padrões de uso urbano dos veículos, que andam e param constantemente.

"Minhas simulações mostram que os ônibus urbanos podem ter uma redução no consumo de combustível de até 60% com o uso dos motores híbridos a ar," afirmou Trajkovic.

A eficiência de conversão da energia das frenagens em ar-comprimido, e daí em energia utilizável pelo motor, chegou a 48%, equivalente à dos veículos híbridos elétricos.

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Ar-comprimido no motor reduz consumo de combustível à metade

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Quando há ar disponível no reservatório, o motor passa a funcionar no chamado "modo compressor", em que a explosão do combustível é substituída pelo ar-comprimido. [Imagem: Sasa Trajkovic]

Motor híbrido a ar

Os veículos híbridos e elétricos capturam a energia dos freios, transformando-a em energia elétrica, que é utilizada para recarregar as baterias.

Per Tunestal, engenheiro da Universidade de Lund, na Suécia, diz ter uma ideia melhor.

Segundo ele, seria melhor usar a energia das frenagens para comprimir ar dentro de um pequeno cilindro.

Esse ar pode ser então usado para ajudar a empurrar os pistões do motor, em um conceito conhecido como motor híbrido a ar, ou híbrido pneumático.

Quando há ar disponível no reservatório, o motor passa a funcionar no chamado "modo compressor", em que a explosão do combustível é substituída pelo ar-comprimido.

Motores multicombustível

O conceito não é novo. A montadora Ford levou-o bastante a sério há cerca de uma década, mas arquivou o projeto por dificuldades tecnológicas.

Mas Tunestal afirma que agora a tecnologia é totalmente realística, exigindo poucas alterações no projeto de um carro normal para chegar ao mercado.

A tecnologia pode ser usada com motores a gasolina, etanol, gás natural ou diesel.

Motor quase real

Os resultados indicam que os maiores ganhos do motor híbrido a ar vêm justamente dos padrões de uso urbano dos veículos, que andam e param constantemente.

"Minhas simulações mostram que os ônibus urbanos podem ter uma redução no consumo de combustível de até 60% com o uso dos motores híbridos a ar," afirmou Trajkovic.

A eficiência de conversão da energia das frenagens em ar-comprimido, e daí em energia utilizável pelo motor, chegou a 48%, equivalente à dos veículos híbridos elétricos.

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Pneus produzem energia para recarregar baterias

Marcadores: Mecânica

Geradores piezoelétricos transformam pneus em geradores de energia

Com o veículo rodando a 100 km/h - o que equivale a uma rotação do pneu de 854 giros por minuto - a malha piezoelétrica produziu 4,6 watts, de forma sustentada, por pneu. [Imagem: Makki/Pop-Iliev]

Rumo ao carro elétrico

Uma pesquisa recente, feita pela Universidade de Delaware, nos Estados Unidos, mostrou o que os donos de carros a gasolina levam em conta quando consideram a possibilidade de migrar para um carro elétrico:

a autonomia (quantos quilômetros o veículo roda sem precisar recarregar;
a diferença de custo entre a gasolina e a eletricidade, e
o tempo de recarregamento das baterias.

Maior autonomia e menor tempo de recarregamento são questões diretamente afetas às baterias - que, infelizmente, vêm progredindo muito lentamente.

O que vai alimentar os carros do futuro?

Assim, enquanto as baterias não dão seu tão esperado salto tecnológico, que possa viabilizar de vez os veículos elétricos, começam a surgir alternativas para, pelo menos, facilitar seu recarregamento.

KERS, flywheels e supercapacitores fazem parte desses esforços.

Geradores piezoelétricos

Agora, Noaman Makki e Remon Pop-Iliev, da Universidade de Ontário, no Canadá, voltaram sua atenção para os nanogeradores, minúsculos fios piezoelétricos que estão sendo pesquisados sobretudo para a alimentação de pequenos equipamentos portáteis.

Os materiais piezoelétricos transformam uma deformação mecânica em energia elétrica - assim, basta dobrá-los para um lado e para o outro para que eles gerem eletricidade.

Os dois engenheiros decidiram inserir os nanogeradores dentro dos pneus, que se deformam naturalmente durante o rodar normal de um veículo, devido à sua flexibilidade e às oscilações do piso.

Submetidos à deformação constante dos pneus, os nanogeradores podem produzir uma quantidade razoável da energia - quanto mais rápido o carro estiver rodando, e quanto maior for o aro do pneu, mais energia é gerada.

Os nanofios de PZT (as iniciais químicas dos elementos usados na liga piezoelétrica titanato zirconato de chumbo) já foram usadas em pneus antes, mas apenas para alimentar os sensores que monitoram a pressão dos pneus, que não precisam funcionar continuamente.

Pneu gerador

Para gerar uma maior corrente, os pesquisadores verificaram que é necessário cobrir uma área maior da superfície interna do pneu com os nanogeradores.

Em seu protótipo, eles usaram uma malha de 4 x 40 fios, colada no interior de um pneu aro 14 com um adesivo flexível.

Com o veículo rodando a 100 km/h - o que equivale a uma rotação do pneu de 854 giros por minuto - a malha piezoelétrica de teste produziu 2,3 watts, de forma sustentada, por pneu.

Usando uma segunda camada de nanogeradores, superposta à primeira, a produção de energia saltou linearmente para 4,6 watts, o que demonstra o potencial da tecnologia, uma vez encontrada a cobertura ótima de nanofios no interior de toda a área interna do pneu.

A energia gerada é inicialmente armazenada em um capacitor, e passada para o interior do veículo por um comutador, que mantém um contato contínuo entre a o chassi e a roda em movimento.

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Pneus produzem energia para recarregar baterias

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Rumo ao carro elétrico

a autonomia (quantos quilômetros o veículo roda sem precisar recarregar;
a diferença de custo entre a gasolina e a eletricidade, e
o tempo de recarregamento das baterias.

Maior autonomia e menor tempo de recarregamento são questões diretamente afetas às baterias - que, infelizmente, vêm progredindo muito lentamente.

O que vai alimentar os carros do futuro?

KERS, flywheels e supercapacitores fazem parte desses esforços.

Geradores piezoelétricos

Os materiais piezoelétricos transformam uma deformação mecânica em energia elétrica - assim, basta dobrá-los para um lado e para o outro para que eles gerem eletricidade.

Os dois engenheiros decidiram inserir os nanogeradores dentro dos pneus, que se deformam naturalmente durante o rodar normal de um veículo, devido à sua flexibilidade e às oscilações do piso.

Pneu gerador

Para gerar uma maior corrente, os pesquisadores verificaram que é necessário cobrir uma área maior da superfície interna do pneu com os nanogeradores.

Em seu protótipo, eles usaram uma malha de 4 x 40 fios, colada no interior de um pneu aro 14 com um adesivo flexível.

Com o veículo rodando a 100 km/h - o que equivale a uma rotação do pneu de 854 giros por minuto - a malha piezoelétrica de teste produziu 2,3 watts, de forma sustentada, por pneu.

A energia gerada é inicialmente armazenada em um capacitor, e passada para o interior do veículo por um comutador, que mantém um contato contínuo entre a o chassi e a roda em movimento.

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Pneus produzem energia para recarregar baterias

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Rumo ao carro elétrico

a autonomia (quantos quilômetros o veículo roda sem precisar recarregar;
a diferença de custo entre a gasolina e a eletricidade, e
o tempo de recarregamento das baterias.

Maior autonomia e menor tempo de recarregamento são questões diretamente afetas às baterias - que, infelizmente, vêm progredindo muito lentamente.

O que vai alimentar os carros do futuro?

KERS, flywheels e supercapacitores fazem parte desses esforços.

Geradores piezoelétricos

Os materiais piezoelétricos transformam uma deformação mecânica em energia elétrica - assim, basta dobrá-los para um lado e para o outro para que eles gerem eletricidade.

Os dois engenheiros decidiram inserir os nanogeradores dentro dos pneus, que se deformam naturalmente durante o rodar normal de um veículo, devido à sua flexibilidade e às oscilações do piso.

Pneu gerador

Para gerar uma maior corrente, os pesquisadores verificaram que é necessário cobrir uma área maior da superfície interna do pneu com os nanogeradores.

Em seu protótipo, eles usaram uma malha de 4 x 40 fios, colada no interior de um pneu aro 14 com um adesivo flexível.

Com o veículo rodando a 100 km/h - o que equivale a uma rotação do pneu de 854 giros por minuto - a malha piezoelétrica de teste produziu 2,3 watts, de forma sustentada, por pneu.

A energia gerada é inicialmente armazenada em um capacitor, e passada para o interior do veículo por um comutador, que mantém um contato contínuo entre a o chassi e a roda em movimento.

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Pneus produzem energia para recarregar baterias

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Rumo ao carro elétrico

a autonomia (quantos quilômetros o veículo roda sem precisar recarregar;
a diferença de custo entre a gasolina e a eletricidade, e
o tempo de recarregamento das baterias.

Maior autonomia e menor tempo de recarregamento são questões diretamente afetas às baterias - que, infelizmente, vêm progredindo muito lentamente.

O que vai alimentar os carros do futuro?

KERS, flywheels e supercapacitores fazem parte desses esforços.

Geradores piezoelétricos

Os materiais piezoelétricos transformam uma deformação mecânica em energia elétrica - assim, basta dobrá-los para um lado e para o outro para que eles gerem eletricidade.

Os dois engenheiros decidiram inserir os nanogeradores dentro dos pneus, que se deformam naturalmente durante o rodar normal de um veículo, devido à sua flexibilidade e às oscilações do piso.

Pneu gerador

Para gerar uma maior corrente, os pesquisadores verificaram que é necessário cobrir uma área maior da superfície interna do pneu com os nanogeradores.

Em seu protótipo, eles usaram uma malha de 4 x 40 fios, colada no interior de um pneu aro 14 com um adesivo flexível.

Com o veículo rodando a 100 km/h - o que equivale a uma rotação do pneu de 854 giros por minuto - a malha piezoelétrica de teste produziu 2,3 watts, de forma sustentada, por pneu.

A energia gerada é inicialmente armazenada em um capacitor, e passada para o interior do veículo por um comutador, que mantém um contato contínuo entre a o chassi e a roda em movimento.

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Moscas-da-fruta não voam, nadam no ar

Marcadores: Mecânica

O voo das moscas-da-fruta foi gravado usando câmeras digitais capazes de gravar até 8.000 quadros por segundo.[Imagem: Cohen Lab]

Os engenheiros sempre procuraram se inspirar no voo dos pássaros e dos insetos para criar máquinas voadoras mais eficientes.

Embora aviões não precisem imitar o voo dos pássaros e microrrobôs voadores não necessitem da complexidade do voo dos insetos, a forma de geração de sustentação provida pela natureza pode dar grandes insights para a melhoria dessas máquinas.

Para isso, é necessário estudar o voo de pássaros e insetos em grande detalhe.

Nadando no ar

Ao estudar o voo da mosca-da-fruta, contudo, cientistas descobriram que seu modo de voar não tem praticamente nada a ver com o que se acreditava ser o "modo padrão" de voar.

Ela se movimenta de forma totalmente diferente, por exemplo, do chamado "voo batido" dos pássaros, em que as asas são flexionadas para baixo e para cima.

Na verdade, as asas da mosca-da-fruta movem-se na horizontal, e não na vertical, em um movimento muito mais próximo das nadadeiras de animais aquáticos. É literalmente como se o inseto "nadasse no ar".

As asas, tanto de pássaros, quanto de insetos, são estruturalmente muito similares às barbatanas e nadadeiras dos animais aquáticos.

Sustentação e arrasto

A descoberta é mais surpreendente porque voar e nadar envolvem processos físicos aparentemente muito diferentes.

Os animais voadores ganham impulso usando as forças de sustentação geradas quando movimentam o ar, enquanto os animais aquáticos usam a força de arrasto, "apoiando-se" na viscosidade da água.

O que os cientistas da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, agora descobriram é que a mosca-da-fruta também usa o arrasto obtido pela viscosidade do ar.

Usando câmeras digitais capazes de gravar até 8.000 quadros por segundo, eles verificaram que o inseto bate as asas em média 250 vezes por segundo.

Os pesquisadores usaram modelos computadorizados para simular as manobras da mosca-da-fruta e demonstrar a teoria que nadar pode levar ao voo. [Imagem: Cohen Lab]

Usando o arrasto como propulsão

Se as moscas-da-fruta estivessem gerando sua propulsão unicamente inclinando as asas para fazer a sustentação passar do plano vertical para o plano horizontal, essa inclinação deveria aumentar com a velocidade.

Mas os filmes mostraram que as asas da mosca ficam praticamente horizontais, qualquer que seja a velocidade de voo.

O movimento de inclinação das asas é mais acentuado quando a mosca está pairando ou voando em baixa velocidade.

É mais como se ela estivesse alternando a sustentação para frente e para trás para controlar a velocidade - é isso o que acontece quando ela fica pairando no ar, com a sustentação gerada nos dois sentidos se anulando.

Quando elas querem voar mais rapidamente, as moscas mudam a inclinação das asas para muito próximo da linha horizontal quando levam as asas para a frente - de forma a cortar o ar com mais eficiência - e trazem-nas de volta para a linha vertical quando movimentam as asas para trás - efetivamente movimentando o ar como os animais aquáticos movimentam a água para se locomoverem.

Esta é a primeira vez que se demonstra que animais voadores usam o arrasto para gerar propulsão.

Evolução da água para o ar

Além de servir como novas fontes de inspiração para os projetistas de veículos voadores, a descoberta tem um impacto direto sobre a teoria da evolução.

Alguns biólogos já haviam levantado a possibilidade - sem merecerem muito crédito dos seus colegas - que animais aquáticos poderiam ter evoluído para animais voadores diretamente, sem precisar passar pela etapa terrestre - hoje acredita-se que os pássaros sejam descendentes distantes dos dinossauros.

Mas, até agora, ninguém havia conseguido desenvolver qualquer argumentação razoável, ou apresentar algum indício experimental, para a conversão de um nado em um voo - algo que se julgava como sendo coisas absolutamente distintas.

Este novo experimento dá algum crédito ao argumento, mostrando que, ao menos no caso da mosca-da-fruta, "nadar no ar" é algo factível.

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