sábado, 22 de outubro de 2011

Maratona Universitária da Eficiência Energética 2011 - Dia 4

Último dia de Maratona. Apesar do cansaço acumulado, chegamos cedo ao kartódromo e logo fomos à procura do capitão que nos visitara noite passada. Ao contrário de antes, as demais equipes não pareciam mais mobilizadas a se unirem e conversarem com a organização. Decidimos então fazer isso por nós mesmos, e procuramos Alberto Andriolo. Tal como antes, ele pediu que escrevêssemos uma carta explicando o problema e que a entregássemos ao responsável técnico da prova, no caso, Paulo Mazaia.

Feita uma releitura do regulamento e escolhidos alguns artigos, redigimos duas cartas: uma para irregularidades de ordem estrutural, outra para a já citada irregularidade das baterias.

No encontro com o sr. Mazaia, este alegou uma série de dificuldades que a organização estava passando para conduzir o evento. Ainda, desconsiderou nossas reclamações alegando o seguinte parágrafo do regulamento:



Para nossa Equipe isso foi uma clara mostra de que não estavam dispostos a corrigir as irregularidades e de que nada adiantava reclamar. Não havia cabimento em mudar as regras já no final de uma prova que exigiu um ano de preparo. Retornamos ao boxe e aguardamos a nossa volta, onde novamente Tamara guiaria o Alpha. A seguir, o melhor de sua pilotagem em cada um dos dias: 



Ao término da volta, Rafaela e Luiz Fernando ajudaram a tirar o Alpha da pista. O restante da Equipe, de maneira pacífica, usou nariz de palhaço para protestar contra o descaso da organização em relação ao próprio regulamento. O organizador se dirigiu pessoalmente ao nosso professor orientador ameaçando desclassificação por conta disso. A fim de evitar maiores conflitos e embaraços, adiantamos nosso regresso ao Rio de Janeiro.


A Maratona agregou uma imensa experiência à nossa Equipe, tanto a nível técnico, do início do projeto à intensa semana de trabalhos em São Paulo, quanto a nível pessoal, de se relacionar com as demais equipes e ter uma posição bem definida perante o que não considerávamos justo. No ônibus de volta o clima era de união e muitos planos para continuar com nosso projeto do veículo utilitário.

A Equipe Sparta ficou em 5º lugar dos veículos elétricos, com 8,040 km válidos.


Maratona Universitária da Eficiência Energética 2011 - Dia 3

Terceiro dia de Maratona, segundo dia de provas. Nossa Equipe aproveitou que haviam veículos treinando na pista e entraram Tamara, no Alpha, e Raphael, de skate. Ainda na primeira volta, o capitão faz mais uma presepada e cai. Levamos-no ao ambulatório, onde recebeu curativos, e depois ao boxe para repousar. Devido à chuva, a prova para os veículos elétricos foi atrasada em aproximadamente uma hora. Neste dia a pilota foi Tamara, e os membros que entraram com ela na área de largada foram Matheus e Moura.


Alpha no segundo dia de provas



Com 8,11 km marcados no GPS, nossa Equipe deixa a pista, orgulhosa de mais um desempenho acima do esperado. 

Lassery descansando

Como os resultados do dia anterior e deste não foram divulgados, ficamos esperando. Uns descansavam, outros faziam manutenção no carro e alguns iam conhecer mais de perto os concorrentes, no intuito de aprender e trocar informações para os próximos anos. Haviam equipes muito receptivas, como as da UESC (Bahia), Unifeb e EESC (São Paulo) e outras não tanto. 



Numa dessas visitas, Luiz Fernando constatou que havia um carro elétrico com um conjunto extra de baterias. Conversando com um membro responsável por ele, recebeu a resposta de que era "apenas para controle". Contudo, o artigo 101º do regulamento deste ano colocava:



Entendemos que o controle faz parte do veículo, e por isso deve ser alimentado pela fonte principal e única fornecida pela organização. Além disso, na presença de baterias extras se faz muito complicado averiguar se elas estão sendo aplicadas ou não para alimentação do motor, junto da bateria fornecida. Neste veículo flagrado, a bitola do fio que saía do conjunto extra era mais do que suficiente para suportar uma corrente compatível com a de um motor, centenas de vezes superior à consumida por um controle digital.

Consultamos o prof. Stockler, e ele foi conosco conversar com o responsável pela vistoria dos veículos, Paulo Mazaia. Este admitiu que não entendia de eletrônica (e mesmo assim vistoriava veículos elétricos) e disse que, se quiséssemos, poderíamos adicionar uma bateria para controle, quebrando com o regulamento. Procuramos o organizador da Maratona, Alberto Andriolo, e ele nos pediu uma carta explicando o problema e identificando o veículo acusado. Fizemos isso e lhe entregamos em mãos.

Neste mesmo dia, outros membros da nossa Equipe identificaram mais carros na mesma situação, com um deles portando uma bateria extra de 12 V e 1,3 Ah de capacidade, "para alimentar o PIC". PIC é um microcontrolador, que trabalha tipicamente a 5 V e consome uma corrente muito baixa (200 mA). Se a bateria extra era pra sua alimentação, por que uma tensão maior do que a necessária (e igual à da bateria principal)? E por que uma capacidade da ordem de 30% da bateria principal (ou seja, o veículo portava 30% a mais de energia que os outros), fora o peso excessivo? Apesar de tudo isso sugerir que era utilizada para auxiliar na propulsão do veículo, basta se ater ao fato de ser proibido o uso de qualquer dispositivo extra que armazene energia, independente da finalidade. Nosso intuito não é denunciar ou prejudicar nenhuma outra equipe, e portanto divulgaremos apenas uma foto para ilustrar o ocorrido.

Um dos veículos flagrados com bateria extra




Momento do anúncio do resultado parcial
No fim da tarde, chamaram um representante de cada equipe para anunciar o resultado dos dois dias para veículos elétricos. A informação era dada oralmente, numa sala, sem direito a saber maiores detalhes. Nossa equipe foi classificada em 7º lugar, com 9/10 voltas válidas no primeiro dia, com Raphael, e 10/10 voltas válidas no segundo dia, com Tamara. O resultado não tinha transparência alguma, porém foi aceito. Uma equipe vizinha fora classificada "entre 8º e 10º lugar", evidenciando também a imprecisão das medidas.

Pouco tempo depois, recebemos a visita do capitão de uma equipe concorrente. Ele vinha nos propor uma reunião entre as equipes para reclamar do veículo que estava em primeiro lugar, supostamente fora do regulamento em questão estrutural, o que lhe garantia vantagem na prova. Nossa Equipe também identificara as irregularidades do tal veículo, mas se posicionou de maneira diferente: reclamaria não só dele, mas de todos que estivessem fora do regulamento. A reunião ficou combinada para o dia seguinte, pela manhã.

Terminando a noite, dividimos pizzas e histórias com a PoliMilhagem, companheira de boxe.

domingo, 16 de outubro de 2011

Maratona Universitária da Eficiência Energética 2011 - Dia 2

Poucas horas de sono depois e sem café da manhã, os spartanos retornaram ao kartódromo para o primeiro dia provas da Maratona (12). Do lado da pista, testamos novamente a resistência do eixo e aproveitamos a inclinação para simular uma subida. Tudo saiu conforme o esperado e mais: Tamara conseguiu colocar o Alpha para andar sem ter uma velocidade inicial, fato que não ocorrera antes.

Com atraso, começou a prova para os veículos a gasolina e etanol. Do lado de fora, a nossa Equipe discutia quem deveria pilotar o Alpha, se uma das pilotas ou Raphael, o capitão da Sparta. A dúvida foi levantada pelo pouco tempo de treino que as pilotas tiveram e também por causa do acidente do dia anterior, que deixou a nossa pilota oficial um pouco insegura.

Pra dirigir o carro não basta ser leve, tem que conhecê-lo bem e ter calma. - Prof. Stockler
 
  


Feitas algumas rodadas de votação, a Equipe decidiu que Raphael pilotaria o Alpha. Ele se arrumou, se aqueceu, ouvimos ao briefing da organização e entramos na fila. Na área que dá acesso à pista apenas o piloto e mais dois membros podiam entrar, sendo eles Lassery e Luiz Fernando. Entregaram-nos a bateria, instalamos e mais um problema: o carro não ligou. Rapidamente trouxeram ferramentas e Lassery trocou de lugar com o prof. Walter, para ajudar no reparo. Não passava de um mau contato para a caixa de controle. Estávamos prontos para a prova.


  

 
Depois da pesagem do Raphael, ele entrou no Alpha e Luiz Fernando e Lassery o posicionaram no topo da rampa de partida para a pista. Neste momento, o nervosismo é inevitável. Após o sinal do juiz de prova, o Alpha foi solto e um ano de trabalho da Equipe Sparta entra na pista.

Raphael já é conhecido entre os spartanos pelo seu estilo "emocionante" de dirigir, e mesmo a 20 km/h ele não deixou de reafirmar sua fama sob os gritos e palmas da torcida carioca:



Após 7,33 km marcados pelo GPS, muito mais do que o esperado, os dois que colocaram o Alpha na pista trouxeram-no de volta, com Raphael ovacionado pelos demais membros. Fomos almoçar contentes.

No final da tarde, autorizados para treinos livres, Tamara e Maíra dirigiram o Alpha, preparando-se para os próximos dias de prova.

sábado, 15 de outubro de 2011

Maratona Universitária da Eficiência Energética 2011 - Dia 1

Depois de 4 dias em São Paulo, participando da Maratona Universitária da Eficiência Energética, a Equipe Sparta está de volta ao Rio de Janeiro e conta agora tudo o que aconteceu no evento, dividindo pelos dias.

Na viagem foram os membros Alpha (VE); Gabriel Lassery (Mecânica); Guilherme Moura (Mecânica); Herbert Prince (Mecânica); Prof. José Stockler (Mecânica); Juliana Lima (Planejamento); Luiz Fernando Vieira (Elétrica); Maíra Mascarenhas (Mecânica); Matheus Sales (Elétrica); Paulo Ferreira (Design); Pedro Arlen (Mecânica); Rafaela Araújo (Planejamento); Raoni Salomão (Mecânica); Raphael Fjällgren (Mecânica); Tamara Di Maria (Design) e Prof. Walter Suemitsu (Elétrica).

Após 7 horas de viagem, chegando de madrugada em nosso destino, na terça-feira (11) nossa Equipe se instalou no boxe 47 do kartódromo de Interlagos, junto da receptiva Equipe PoliMilhagem, da USP, que disputava a categoria gasolina.



A trilha sonora era dada pelo ronco dos motores de combustão (à noite, no hotel, o ronco vinha de outras "máquinas"), sotaques e o som alto do pessoal do Rio Grande. Porém, era dia de vistoria e precisávamos deixar nosso Alpha 100%.

Prof. Stockler e Raphael
Enquanto o pessoal da Mecânica fazia os últimos ajustes, alguns foram conhecer os outros carros. De todas as categorias, haviam veículos extremamente bem acabados, outros muito criativos e também carros muito simplórios. Com uma boa dose de ansiedade, nos encaminhamos pra vistoria à tarde, na qual fomos facilmente aprovados.

Logo em seguida, entramos na pista para reconhecê-la e elaborar uma estratégia junto de nossas pilotas Tamara e Maíra.

Reconhecendo a pista
Autorizados pelo responsável técnico da Maratona, Paulo Mazaia, a entrar na pista com o Alpha, desde que desligado, veio o primeiro susto: o nosso carro colidiu contra a proteção de pneus e teve seu eixo fraturado.

De volta ao boxe, sob os olhares de todas as outras equipes, provamos porque somos spartanos: mesmo sem o material adequado para a confecção de um novo eixo, os mecânicos da Equipe conseguiram construir um novo, de Alumínio (mesmo material do acidentado), a partir de partes menores que levamos conosco na viagem. A elétrica também sofrera danos na caixa de controle, mas que foram rapidamente resolvidos. Após seis horas intensas de trabalho, o Alpha estava recomposto e nosso exército retornou ao hotel para descansar e se preparar para o primeiro dia de prova.

Alpha com seu novo eixo sob observação de Matheus e Herbert

quinta-feira, 22 de setembro de 2011

VoltXpedition

Nos dias 28 e 29 de setembro, o Centro de Tecnologia da UFRJ receberá um super evento: a VoltXpedition



Trata-se de uma série de eventos e palestras que estão ocorrendo nos principais campi universitários do Brasil e que agora chega ao Rio de Janeiro, exclusivamente na UFRJ. Serão realizadas, para a comunidade universitária e jornalistas, apresentações sobre tecnologia, sustentabilidade e, é claro, o carro elétrico deles, Volt, o qual poderá ser visto de perto pelos estudantes

“O Volt é, acima de tudo, a maior obra prima da engenharia da GM até os dias de hoje. (...) A Chevrolet completa, neste ano, cem anos de história e, entre tantos ícones da marca nenhum poderia representar melhor o momento vivido pela empresa que o Chevrolet Volt. O Volt representa, em poucas palavras, um enorme esforço da engenharia para construir um carro que seja sustentável e limpo, sem que para isso o consumidor tenha que abrir mão de qualquer conveniência de um carro convencional. Uma revolução silenciosa.”

Em cada dia serão três apresentações no auditório localizado no bloco A do edifício: uma sobre o Volt, uma da Equipe Sparta e uma sobre o projeto dos barcos solares, também da UFRJ. No foyer ficarão expostos um Volt e o Alpha, veículo que disputará a 8ª Maratona da Eficiência pela Equipe Sparta. Os jornalistas - sortudos - poderão fazer um test-drive (no Volt, claro) pela ilha do Fundão e compartilhar conosco suas experiências.

Não perca! O carro do futuro está chegando!

28 e 29 de setembro, às 10:00 no bloco A do Centro deTecnologia da UFRJ

Outras informações: http://www.voltxpedition.com.br

quinta-feira, 23 de junho de 2011

Lidando com imprevistos

Essa última semana não foi das melhores para Equipe Sparta. Algumas complicações não eram tão esperadas assim. Primeiramente tivemos problemas na fabricação do molde, com a reação do poliuretano com a massa corrida, que afundava no poliuretano lixado, deformando a estrutura. Ou seja, a massa cobriu alguns buracos, mas deformou outras partes. Isso foi resolvido retirando as partes afundadas e aplicando uma nova camada de poliuretano para correção. Outro problema foi referente à greve de alguns funcionários públicos na UFRJ, a mesma influenciada pela paralisação dos bombeiros. Essa greve incluiu os técnicos do nosso laboratório que usinariam as peças de maior complexidade para o carro de competição.

Não bastasse essa greve, o laboratório inteiro precisou ser fechado por orientação da coordenadora do LTM, incluindo nosso local de trabalho. Achamos isso um absurdo, mas engenheiros spartanos buscam solucionar problemas e não causar mais problemas. Nosso Professor orientador Stockler nos deu acesso a uma sala enorme, vazia temporariamente, bem próxima ao laboratório e foi autorizada a utilização do  LTM com a presença do professor Stockler. Assim, foi feito um mutirão de limpeza e transferência dos nossos recursos e instalações para essa nova sala, que já foi intitulada de “Acrópole”.               

Mesmo com todos esses imprevistos temos ainda, felizmente, muitas boas notícias. Chegaram as principais encomendas para o carro: motor, conversor, alumínio, kit da competição e as peças de bicicleta, que já foram testados e está tudo funcionando!! A fabricação do molde também está sendo finalizada, já foi iniciada também a parte de cima da carroceria e alguns componentes mecânicos também usinados. Uma coisa é certa: nesse feriado e final de junho não teremos folga.

Não deixem de nos acompanhar no facebook e no twitter, onde há mais detalhes e informações sobre o projeto. 

Até a próxima,                                            
                                                                                                                                                                            Gabriel Nocito

terça-feira, 31 de maio de 2011

Visita da Radix à Sparta

Sexta feira passada foi um grande dia para a Equipe Sparta VE. Tivemos a honra de receber Luiz Rubião, CEO da Radix Software e Engenharia, e seu diretor de Eventos, Luciano Galvão em nossas instalações. A Radix é “uma empresa de engenharia e software 100% nacional que oferece serviços e soluções de tecnologia, altamente qualificados e com independência tecnológica, para atender as principais indústrias de processo do Brasil e do mundo”. 

Foi muito empolgante a visita e teve uma importância nobre para todos nós: trouxe ainda mais motivação e força nessa nossa fase final, onde teremos muito trabalho. É uma demonstração que nossa primeira patrocinadora oficial sabe realmente dar valor aos universitários.
Semana passada tivemos ótimas notícias: Começamos a construir o carro da competição, cuja modelagem final está praticamente pronta e o motor importado já encontra-se no Brasil. Além disso, o controle do Stelios (primeiro veículo, de testes)finalmente está funcionando. Esta é a prévia do nosso veículo final de competição, elaborado por Herbert Prince, Guilherme Moura e Thiago Bôa!
E o Stelios, cuja modelagem vem sendo desenvolvida principalmente pelo nosso capitão Raphael Miranda, Gabriel Lassery e Maíra Mascarenhas, também já se encontra em estágio bem avançado, faltando pouco para terminarmos sua construção.
Essa semana agora as prioridades serão as compras finais e foco na fabricação nos dois projetos. “Não tem mais o que falar, temos que fazer!”

Grande abraço a todos, em breve mais novidades.

Gabriel Nocito





domingo, 1 de maio de 2011

Novo patrocínio: Radix Engenharia e Software

Semana passada a Equipe Sparta recebeu o que pode ser considerada a notícia do ano. Fomos informados que seríamos a mais nova equipe patrocinada pela Radix Engenharia e Software http://www.radixeng.com.br/ . Não só foi muito gratificante, mas também um incremento de responsabilidade para todos nós, que já se consolidou desde que a notícia chegou.

Como a partir do dia 02 de maio a Radix estará no maior evento offshore do mundo, a OTC Houston, nos foi pedido que fizéssemos um vídeo explicando o que era a Equipe Sparta, o que vínhamos desenvolvendo e trabalhando. Depois de muita correria, filmagens, edições e processos criativos, ficou pronto esse vídeo, que acabou não saindo com o som que desejávamos por conta de direitos autorais do youtube mas ainda está bem empolgante. Além disso, foi uma forma de sentir aquele orgulho, de ver o quanto avançamos de Outubro até agora.





Em breve mais atualizações sobre o nosso carro teste e nossos preparativos para Maratona de Inovação da UFRJ  que ocorrerá no início de Junho e tivemos a honra de ser convidados para fazer uma palestra e montar um estande com o nosso carro de testes, que já deverá estar pronto!

Um abraço, até a próxima.
                                       Gabriel Nocito

segunda-feira, 11 de abril de 2011

Como fazer seu próprio carro elétrico - BATERIAS

Este é o primeiro post da série "Como fazer seu próprio carro elétrico". A ideia é que cada frente de trabalho (Mecânica, Elétrica, Design e Planejamento) fale de sua participação no projeto e construção do veículo utilitário da UFRJ: dos objetivos, do modus operandi, das dificuldades e compensações.

Em termos de Elétrica, é nossa a responsabilidade do projeto das baterias, qual tipo de célula escolher, quantas delas e como efetuar as ligações (com uma boa ajuda do Design!). A seguir, verificamos o desempenho que esperamos alcançar: torque, velocidade - logo, potência - e qual modelo de motor nos atende. Nessa altura, debruçamo-nos novamente sobre a questão de bateria e verificamos a compatibilidade entre as partes. Por fim, a etapa mais importante: o Controle/Instrumentação. Uma vez definido o conjunto de baterias e motor, passa-se a conhecer as limitações de cada componente e os cuidados a serem adotados durante a operação em diversas condições. Em outras palavras, a Instrumentação não somente zela pela segurança do equipamento e dos usuários, como provê dados para um controle melhor. Este, por sua vez, representa a contribuição da Elétrica na eficiência do veículo, assim como a Mecânica contribui em suas transmissões, o Design no projeto estrutural, etc. Nos próximos parágrafos isso se tornará mais claro. 

Acredito que seja intuitivo para muitos - inclusive pra mim - que o processo de estudo, modelagem e escolha das partes elétricas de um carro elétrico começasse pelo motor. Não é um total engano, mas também não é um total acerto. Na verdade, os processos para determinação das baterias e do motor são, por algum tempo, independentes, e mais na frente é que se "encontram". Para as baterias, a etapa independente começa com um estudo das principais definições que todo projetista deve saber: carga, capacidade, energia específica, entre outras. São grandezas simples de se entender. Um exemplo: a taxa C. Em nosso projeto contamos com dois conjuntos de baterias de 48V e 20Ah (tensão e capacidade, respectivamente), cada um capaz de atingir uma taxa de descarga 5C. Isto significa, na prática, que nossa bateria pode entregar uma corrente até 5 vezes maior que a capacidade nominal. Neste exemplo, 5x20 = 100A. O "preço" é que o tempo disponível de bateria decai a uma proporção ligeiramente maior. Em outras palavras, se operarmos com 100A, nossa bateria de 20Ah resistirá por algo em torno de 10 minutos - a relação com o tempo não é exatamente linear.

Conhecidas as definições, seguimos para o estudo dos diversos tipos de baterias, sendo as principais o chumbo ácido, Níquel-Cádmio, Niquel-Metal-Hidreto (NiMH) e as famosas íon-Lítio. Cada tipo pode ser diretamente comparado em função de suas densidades de energia (quantidade de energia que cada uma pode conter num mesmo "espaço"), ciclos de recarga, auto-descarga e outras características menos matemáticas, vamos assim dizer, como o efeito memória ("vício" da bateria resultante de cargas e descargas feitas com pouco cuidado, ocasionando a diminuição da capacidade de armazenamento). Infelizmente ainda não existe o tipo ideal de baterias para um veículo elétrico, sendo elas uma das "rés" do famoso (pelo menos pra nós) documentário "Quem matou o carro elétrico", de 2001. Apesar disso, um tipo vem se aproximando muito do ideal: íon-Lítio. Já presente em celulares, notebooks e outros eletrônicos dependentes de baterias, não poderia ser diferente em carros elétricos. A estrutura é simples: um catodo (lado positivo) composto por um óxido metálico de Lítio e um anodo (lado negativo) de Carbono, separados por uma substância condutora, a qual permite o trânsito de íons entre os dois pólos, seja na carga ou na descarga. Vejam a figura:

Retirado do site “Battery University”, de Isidor Buchmann – Cadex Electronics Inc.


Em termos de baterias, é o tal óxido metálico do catodo que confere a energia e a capacidade de entregar potência. Os mais comuns nas baterias de Lítio hoje em dia são o óxido de Lítio Níquel Manganês Cobalto (NMC), Ferro Fosfato, Níquel Cobalto Alumínio e Titânio. A comparação entre esses tipos é mais acirrada, tanto que os carros elétricos, híbridos ou puros, declaram suas baterias como "íon-Lítio", sem especificar o íon. Em nosso projeto, os parâmetros de custo (baterias de íon-Lítio são mais caras que as demais, porém dentre elas também podem haver diferenças significativas de preço),  segurança e densidade de energia foram os responsáveis pelo "desempate". Para o veículo da nossa universidade, o tipo preferido é a de Fosfato de Ferro Lítio (LiFePO4). Já temos dois conjuntos deste tipo, e pretendemos fazer novas aquisições (muito provavelmente adotando um modelo de célula mais robusto) em breve.

Conhecidas as definições e os tipos, aos cálculos! Tal como em um veículo convencional existe um parâmetro de consumo, dado por quilômetros percorridos com um litro de combustível, os veículos elétricos marcam seu consumo em quilômetros percorridos por Watt-hora (Wh), aquela mesma unidade que encontramos em nossas contas de luz. Em média, o consumo de um carro de passeio, caso seja elétrico, é da ordem de 200Wh/km. Sabendo-se disto, quanto queremos andar?

Nosso utilitário elétrico será um prestador de serviços gerais para nossa Universidade (em especial serviços sustentáveis, como o transporte de materiais reciclados) e terá seu trânsito restrito ao nosso principal campus: a Cidade Universitária, localizada na Ilha do Fundão. Com uma ajuda do Google Maps, traçamos um percurso que beneficiasse os principais Centros e Faculdades, bem como o Hospital Universitário:



Com uma simples multiplicação entre percurso e consumo, obtivemos nossa energia necessária, e foi um valor próximo de 8kWh. Se alguém efetuasse essa conta, concluiria que estamos demandando mais energia do que a matemática dita. Entretanto, as baterias perdem muito de sua vida útil quando submetidas a descargas completas. O recomendável é que não se vá abaixo de 20% de sua carga. Esta etapa, da projeção de energia necessária para um dado percurso, conclui a parte independente do estudo das baterias. É também a este ponto que se retorna quando um motor é escolhido, de forma que se confirmem os dados de consumo.

Agora, as decisões tomadas têm relação direta com a escolha do motor. Uma delas é a tensão do conjunto de baterias. Em carros elétricos, tensões de 12 e 24 Volts são evitadas. Isso decorre do fato de que o motor tem uma determinada potência, e esta é produto entre tensão, corrente e eficiência. Tensões baixas implicam em correntes mais elevadas, as quais levam a perdas por dissipação de calor nos cabos, por exemplo. A partir de 48V já se pode trabalhar bem e será esta a tensão para nosso primeiro veículo. Esta escolha foi feita sobretudo pensando na nossa segurança: como teremos que fazer ligações, medições e outros manuseios com a bateria, quanto menor for a tensão, menores os danos causados por um eventual acidente ou choque elétrico. E onde está a relação direta com o motor? No caso da tensão, é esta que determina as rotações que o motor será capaz de produzir. Em outras palavras, a tensão das baterias influenciam diretamente na velocidade do veículo! Indiretamente, contribuem também na aceleração pois, através das reduções mecânicas sobre as rotações, ganha-se em torque, gerado inicialmente pela corrente aplicada sobre o motor! Em suma, um motor elétrico pode trabalhar na região hachurada do seguinte gráfico (qualitativo) de RPM's por torque - lembrando que o aspecto da curva pode variar de motor pra motor:

                        


Cabe a nós, projetistas, escolher em que ponto queremos trabalhar. Este ponto é o que "contém" as especificações do conjunto de baterias do nosso carro elétrico:

                      


E eis a dependência entre baterias e motor, componente tema do próximo post de nossa frente de trabalho. 

A caminho da construção de um veículo elétrico!

Luiz Fernando

terça-feira, 22 de março de 2011

Volta às aulas, mãos à obra, muita obra!

Findado o mais famoso Carnaval do mundo, que foi motivo nobre para o merecido descanso dos espartanos, a Equipe retorna às aulas. Dessa vez já podemos dizer como são umas “férias” entre aspas.

Recomeçamos com boas notícias: além de o novo ar condicionado ter chegado e de conseguimos fazer a instalação do nosso novo computador, com quase todos os softwares de trabalho, estamos fechando nossas primeiras parcerias externas para a Competição!! Aos poucos nossas condições de trabalho vão melhorando.

Essa semana serviu para nos reestruturarmos e repensarmos nossas metodologias de trabalho durante as aulas, a fim de otimizarmos nosso tempo, cumprir as metas, sem comprometer os estudos e as horas de lazer, indispensáveis para um ótimo trabalho.

Assim que os motores forem definidos, daremos continuidade aos projetos de cada frente que dependem diretamente da escolha deste parâmetro.

Os próximos passos da equipe Sparta estão vinculados à busca por novos patrocinadores e parcerias, terminar o carro teste (Stelios), melhorar ainda mais as condições de trabalho e avançar com os projetos de Competição e do Utilitário.

Semana que vem é a competição da Equipe Minerva na SAE - categoria Mini Baja - que ocorrerá também em São Paulo. A Minerva trabalha a alguns metros da Sparta, compartilhando muitos desafios no LTM. Estão na fase final de testes antes de embarcarem, na próxima quarta feira. Tivemos a ótima oportunidade de acompanhá-los durante as últimas etapas, presenciar seus trabalhos, aprender com seus erros e acertos e, principalmente, ter uma boa idéia do que nos espera pela frente.

Toda a equipe Sparta VE deseja muito sucesso à Minerva semana que vem na SAE Brasil!!

quinta-feira, 3 de março de 2011

Instrumentação: O que fazemos?

Para muitos, Instrumentação é um vocábulo desconhecido, mas a sua aplicação é bastante presente em qualquer sistema eletroeletrônico. Por exemplo, quando o ar-condicionado “desarma” para manter a temperatura constante, ou quando o celular emite um bip informando o nível da bateria, a instrumentação foi aplicada. Podemos defini-la como o estudo e manuseio dos instrumentos responsáveis pelas medidas e aplicação do controle que será utilizado para obtermos as respostas desejadas. Dessa forma, em um projeto automobilístico, como o da Equipe Sparta, a instrumentação aparecerá na medição da temperatura do motor e dos circuitos acoplados, trazendo uma solução para o arrefecimento; na medição e apoio do controle da velocidade do carro; no planejamento e montagem dos circuitos elétricos, etc.

A primeira preocupação da frente Instrumentação da Equipe consistia em obter a temperatura atingida pelo motor e pelos elementos dos circuitos. Medir a temperatura do motor foi complicado pelo fato deste ser de rotor externo, pois nenhum sensor poderia ser acoplado à sua carcaça. Pensou-se, portanto, em métodos pelos quais pudéssemos instalar o sensor no interior do motor, pois assim, além de resolver o problema de espaço, poderíamos ainda obter uma medida mais precisa da temperatura visto que a parte que mais esquenta é a bobina.

Sensor de temperatura

As soluções pensadas foram utilizar infravermelho e/ou sensores como o RTD, termistor e termopares. Só que, após consultarmos um dos nossos orientadores, optamos pelo sensor LM35 (representado ao lado), cotado como o de mais simples manuseio atualmente.


Devido ao seu reduzido tamanho, o sensor seria facilmente acoplado às bobinas do motor, bastando apenas utilizar uma cola específica, que possuísse boa condutividade térmica, resistisse a altas temperaturas (aproximadamente 100ºC), etc. Contudo, como encontramos apenas colas importadas, uma solução mais prática em termos de manuseio e restauração foi utilizar uma fita isolante para fins apenas de teste – respeitando os limites de segurança.

Como a unidade do sinal de saída do sensor de temperatura é em Volts, não foi preciso converter unidades, permitindo a ligação direta ao microcontrolador. Este será programado, por questões de segurança, em duas etapas: na primeira será emitido um alerta quando o motor chegar próximo de sua temperatura limite; na segunda será cortada sua alimentação, caso o sinal não seja respeitado pelo motorista.
Regulador de tensão

           A segunda tarefa foi em cima do circuito de controle. Este foi projetado com as especificações que o ESC exige, nos permitindo preocupar-se apenas com sua alimentação. Não sendo prático (e, no caso da Maratona, sequer possível) utilizar uma bateria exclusiva para a alimentação do microcontrolador (5 V), a solução foi implementar um regulador de tensão. Este se encontra na figura ao lado, e é capaz de tomar uma entrada entre 8V e 60V, entregando 5V em sua saída. Feitos os cálculos da temperatura máxima que o conversor poderia atingir, com base no datasheet, e tendo pesquisado sobre a capacidade dos dissipadores, foi concluído que a temperatura dos componentes não ultrapassa os 30oC, sendo a instalação de dissipadores desnecessária.

Próxima tarefa: medição de velocidade!

segunda-feira, 14 de fevereiro de 2011

Alguns avanços de Janeiro

Enquanto muitos universitários cariocas aproveitam as férias de Verão para curtir aquela praia, viajar e relaxar das provas finais do período passado, os integrantes da Equipe Sparta encontraram uma maneira mais inusitada de aproveitar esse recesso da faculdade: se divertir construindo um carro elétrico.

Stelios: o início

Inicialmente foi proposto construirmos primeiro um protótipo, um carro teste, para treinarmos e aperfeiçoarmos algumas habilidades em usinagem, a utilização de softwares de simulação, a programação de máquinas, o manuseio de componentes elétricos e, principalmente, aprimorar nossa maneira de trabalhar em equipe. Esse carro teste foi intitulado de Stelios, que irá aproveitar ao máximo os recursos já disponíveis na UFRJ, principalmente os das outras equipes que constroem veículos como a Minerva do Baja, a Ícarus do Fórmula SAE, o Aeromodelo e a Equipe do Barco Solar. Aproveitar esses materiais será necessário uma vez que o nosso orçamento ainda é bem limitado. A integração com outras equipes é muito importante. A Equipe Minerva tem desempenhado um papel fundamental no sentido de dar suporte ao nosso projeto, tirando dúvidas, ensinando algumas técnicas no processo de fabricação e emprestando ferramentas.


Visita à Light

Logo no início do 2011, a equipe conseguiu agendar uma visita à Light no Centro do Rio para conhecer um projeto concreto de Veículo Elétrico(VE): o Palio Weekend da Fiat convertido em Elétrico puro, desenvolvido em Itaípu, com apenas 50 protótipos rodando no Brasil. Foi uma ótima oportunidade de conversar com os gerentes dos projetos de P&D de VE's e ver de perto possíveis componentes que iremos projetar e testar em nossos projetos.


Instalação Elétrica da nossa sala

Também foi feita a instalação elétrica de um de nossos espaços de trabalho no Laboratório de Tecnologia Mecânica(LTM), com a ajuda de técnicos da manutenção, mas muito acabou sendo realizado por nós mesmos. Tivemos de conseguir os eletrodutos, cabos, quadro de disjuntores, interruptores, luminárias, ar condicionado, roteador wireless, mesas, cadeiras, quadro branco, isopor para fechar os buracos das janelas, além de outros componentes para a sala.
Tudo o que a faculdade tinha disponível tentamos aproveitar. O restante foi preciso comprar. Gostaria de aproveitar para agradecer àqueles que nos ajudaram até agora nessa instalação como o Renato, da secretaria da Engenharia Mecânica, aos técnicos da manutenção Abelardo, Daniel e Welinson, ao Wesley do LTM por todo o suporte e ao Márcio, que nos ajudou com os cabos de rede para internet e telefone. Aos poucos vamos adaptando nosso ambiente de trabalho. Faltam ainda os computadores, além de uma melhor distribuição das mesas e cadeiras na sala para otimizar o espaço e deixar o ambiente com a cara Sparta.

                                                                       Até a próxima,          
                                                                                              Gabriel Nocito

sábado, 15 de janeiro de 2011

Design - Criando uma carroceria

Olá pessoal,

A partir de hoje, vamos periodicamente escrever sobre o processo de criação do veículo em diversos setores da equipe. Vamos começar com a minha área que é o Design.

Falando nisso, o que é design para você? Porque com certeza você já ouviu falar em design, mas poucos sabem o que realmente significa e ficam usando em tudo (cake designer, hair designer...)

O Design (no nosso caso, falaremos do design de produto) é o elo entre a arte e a engenharia. É responsavel por projetar produtos com funcionalidade (na grande maioria dos casos) e estética.  É um dever do design despertar algum sentimento nas pessoas em relação ao produto.  Fazer com que você tenha alguma reação quando olha para um carro, por exemplo,  e diz: “eu quero esse!”. Quase ninguém compra um carro só pelas suas funcionalidades. Muitos compram porque gostam da sua forma e o acham bonito.

Vamos falar aqui basicamente como chegamos a um resultado na forma do veículo elétrico de competição, seguindo algumas etapas:
Recebemos a tarefa de criar a forma do carro de competição elétrico, da maratona de eficiência energética

Legal! Mas como vamos fazer isso?

O primeiro passo foi tentar entender melhor a missão que nos foi dada, procurando saber como era um veículo elétrico de competição. Feito isso realizamos um estudo preliminar:  buscamos referências de carros  já produzidos por outras equipes do ano passado,  para ter uma ideia de como era um carro elétrico de competição. E tentamos observar os melhores colocados e suas relações aerodinâmicas e acabamento.
Feito isso, passamos para a etapa mais divertida (na minha opinião) que é o brainstorming (tempestade de ideias): desenhar, desenhar e desenhar! Fizemos vários sketches (esboços) do nosso possível primeiro carro de competição.

Sketch 03
Sketch 02

sk04 Competiçao
sk003 Competiçao









Sketches no período de brainstroming feitos pelo Muryel e Cauã.

Com algumas ideias de formas na cabeça, procuramos nos adequar a realidade: verificamos o regulamento da competição, estudamos a ergonomia do piloto acomodado no veículo, e chegamos em uma pré-forma para o nosso carro. 

Com o sketch definido, partimos para a “materialização do carro”. Iniciamos, então, o processo de modelagem virtual 3D, para corrigirmos alguns detalhes e verificar se há algo de errado no conceito do veículo. Para ajudar nessa etapa, fizemos dois modelos de plastilina (massinha!) para facilitar o desenho nos programas de computador que utilizamos.

Thiago brincando de massinha

As duas opções modeladas

Voilá!
Depois da brincadeira de massinha, modelamos virtualmente os carros em 3D (esse não podemos mostrar ainda! Aguardem...rs), para escolher um veículo final e ajustar o modelo, conforme as peças da galera de mecânica. Depois disso, vamos ter o arquivo final completo e aí imprimimos seções do carro em tamanho real para criarmos os moldes da carroceria do veículo.

É isso aí pessoal. No próximo post de Design, vamos falar sobre a ergonomia do carro, e como a ergonomia foi importante para chegarmos a um resultado final.

Abraços!

Paulo Cesar Ferreira – Diretoria de Design