sábado, 8 de julho de 2017

Engenharia de Pista - Estudo de Caso

Rodrigo Ruiz
Caros leitores, esta postagem vai discorrer sobre a minha primeira experiência como engenheiro em um ambiente de corridas. No mês de maio de 2017 fiz parte da academia técnica da Fórmula Inter. O projeto original deles era criar um curso em parceria com a Bosch, utilizando a estrutura do Centro de Treinamento em Campinas para as aulas e as etapas da Fórmula Inter para a experiência em pista. No entanto, o curso foi cancelado por causa de uma reforma no Centro, ou pelo menos essa foi a justificativa. Era um curso bastante completo e interessante, e o preço acompanhava. Eu tinha me inscrito, mas confesso que não sei como iria pagar. Enfim, cancelaram o curso e não se falou mais nada até abril, quando decidiram pegar um tópico da grade, aquisição e interpretação de dados, e fazer um curso gratuito para estudantes de engenharia mecânica sobre ele. Mesmo já tendo me formado, decidi me inscrever, e, para a minha surpresa, fui chamado para a segunda turma de um total de três.

AQUISIÇÃO E INTERPRETAÇÃO DE DADOS

Quem gosta de acompanhar o lado mais técnico do automobilismo com certeza já ouviu a palavra telemetria. Telemetria é a aquisição de dados em tempo real. Aquisição de dados é exatamente o que as palavras significam. Dados, ou informações, são coletadas por diversos sensores posicionados no carro para uma análise mais precisa do que está acontecendo no momento da sua utilização. Somente a aquisição de dados não resolve e nem soma nada, a não ser aos custos, à performance do carro. É necessário observar o carro na pista, interpretar os dados e, juntamente com o feedback do piloto, verificar as causas de um possível problema, ou definir que caminho traçar com o desenvolvimento do carro, por exemplo.

Lucas Vidal
Acima há um exemplo de arquivo de dados, aberto no programa de análise de dados da Pro Tune, chamado de Analyzer. O autódromo em que foram gravadas as informações foi o de Tarumã, no Rio Grande do Sul, e na tela é possível ver dois canais de informação, o de velocidade e o de rotação do motor, além de um mapa do circuito abaixo e à direita na imagem. A grande maioria dos carros de corrida semi-profissionais acaba coletando informações dos sensores que já estão presentes no carro, como por exemplo o TPS e o de pressão de óleo do motor. Isso acontece pois equipar o carro com outros sensores, por exemplo uma célula de carga no amortecedor ou um sensor de pressão do ar em uma asa, é mais caro e não é visto como um investimento pela equipe, visto que ter a informação somente pelo fato de possui-la, sem utilizar aquilo para a construção de um caminho até um objetivo final, é gastar dinheiro a toa, e muitas vezes a equipe não possui conhecimento para utilizar aquela informação, ou não pode utilizá-la por regulamento. Antigamente, um datalogger, como são chamados esses dispositivos que armazenam a informação dos sensores, era simplesmente um módulo eletrônico pequeno. Hoje, a grande maioria dos dataloggers é incorporado à painéis eletrônicos, e são chamados dashloggers. No caso do curso da Fórmula Inter, a maioria dos carros eram equipados com dashloggers Pro Tune TDL 3.2", e alguns outros com o TDL 4.3", como na foto abaixo. Em ambos os casos, eles registravam informações dos sensores do motor e de um acelerômetro presente no próprio dashlogger.
Pro Tune

O CURSO DA FÓRMULA INTER

O curso sobre aquisição e interpretação de dados da Fórmula Inter foi ministrado pelo Cezar Tadau, aluno da FEI que deve se formar logo menos e que está no projeto da Fórmula Inter desde o início da história toda. Foram dois finais de semana de curso. No primeiro final de semana houve uma aula teórica no sábado, onde ele apresentou o programa e um mínimo do que é aquisição de dados. Além disso, ele deu as diretrizes para o próximo final de semana, e sobre o que nós podíamos e não podíamos fazer com os dados. Por exemplo, eu não posso divulgar os dados aqui, não posso compartilhar os arquivos e nem postar imagens dos gráficos referentes à etapa em que fiz o curso. Não assinamos nenhum termo de confidencialidade, mas por questão de ética não o farei. No entanto, mais a frente na postagem vou discorrer sobre o que aconteceu com o carro pelo qual estava responsável, quais foram as consequências e o que eu tirei desses acontecimentos. No final de semana de corrida chegamos no autódromo às seis horas da manhã na sexta-feira. Não fizemos grande coisa até logo antes das oito e pouco, horário do primeiro treino livre. Dividimos os carros entre os participantes do curso e eu acabei ficando responsável pelo carro do Alexandre Galassi, da foto abaixo.

Fórmula Inter
A rotina do engenheiro de pista na Fórmula Inter era a seguinte: Limpar o carro, checar sensores vitais do motor, conferir freios, embreagem, calibragem do pneu, combustível, calibrar o acelerômetro, amarrar o piloto, fazer o warm up do carro e ajudar no que estivesse acontecendo ao redor antes dos treinos. Após os treinos, deveríamos puxar os dados do dashlogger e interpretá-los com base no que vimos do carro e ouvimos do piloto. Segundo o Tadau, nós, os engenheiros de pista, receberíamos uma folha, uma espécie de checklist, na qual deveríamos reportar os acontecimentos dos treinos e a situação dos carros pré-pista. Para esse primeiro treino não recebemos nada, e eu não poderia ter ficado mais perdido. Esqueci das coisas que eram minha responsabilidade, consegui checar os sensores vitais, amarrar o piloto e checar a pressão dos pneus junto com um dos mecânicos, mas o resto da lista passou batido. Para o segundo treino, tratei de ficar mais esperto, prestar atenção nos locais das ferramentas e principalmente de ficar ligado no relógio.

Motonline
A sexta-feira estava chuvosa e bastante fria. No primeiro treino, o carro #06, do qual eu era o engenheiro responsável, encostou com o piloto dizendo que o carro não estava rendendo nas retas, por faltar pouco tempo ele decidiu entrar para os boxes e esperar o segundo treino. Puxei os dados, comparamos com outro carro e segundo o chefe dos mecânicos e o próprio Tadau, não tinha nada de errado com o motor. Passei isso ao piloto e preparei o carro para o segundo treino, desta vez conforme o checklist mandava, sem deixar nenhum item de fora. O carro #06 saiu para o segundo treino e de longe, ali dos boxes mesmo, pudemos ver na subida do laranjinha uma faixa de óleo na pista molhada, como na imagem acima. O piloto entrou para os boxes por que ele percebeu que a temperatura estava 15° mais baixa do que deveria estar. Quando ele encostou nos boxes, colocamos um pedaço de papelão na entrada de ar para subir um pouco a temperatura, e ali vi que tinha bastante óleo na parte de cima do difusor dele, mas achamos que era de outro carro. Ele ficou na pista quase até o final do treino, quando encostou novamente e vimos que ele tinha encharcado o carro que vinha atrás de óleo, além dele mesmo. Quando levantamos o carro percebemos que tinha um vazamento muito grande na lateral traseira esquerda. Os mecânicos desmontaram aquela parte do carro e viram que um sensor de pressão de óleo tinha quebrado, com o vazamento se iniciando ali. Tiraram o sensor do circuito, reconectaram as mangueiras, montaram o carro de novo e deixaram-no pronto para a classificação, que ocorreria no sábado. Cabe lembrar aqui que eram dois sensores de óleo, um para a injeção Pro Tune PR440 e outro para o dashlogger. Fiquei sem informação de pressão de óleo, mas a injeção continuava recebendo as informações e funcionando normalmente. Na foto abaixo é possível ver o carro #06 no momento em que os mecânicos checavam o vazamento.

Fórmula Inter
Enquanto os mecânicos terminavam de colocar o motor de volta no carro, aproveitei para puxar os dados do dashlogger. Não havia dados para auxiliar o piloto em um acerto ou talvez indicar onde ele poderia ganhar algum tempo, a única coisa útil que os dados nos forneciam era o momento exato em que o sensor de óleo parou de funcionar. O motor foi colocado no carro, ligado e testado. Parecia tudo dentro dos conformes, já era umas seis da tarde, e eu fiquei mais um pouquinho ali mas logo depois fui embora, acredito que umas sete e pouco. No sábado, a classificação estava marcada para 14h30 se não me engano, e o pessoal pediu pra chegarmos lá às oito da manhã. Eu me atrasei e acabei chegando lá 9h30. De quando cheguei até umas 11h30 não fizemos muita coisa. Se não há um problema, o box é um lugar bem calmo. Perto das 13h30 eu já tinha conferido todos os parâmetros no checklist duas vezes, e fiquei esperando a largada do treino classificatório. Pedi para o piloto ficar mais tempo na pista para termos mais dados para analisar, ele concordou e ficou quase até o final do treino. A classificação foi rápida, e o carro #06 tomou 4 segundos do pole. Várias vezes vi o piloto travando a roda no esse depois do laranjinha, e quando ele encostou o carro me disse que estava com o balanço de freio todo para trás e ainda assim travava roda em curvas para a direita. Antes que eu pudesse chegar a qualquer conclusão, o Artur Bragantini, um dos coachs, ou técnicos, da categoria, cravou o problema, a carga em cada roda não estava bem distribuída. Dito e feito. Depois de alguma discussão, o Sr. José Minelli, construtor de carros de corrida de longa data e parte do corpo técnico da categoria, decidiu colocar o carro #06 na balança para verificar a carga em cada canto, como pode ser observado na imagem abaixo.

Lucas Vidal
O carro fez dois treinos livres e um treino classificatório com uma diferença de 40 kg entre o lado esquerdo e o lado direito. Em curvas para a direita, por conta das transferências de carga, a roda dianteira direita ficava com menos carga ainda, e quando se tentava frear, ela era bloqueada. Além disso, na traseira ocorria o contrário, a roda direita era a que estava com maior carga, o que deixava o carro bastante ruim de guiar. Isso ficou evidente no treino classificatório pois o tempo já estava seco. Nos dois treinos livres, por causa da chuva, as transferências de carga foram amenizadas, e no meio de todo o vazamento de óleo, o piloto pode não ter percebido esse comportamento estranho do carro. Enquanto o carro tinha suas cargas equilibradas, aproveitei para puxar os dados da classificação e analisar junto com o piloto. Até aqui, os problemas encontrados no carro #06 poderiam ter sido resolvidos sem nenhum tipo de aquisição de dados, somente com a experiência. No entanto, conversando com o piloto, me lembrando do que tinha visto na pista e analisando os dados, conseguimos verificar, em vários pontos da pista, situações em que o piloto estava dando o máximo dele, mas o carro estava aquém do limite de projeto. Em curvas para a direita ficava evidente que  a falta de equilíbrio prejudicava demais a performance. Um exemplo disso, na subida para o laranjinha, com o acelerador aberto ao máximo, o carro #06 era 15 km/h mais lento do que os ponteiros. Outro exemplo, na saída da curva do sol, o carro #06 chegava a estar 5 km/h mais rápido do que os ponteiros, e chegava no final da reta oposta 7 km/h mais lento.

Fórmula Inter
O exemplo do laranjinha deixa claro que o problema tinha a ver com o desequilíbrio das cargas, pois é uma curva. O da reta oposta não. Em uma reta não há transferências de carga laterais, somente longitudinais, então o desequilíbrio não deveria ser um problema tão grande para, em carros iguais, dar 12 km/h de diferença de velocidade. No momento em que juntei essas informações, fui atrás do Tadau para ver se poderia ser alguma coisa no motor do carro #06. Analisamos os gráficos juntos e ele disse que poderia ser alguma coisa pequena, mencionando que os dois motores desenvolviam as rotações da mesma maneira na maioria das situações, a não ser na reta oposta. Os mecânicos desmontaram algumas partes do motor, checaram as peças, transmissão e não encontraram nada. Eu não tinha ideia também do que poderia estar errado no motor, então comecei a pensar o que poderia estar entre o motor e as rodas que poderia sofrer com o desequilíbrio e causar uma perda de performance. Olhando para a caixa de câmbio me lembrei que o diferencial poderia causar alguma coisa parecida, principalmente se fosse aberto. Fui atrás do Tadau, expliquei o que estava pensando, ele disse que achava que não tinha a ver com o diferencial, mas pediu pra eu procurar o Sr. José Minelli, por que ele não se lembrava se o diferencial era aberto ou de deslizamento limitado. Seu Minelli me disse que era diferencial de carro de rua, aberto, e que ele não sabia se tinha influência ou não neste caso. O carro #06 já estava equilibrado e pronto para dormir, assim, decidi ir para casa pois o cansaço já era grande e minha dúvida não ia ser esclarecida naquele dia. No domingo, fiz e refiz o checklist e esperei a corrida começar. Na foto acima, estou arrumando os cintos do carro pela quarta ou quinta vez, acredito. A corrida começou, o carro #06 parecia bem melhor, mais equilibrado e o piloto estava confiante o suficiente para fazer uma prova interessante, arriscando ultrapassagens e tudo. No entanto, a pista estava úmida e eu não pude ficar com os logs (arquivos de dados) da corrida. Assim, não tive como sanar minha dúvida ali, não consegui ver como foi o desempenho na subida do laranjinha e na reta oposta. Até tentei tirar alguma coisa do piloto, mas ele disse que não sentiu muita diferença do carro dos treinos para o carro da corrida. Acabei voltando para casa logo depois que a corrida acabou, e assim se encerrou o curso.

Fórmula Inter


DIFERENCIAL E CAPACIDADE DE TRAÇÃO

Como escrevi no tópico anterior, para mim, além de algum pequeno problema no motor, a capacidade de tração do carro estava comprometida por causa do diferencial aberto e do desequilíbrio de cargas nos pneus. Como não tive acesso aos dados da corrida, fiquei com a dúvida se o meu raciocínio tinha algum sentido. Antes de explicar este raciocínio, proponho aos que têm alguma dúvida sobre como diferenciais funcionam de lerem esta postagem do FlatOut.

Wikiwand
No carro da Fórmula Inter, o torque é dividido igualmente para as duas rodas, pois as engrenagens planetárias têm o mesmo tamanho, o mesmo número de dentes e o diferencial é aberto. A força que o pneu pode transmitir ao solo, e consequentemente, movimentar o carro, é este torque dividido pelo raio do pneu. Acontece que esta força, oriunda do torque do motor, só vai movimentar o carro enquanto o pneu conseguir transmitir isso ao solo por meio da aderência. Esta força de aderência, ou atrito, é proporcional à força vertical agindo no pneu. Quanto maior for essa força vertical, maior será a força de atrito. No caso do carro #06, o pneu traseiro esquerdo era o pneu com menos força vertical (lembram dos 40 kg de diferença?), assim, se o torque enviado às duas rodas é igual, o pneu do lado esquerdo destracionaria antes do pneu do lado direito, o que poderia causar uma perda de performance, pois quando o pneu derrapa o carro não é movimentado para a frente tudo o que poderia ser, e a tendência é que o piloto segure o acelerador para que o carro pare de destracionar e vá para a frente. Em outras palavras, o pneu esquerdo limitaria o conjunto. Isso foi o que eu pensei quando olhei para a caixa de câmbio e aquela diferença de velocidade do carro #06 para os ponteiros na reta oposta. O que eu não pensei na hora, e o que nem o Tadau e nem o Seu Minelli perceberam, é que a resposta para a minha pergunta estava no próprio conceito inicial da minha suposição. Esse desequilíbrio nas cargas verticais só afetaria a performance se o torque do motor fosse o suficiente para extrapolar o limite de aderência. Não tenho a curva de torque do motor do F-Inter MG-15, que é um Ford Duratec 2L. No entanto, tenho uma curva de torque de um Formula Ford genérico, que tem uma preparação muito parecida com a do MG-15, e níveis de potência e torque similares. Abaixo é possível ver esta curva de torque.

OptimumG

No início da reta oposta, o carro #06 estava a aproximadamente 153 km/h, e seu motor estava por volta das 5450 rpm. O tamanho dos pneus traseiros utilizados na categoria são 265-540 VR13, o que nos dá um raio de 0,270 m, e uma relação de transmissão próxima de 3,63:1 do motor para as rodas. Supondo que a curva de torque seja a mesma do Fórmula Ford genérico, estariam chegando às rodas 689 Nm de torque. Dividindo isso pelo diferencial e pelo raio do pneu, temos 1276 N de força agindo no contato do pneu com o asfalto. Supondo que a distribuição de peso seja de 45%-55% e supondo que o peso do carro com o piloto e combustível seja de 590 kg, teríamos 1592 N em cada pneu traseiro. O pneu utilizado é um Pirelli P Zero de composto duro, podemos assumir um valor de coeficiente de atrito de 1,1, o que nos daria uma capacidade de tração de 1751 N por pneu. Além da carga estática, teríamos a transferência de carga devido à aceleração e também a carga aerodinâmica, o que só fariam aumentar a capacidade de tração. Os valores são aproximações e várias suposições foram feitas, mas podemos perceber que a capacidade de tração é maior do que a capacidade do motor fornecer torque, o que acaba respondendo minha pergunta, o diferencial, neste caso, não influenciou em nada na performance, e havia sim algo de errado com o motor do carro #06. Extrapolando um pouco a análise, 40 kg são 392 N em termos de força, mesmo subtraindo isto dos 1751 N de capacidade normal de tração, ainda teríamos 83 N de aderência, novamente, sem contar com a transferência de carga e a carga aerodinâmica, que só fariam esse número crescer. Se tivéssemos um pneu pior, por exemplo um pneu de rua com 0,8 de coeficiente de atrito, esses 40 kg de diferença se fariam muito mais importantes e poderiam ocasionar a perda de performance que tinha pensado, especialmente se não houvessem aparatos aerodinâmicos. Um último comentário sobre esta ideia que tive, quando a pista estava úmida, o coeficiente de atrito dos pneus de chuva pode ter baixado um pouco, e talvez algo parecido com o que descrevi poderia acontecer, mas o piloto não se queixou de nada, e um destracionamento por desequilíbrio das cargas poderia muito bem ter sido disfarçado pelo problema de óleo na pista.

A OPERAÇÃO DE PISTA NA FÓRMULA INTER


Fórmula Inter
Escrevi há um tempo atrás uma análise do carro utilizado na Fórmula Inter. Naquela postagem, comento que a categoria é uma das mais organizadas do automobilismo nacional. Se considerarmos somente o campeonato paulista, ela é, de longe, a mais profissional e organizada. Depois deste curso e de ter visto as coisas do lado de dentro, continuo achando a mesma coisa. No entanto, vi muita coisa que consideraria uma oportunidade de melhoria. O projeto da categoria não veio do nada, a família Galassi teve uma experiência na Road To Indy, e aqui no Brasil com a F1600, antes de resolverem fazer as coisas por conta própria. Em questão de administração, marketing e publicidade, é um negócio bem feito, bem pensado e bem executado. O Marcos Galassi sabe que domina essas áreas bem, assim, para as áreas que não domina, chamou gente que faz um bom trabalho, como o Seu Minelli, o Artur Bragantini, Luciano Zangirolami, o próprio Tadau e o Edu, que é chefe dos mecânicos. O que eu vi que pode ser melhorado e dar menos dor de cabeça para todos, além de causar menos em termos de estresse e noites mal dormidas, é na parte de organização dos mecânicos e preparação dos carros.

Rodrigo Ruiz
Não é uma questão de falta de conhecimento técnico ou de falta de experiência, é realmente só uma questão de organização. Os mecânicos não tinham um checklist como nós tínhamos, e a cada sessão cada um fazia uma tarefa diferente. Novamente, todos os mecânicos estavam realmente dando o sangue e tinham conhecimento do que estavam fazendo, mas as coisas poderiam ser melhores se fossem mais automatizadas. Por exemplo, eu organizaria a equipe de modo que um mecânico seria responsável somente por um carro, realizando juntamente com o engenheiro todos os preparativos necessários. Se o número de mecânicos fosse insuficiente para isso, pegaria um grupo de mecânicos e deixaria cada um responsável somente por uma tarefa, no máximo duas, em todos os carros. Por exemplo, um mecânico seria responsável por sangrar os freios e embreagem, e o outro seria responsável pela calibração dos pneus. Acredito que definir as tarefas e não mudá-las de treino para treino acabaria deixando os mecânicos mais focados e rápidos. Além dessa divisão dos mecânicos, manteria uma equipe de dois ou três mecânicos para tarefas emergenciais, como por exemplo, encontrar um vazamento de óleo e corrigi-lo. Para finalizar o assunto da operação de pista, acredito que uma preparação mais extensa dos carros seja necessária para uma boa prova e para que os pilotos tenham sempre o melhor equipamento possível em mãos. O balanceamento das cargas em cada roda deveria ser feito antes de toda sessão de pista, junto com os outros parâmetros do checklist. Eu também faria, ou conferiria, o alinhamento das rodas antes de toda sessão. No momento atual, os carros saem com um acerto padrão para todos os pilotos, mas no futuro a tendência é que cada carro saia com seu acerto próprio, então a divisão que mencionei acima, de um mecânico por carro, se fará mais necessária ainda, e tudo isso deverá ser registrado em folhas ou arquivos eletrônicos para que não se perca esses dados e para que o desenvolvimento de cada carro possa ser sólido e não meramente um golpe de sorte.

CONCLUSÃO


Fórmula Inter
O curso em si não tinha muita bagagem teórica e não me acrescentou muito conhecimento sobre como um carro de corridas funciona, não havia mistério no assunto do curso. O que eu não sabia, consegui aprender e relacionar com o que já sabia de maneira rápida. O que eu gostei, e muito, foi de ter tido a oportunidade de analisar as coisas do lado de dentro, e de verificar possíveis soluções para problemas reais, sair um pouco da teoria. O que me atrai nos carros de corrida é a questão do desenvolvimento, do projeto, de ver as coisas sendo postas à prova e de tentar entender aquilo do ponto de vista da engenharia, como aconteceu com a ideia do diferencial descrita na postagem. Não fiz parte do desenvolvimento do carro, mas estudei-o a fundo, descobri que o que é importante no projeto não foi feito aqui, mas foi copiado de uma boa base, e que de certa maneira, todos os anos estudando engenharia e quebrando a cabeça para entender a enorme quantidade de variáveis que compõem um projeto automobilístico não pode simplesmente ser substituída por sucessões de tentativa e erro ao longo de 20, ou 30 anos.

Rodrigo Ruiz

Além da questão técnica, confirmei o que já vinha sentindo e observando em outras experiências que tive na vida, não é possível ser somente um especialista, não dá pra ter somente um conhecimento técnico grande, e não ter organização, disciplina e liderança. Na minha opinião, falta organização no chão do box, na operação de pista. Pode parecer besteira ou menos importante do que o conhecimento técnico, mas, como já escrevi aqui antes, o que faz alguém, ou um empreendimento ser bem sucedido, é o melhor uso dos recursos disponíveis, e não sou só eu que digo isso, Claude Rouelle também, para citar um cara do meio. É isso aí, se chegaram até aqui, agradeço a leitura e até a próxima postagem!
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quarta-feira, 7 de junho de 2017

Análise Técnica - Desafio Puma

LoopOne Media
Há um tempo atrás houve um alvoroço entre os entusiastas sobre o retorno da Puma. O caminho natural seria fazer algo baseado em carros leves e bons de chão, como os Lotus Elise e Lobini H1. No entanto, decidiram voltar com um protótipo de corrida, para depois, talvez, produzir carros de rua. Ao longo dos parágrafos abaixo, esmiuçaremos alguns detalhes do protótipo da versão de corrida, visto que não há nada concreto sobre o carro de rua até o presente momento.

O RETORNO E OS ENVOLVIDOS

Costumam dizer que uma andorinha só não faz verão. No caso da Puma, como está detalhado no site dela, a ideia começou com um pequeno grupo de amigos, e depois foi crescendo com a ajuda de alguns colaboradores. A entrevista que o pessoal da Auto Super fez com alguns desses envolvidos pode ser assistida no vídeo abaixo.


Quem desenvolveu o carro de corrida, no entanto, não foi ninguém dos que estão no vídeo. Quem construiu o chassis do protótipo foi o Peter Willian Januário, da PW1, a empresa que faz os carros utilizados na Spyder Race. Esses carros tem sua origem no Aldee Spyder e são fabricados há bastante tempo. Quem desenhou a carroceria foi o Du Oliveira, do blog irmãododécio. A PW1 não cuida mais do desenvolvimento do carro, agora quem faz isso é o pessoal da Nunes Off-Road e da MS Preparações, ambos de Itatinga, cidade onde mora um dos fundadores desta nova etapa da Puma, e onde fica o protótipo de corrida.

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O CHASSIS DO PROTÓTIPO DE CORRIDA

O Puma P052, como está sendo chamado o protótipo, é praticamente o mesmo carro que os Spyder, no que se refere à parte mecânica. Não houve projeto de chassis e suspensão específico para ele. O que ocorreu foi o seguinte, pegou-se um Spyder, tirou-se as estruturas laterais, aumentou-se o habitáculo, adaptou-se os cubos de roda e as mangas de eixo para as rodas de 18", e modificou-se a parte traseira para acomodar o motor na posição transversal (nos Spyder o motor é longitudinal). O chassis do Puma pode ser visto abaixo.

Puma
Tanto o Puma quanto o Spyder sofrem os mesmos problemas em relação à fixação das bandejas de suspensão e desenho do chassis. Como são muito parecidos, é possível prever que o Puma será mais lento, pois tem maior massa, devido ao chassis ligeiramente maior, e um maior momento polar de inércia, que é, em palavras mais fáceis, peso menos centralizado no carro, também devido ao chassis mais largo. Os suportes de fixação das bandejas e amortecedores dianteiros estão desalinhados em relação à direção das forças de reação, que podem ser de frenagem ou laterais. Isso acaba gerando esforços cortantes e momentos fletores, que geralmente são fontes das maiores tensões presentes na estrutura. Abaixo é possível observar o chassis do Spyder.

http://gauchodeendurance.blogspot.com.br
Como pode ser observado nas fotos do chassis, tubos de seção retangular e tubos de seção circular são utilizados. Diferentes partes do chassis reagirão aos esforços internos solicitantes de diferentes formas. Dependendo do tipo de esforço a ser reagido, um tipo de seção vai ser melhor. Se o esforço em questão for um momento fletor, a seção retangular, devido ao seu momento resistente a flexão maior, será melhor. Se o esforço em questão for momento torsor, a seção circular será melhor, pois sua deformação, apesar de ser maior, será menos prejudicial na questão dos deslocamentos. Nessa situação, a seção retangular vira um losango, com pontos concentradores de tensão, o que não é bom. Em uma estrutura tubular como é a do P052, ou um pórtico espacial, como também é chamado esse tipo de estrutura, é interessante ter nós bem definidos e bem localizados para que os esforços oriundos da utilização da estrutura possam ser reagidos da melhor forma, isto é, com a menor deformação e menor massa possíveis no caso do Puma. A fixação da bandeja superior dianteira é um mau exemplo em atender este tipo de critério de projeto, visto que não está alinhada com nenhum nó. Um bom exemplo de chassis triangulado e com nós alinhados é o chassis da Stock Car, que pode ser visto na foto abaixo.

Racecar Engineering

SUSPENSÃO DIANTEIRA

Puma
A suspensão dianteira tem o mesmo arranjo da suspensão do Spyder. Esse tipo de suspensão foi bastante utilizado nos F1 da década de 1960 e 1970, mas caiu em desuso quando descobriram que poderiam utilizar pushrods/pullrods para obter o mesmo efeito de multiplicação de movimento. Em relação à geometria de suspensão, pode-se observar que a disposição das bandejas provê ganho de cambagem negativa na compressão. Também pode-se observar que os pontos de articulação das bandejas estão em planos diferentes dos pontos de articulação da barra de direção. Essa diferença causará esterçamento induzido. Na fixação da bandeja inferior ao chassis, são utilizados terminais rotulares. Aqui temos um caso curioso de uso errado e uso correto dos terminais rotulares na mesma bandeja. Os terminais rotulares são projetados para serem utilizados em tração e compressão. Se houver momentos fletores e esforços cortantes, o desenho da rosca age como um concentrador de tensões, o que pode levar a trincas e até fissuras totais. Assim, o uso de terminais rotulares deve se limitar a certas fixações de um sistema de suspensão.

Puma
O erro mais comum é colocá-los na ponta das bandejas, fixando no cubo de roda, o que os coloca em flexão devido aos esforços de frenagem e da compressão e distensão da suspensão. O terminal rotular da bandeja inferior localizado na perna dianteira vai sofrer flexão e os efeitos mencionados nos parágrafos acima. Já na perna traseira da bandeja, o terminal vai sofrer esforços de tração e compressão. Para fechar a análise da suspensão dianteira, decidi comentar sobre a posição das fixações no cubo de roda. As fixações, tanto na bandeja superior quanto na inferior, estão longe da borda do aro das rodas. As rodas utilizadas nos Spyder são de 13". Este é o motivo das bandejas estarem tão próximas ao centro da roda, para não rasparem nessas rodas menores. Como o Puma utiliza rodas de 18", sobrou espaço.

SUSPENSÃO TRASEIRA

Puma
Na foto acima pode-se observar a suspensão traseira. Como a suspensão dianteira, esse arranjo de suspensão não é muito comum. Não dá para colocar esse arranjo em uma categoria, como SLA ou McPherson. A bandeja inferior tem um desenho que reage às forças de frenagem e aceleração diretamente em sua estrutura, utiliza terminais rotulares nas fixações ao chassis e não os coloca em flexão. Já na bandeja superior há bastante possibilidade de melhoria. A bandeja tem um desenho bem diferente, que não favorece à reação das forças diretamente na estrutura. Isso causa efeitos de flexão e a introdução de um momento fletor que solicita bastante a estrutura, o que pode deformá-la severamente. Além disso, os terminais estão em flexão.

COMPORTAMENTO DO CARRO

Sendo o objetivo o menor tempo de volta possível, fica implícito que o carro deve percorrer a pista na maior velocidade possível. Em curvas, isso significa suportar a maior aceleração lateral possível. Isso é alcançado utilizando a capacidade do carro da maneira mais eficiente, ou seja, sem sobrecarregar pneus, pois são eles que podem fornecer a maior aceleração lateral possível, implicando no menor tempo de volta. Como não sobrecarregar os pneus? Diminuindo as transferências de carga. Se o carro já chegou nos limites de projeto para a redução da transferência de carga, o ponto a ser focado é o comportamento do carro no limite. Isso implica em ajustar o carro para ter um comportamento previsível para o condutor.

LoopOne Media

Os centros de rolagem das suspensões do P052 não são os mais previsíveis. O  centro de rolagem traseiro se situa no solo, e o dianteiro acima dele. O CG está acima dos dois, o que indica que o momento de rolagem traseiro será maior do que o dianteiro, contribuindo para o carro ter um comportamento sobre-esterçante no limite extremo. Não há barras estabilizadoras, nem na dianteira, nem na traseira. Sem barras estabilizadoras, é necessário utilizar molas muito mais rígidas para controlar o movimento do chassis e da suspensão, o que é prejudicial para o contato entre o pneu e a pista.

LoopOne Media
Não houve uma preocupação em desenvolver o chassis em conjunto com a carroceria, e também não houve uma preocupação em casar a dinâmica mecânica do carro com a aerodinâmica dele. O carro pode ser projetado pensando somente nas interações mecânicas, atrito entre os pneus e o solo, geometria puramente pensada para as transferências de carga, ou pensando em todas essas interações e também na interação com o ar. Nesse caso, os projetos de um assoalho plano, difusor, asas, splitters, teriam de ser feitos de forma que a rigidez das molas, posição dos centros de rolagem e geometria de suspensão e direção estivessem condizentes com isso. Não houve um projeto aerodinâmico do P052, essa asa das fotos foi comprada de algum fabricante sem um estudo do fluxo ao redor da carroceria. Não há um assoalho plano, difusor e um splitter ou até uma asa dianteira. Se vai haver uma asa traseira, é necessário que existam aparatos aerodinâmicos na frente do veículo, de forma a equilibrar a posição do Centro de Pressão Aerodinâmica com a do Centro de Gravidade. Essa falta de projeto aerodinâmico pode fazer com que a asa traseira mais atrapalhe do que ajude, o carro pode sair de frente em curvas de alta e sair de traseira em curvas de baixa.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Marinangelo
Sendo honesto, não gosto do projeto do carro. Não gosto do design da carroceria, não gosto do projeto do chassis e suspensão, e não acho que o dinheiro investido neste protótipo tenha sido bem aproveitado. Acredito que queiram fazer uma versão de rua para poder mitigar este enorme gasto, mas acho difícil agradar clientes com o nível de fabricação mostrado. Algumas coisas não são problema para um carro de corrida, mas clientes que queiram comprar um novo Puma vão querer que ele tenha pelo menos a qualidade de um carro compacto-médio, o que é extremamente difícil de se obter da forma que se fez este protótipo de corrida. A marca Puma é muito forte e lembrada por muitos brasileiros, inclusive quem tem muito dinheiro para investir em ideias extravagantes como criar um carro do zero. A falta de investidores pode ser atribuída à crise econômica que o país vive, mas também à falta de um plano de negócios claro, um produto melhor e objetivos bem definidos. Gente com muito dinheiro gosta de coisas previsíveis, embora muitas vezes eles não sejam.

Marinangelo
Na minha opinião, o design do Marinangelo, presente na duas fotos deste tópico, é bem mais harmonioso e remete mais ao Puma original. Se eu fosse projetar um novo Puma, este seria o design escolhido. Em relação ao planejamento e parte mecânica, teria feito tudo diferente. Primeiro faria um estudo ergonômico, posição dos bancos, distância dos pedais, distância da manopla, enfim, definiria como seria o layout interno do carro. Depois definiria os pontos de fixação do motor, câmbio e suspensão. Aí partiria para um primeiro esboço do chassis, depois para um dimensionamento analítico e depois para um por elementos finitos. Essas etapas finalizadas, partiria para os desenhos de fabricação e definição de tolerâncias. Com os desenhos de fabricação finalizados em mãos, começaria a pensar no gabarito para a construção do chassis. Com o chassis pronto, instalaria o motor e os periféricos. A partir daí teríamos um carro funcionando. O que faltaria seria a carroceria, que já teria sido pensada, desenhada, e poderia ter sido fabricada em conjunto com o chassis. Com a carroceria pronta, começaria a testar o carro. É isso, se chegaram até aqui, agradeço a leitura e até a próxima postagem!
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quarta-feira, 12 de abril de 2017

Análise Técnica - Fórmula SAE

ETSEIB
Todas as postagens de análises técnicas até o presente momento foram sobre carros de verdade, produzidos por empresas ou equipes com experiência no automobilismo. Esta postagem será sobre carros do programa estudantil Fórmula SAE, organizado pela Sociedade dos Engenheiros Automobilísticos (SAE em inglês).

SAE
Meu intuito não é explicar em detalhes a competição (aos que quiserem uma explicação, recomendo este link aqui) e nem me aprofundar em um só carro.

UFMG
Fazendo um breve resumo da história, cada equipe de FSAE deve projetar um carro para ser usado em eventos de autocross, a partir de um regulamento único. O projeto e o carro construído são julgados em diversas categorias, custos, projeto técnico, modelo de negócios (sim, é preciso pensar em como e por que os clientes comprariam seu carro e não o da concorrência), e o desempenho do carro construído, afinal, o projeto pode ser bom, mas se a execução for ruim ou o carro tiver desempenho pior do que os outros, pontos serão perdidos. A maioria dos carros de FSAE tinham a cara da foto acima, agora a maioria tem a cara da foto abaixo. São bem parecidos em termos de tamanho, com exceção do pacote aerodinâmico.

ECPA
Ao contrário do que muitos falam e pensam, a Fórmula SAE não é automobilismo. É uma atividade acadêmica extracurricular bastante interessante, mas o intuito é ser uma via de aplicação e descobrimento de conhecimentos de engenharia, não um campeonato de esporte a motor. Vou escrever sobre três assuntos, suspensão, chassis e a parte aerodinâmica. Se alguém já leu as outras postagens do blog, sabe que escrevo bastante sobre chassis e suspensão, no entanto, dessa vez também vou discutir os pacotes aerodinâmicos e soluções criadas pelas equipes.

SUSPENSÃO E O COMPORTAMENTO DINÂMICO

Um carro ideal de FSAE deve ter um comportamento dinâmico exemplar, ser ágil, mudar de direção rapidamente e se comunicar com o condutor de forma previsível. O projeto inteiro é responsável por isso, mas a suspensão e os pneus têm a maior responsabilidade nesse assunto.


Os carros de FSAE têm esse jeitão meio estranho por causa das provas em pista, o skidpad, autocross e enduro. São provas realizadas em circuitos com curvas fechadas, retas pequenas e pouca largura de pista. As características das provas dinâmicas acabam ditando as medidas dos carros, próximas da mínima por regulamento no caso do entre eixos e da máxima permitida no caso das bitolas, salvo alguma mudança para ajudar a equilibrar a divisão do conjugado de rolagem. Isso é feito porque com um entre eixos diminuto o carro tende a ter um momento polar de inércia menor, o que quer dizer que ele gira mais rápido em seu próprio eixo, sendo mais fácil de contornar um circuito travado (não é só benefício, o carro fica mais arisco e requer um acerto de suspensão ou um piloto condizente).

Petr Magera
Para que o carro seja previsível, é interessante manter os centros de rolagem acima ou abaixo do solo durante toda a variação de curso de suspensão e projetar a geometria de direção de forma que ela tenha um scrub radius razoável, que informe o que está acontecendo com os pneus, mas que não seja excessivamente pesado. Ganho de cambagem negativa na compressão, caster positivo, ângulo do pino mestre não muito pronunciado e controle adequado de convergência também são desejáveis. Em relação a famosa geometria de Ackermann, definir se vai ser pró, anti ou ideal depende completamente do pneu e da velocidade das transferências de carga. Particularmente, eu projetaria um sistema de direção com uma geometria próxima da ideal e ajustaria o resto com a convergência ou divergência estática.

Em questão de geometria é mais ou menos essa a receita do bolo. Claro, se os dados de performance dos pneus estiverem disponíveis, aí é possível determinar a geometria que mais consegue extrair performance do pneu, no entanto, não é fácil conseguir estes dados com os fabricantes. Existe um grupo do qual as equipes podem fazer parte e no qual são compartilhadas curvas de performance de vários pneus comumente utilizados na competição, como os da Hoosier, por exemplo, e os experimentos e dados foram encabeçados e obtidos pelo Milliken e equipe, o cara do livro Race Car Vehicle Dynamics, que é ótima leitura para os interessados.

Zane Adams
Se fizermos alguns experimentos e estudarmos algumas equações de dinâmica longitudinal e lateral, veremos que quanto maior forem as bitolas e o entre eixos, menores serão as transferências de carga, consequentemente as cargas verticais se mantém as mesmas nos pneus, eles trabalham no mesmo ângulo de deriva e produzem a maior força lateral possível, o que é o sonho de qualquer um que projete um carro pensando no seu comportamento em curvas. O que acontece é que tal carro é impossível de se fabricar, então, como em muitos outros casos na engenharia, é necessário equilibrar as variáveis de interesse para atingir um objetivo final. Se o entre eixos é pequeno demais em relação às bitolas, uma suspensão com geometria anti-mergulho e anti-elevação pode ser interessante para que não haja muito movimento do chassis em acelerações e frenagens.

Berkeley
Sobre escolha do tipo de mecanismo de suspensão, push rod, pull rod, sla, tanto faz se for bem projetado. A vantagem dos mecanismos como pull e push rod é a possibilidade de conseguir trabalhar com molas menos rígidas e amortecedores com maior faixa de ajustes devido à multiplicação que ocorre no mecanismo, chamado de rocker ou bell crank em inglês. Sobre o tamanho das rodas e pneus, geralmente são utilizados dois tamanhos, 10" ou 13" de aro, com pneus condizentes. Qual é melhor? Depende de algumas coisas, facilidade de encontrar rodas e pneus deste tamanho no mercado, custo delas, o tamanho dos discos de freio, pinças e o empacotamento dos braços da suspensão. Eu, particularmente, enxergo os pneus e rodas de 10" como uma vantagem, pois o carro acaba ficando mais baixo, têm menos arrasto pela área frontal menor e tem menos massa não-suspensa, no entanto, os braços da suspensão têm de ser projetados para caberem no aro e também para que não sofram maiores deformações devido às maiores forças as quais estarão sujeitos (a decomposição dos esforços acaba sendo menos favorável pois há menos espaço para reagi-los).

TU GRAZ
Os carros acima e abaixo foram feitos pela mesma equipe (quer dizer, a equipe é da mesma universidade, mas integrantes podem ter saído ou entrado). O carro da figura abaixo é mais antigo, nesta época as equipes não se importavam tanto com asas. Os pneus mais baixos do carro de cima casam com a aerodinâmica mais refinada e podem ter sido escolhidos por este motivo, ou pelos outros que comentei, ou ainda por outros que não comentei e  não conheço.

TU GRAZ
A última coisa que gostaria de falar sobre a suspensão é a parte de fixações. Em um projeto automobilístico é necessário pensar em um monte de coisas, cinemática, dinâmica, manufatura, custo, um monte de coisas mesmo. Uma coisa que geralmente passa despercebida, e é pouco valorizada, é a transmissão de esforços. Para projetar, prever comportamentos e estimar possíveis resultados, a engenharia usa modelos matemáticos que representam a realidade até certo ponto. Em uma estrutura tubular geralmente se dimensiona o tamanho, espessura e tipo de perfil a ser utilizado, mas pouco se diz e pouco se ensina sobre a transmissão de esforços através deste perfil. Um exemplo, se uma estrutura tubular soldada precisa transmitir os esforços de um tubo a outro, é necessário que haja um caminho que facilite isso, no caso chapas soldadas nas extremidades, como na foto abaixo.

Sport Compact Car
Além disso, o desenho deste caminho é extremamente importante, por exemplo, roscas não devem, em nenhuma instância, entrar em flexão. Estas coisas deveriam ser mais discutidas, há muitos erros de fixação e transmissão de esforços em vários carros, não só de FSAE. No entanto, como estamos falando de carros da FSAE, observem a foto abaixo.

Pat Clarke
A imagem acima é interessante por que é possível comentar alguns erros comuns em carros de FSAE através dela. Primeiro, as fixações das bandejas às mangas de eixo são feitas com terminais rotulares, popularmente conhecidos como balljoints ou uniballs (já comentei sobre eles em quase todas as outras postagens de análise técnica). Segundo, aquele braço para controle de convergência não vai controlar nada, é muito esbelto e vai deformar, deveria estar fixado mais próximo à borda da roda. Terceiro, se fizerem um esforço é possível ver que o rocker está fixado em um ponto sem nenhuma conexão com outros tubos, em um ponto que não é um nó, e, como já comentei em várias análises anteriormente, isso é péssimo para a distribuição de esforços, pois o tubo terá deformações muito maiores do que se estivesse em um nó, o que vai afetar todo o projeto cinemático da suspensão. Além das coisas comentadas, os suportes de fixação das bandejas no chassis estão tortos, o que prejudica a rigidez. Uma última foto para fechar o assunto:

Pat Clarke
Essa barra em cima da bandeja é um dos braços de direção do carro. Como podem perceber, ela não está no mesmo plano e não tem o mesmo comprimento dos tubos da bandeja, além de estar fixada de forma a revelar que o nível de falta de atenção e entendimento de quem a projetou é grande. Ocorrerá esterçamento induzido, além disso, as bandejas estão fixadas com os terminais rotulares em flexão. Esses erros são bastante comuns em carros de FSAE. Confesso que não consigo entender como esse tipo de coisa não é mais discutido entre as equipes, sendo que em grande parte das vezes uma quebra ocorre e deixa gente de fora da competição.

O CHASSIS

Como é possível ver em todas as fotos postadas até agora, os chassis de carros da FSAE são geralmente tubulares, de aço. Ainda é raro ver na FSAE Brasil chassis de fibra de carbono, mas nas competições da Alemanha, Reino Unido, EUA e Itália  é relativamente comum. Na minha opinião, chassis de fibra ou outros compósitos só deveriam ser feitos se a equipe já tem uma experiência com chassis tubulares, os chamados pórticos espaciais (spaceframe em inglês). Por quê? Pois o caminho das cargas não é nada claro em um chassis de fibra, assim, como ferramenta educacional, o chassis tubular é muito mais interessante. É possível ver onde as cargas são aplicadas e onde são reagidas, é possível identificar erros de projeto mais facilmente e a manufatura acaba sendo mais barata e menos complicada do que em um chassis de fibra.

ETH Zurich
O carro da foto acima é um exemplo de chassis de fibra de carbono. Como podem observar, a qualidade de construção e a beleza do carro são notáveis, no entanto, a equipe existe há 11 anos e conta com apoio de bons patrocinadores, como o grupo BMW. É esse tipo de estrutura de equipe que possibilita a construção (e entendimento) de um chassis de compósito. Equipes com 2, 3 anos de vida não têm a capacidade humana e experiência (ainda) para atuar nesse nível, isso sem contar o patrocínio.

Budapest University of Technology and Economics

Um bom exemplo de chassis tubular pode ser visto na imagem acima, também de um carro de FSAE. Já escrevi bastante sobre chassis tubulares, pórticos espaciais e bom/mau uso deste tipo de estrutura em diversas análises aqui no blog, recomendo aos interessados uma leitura das postagens do Puma, F-Inter e do Sandero RS. Particularmente, pela facilidade de fabricação e custo mais baixo, eu faria o chassis em aço 1020, com soldas TIG, tubos de seção redonda (ou circular, como quiser chamar), e todos os nós bem triangulados, talvez até com mais nós do que o chassis da imagem acima. Artigos interessantes sobre o assunto (e específicos sobre FSAE, mas não muito profundos) são os do Pat Clarke, seguem alguns links interessantes sobre chassis, erros de projeto mortais e sobre o básico do básico.

A AERODINÂMICA

Passados o chassis e a suspensão, chegou a hora da aerodinâmica. Vou escrever sobre os carros utilizados na competição de FSAE Brasil de 2016, simplesmente por que encontrei fotos deles e também por que consegui ver o modelo utilizado em 2016 pela faculdade na qual me formei ao vivo e a cores.

ECPA
Existem 3 dispositivos aerodinâmicos facilmente identificados em carros do tipo fórmula, a asa dianteira, o assoalho/difusor e a asa traseira. Na F1, as asas têm quantos elementos puderem ter, a carenagem é cheia de apêndices aerodinâmicos e o assoalho só não tem mais complexidade por que o regulamento é limitado. No entanto, na FSAE Brasil, a maioria dos carros não usa asas e nem aproveita o assoalho para gerar downforce, vide a foto acima do carro da UFRJ. Isso me trouxe uma dúvida, um carro de FSAE deve ter asas ou elas só atrapalham? Afinal, é mais arrasto e também mais peso para o carro. Esse tipo de pergunta só pode ser respondido com números, não tem outro jeito. Há um tempo atrás assisti o vídeo abaixo do canal Kyle.Drives, e descobri o software Optimum Lap, da OptimumG (se vocês gostam de dinâmica veicular, procurem mais sobre esses caras).


O software é um simulador de tempo de volta, e ajuda bastante a escolher se um carro, em um determinado circuito, vai se dar melhor com mais potência ou mais downforce, que é mais ou menos a mesma pergunta que eu fiz nos parágrafos anteriores. Pois então, usei o Optimum Lap para simular um carro de FSAE com e sem pacote aerodinâmico, além de simular também o carro sem pacote aerodinâmico porém com mais potência do que os outros dois. Abaixo está o gráfico de aceleração lateral no circuito de autocross utilizado na FSAE Alemã em 2012.
Lucas Vidal
Como os próprios desenvolvedores do programa e o Kyle nos informam, não conseguiremos valores absolutos de tempo de volta, no entanto, as variações de tempo entre duas frentes de trabalho, por exemplo, com e sem dispositivos aerodinâmicos, é bastante aceitável. Como pode ser observado, um carro de FSAE com pacote aerodinâmico é cerca de dois segundos e meio mais rápido do que um sem pacote, com a mesma potência. Além disso, o carro com o pacote aerodinâmico é 20 kg mais pesado. E quanto ao sem pacote porém com mais potência? Virou o mesmo tempo do que o sem pacote. Não adianta ter mais potência e mais torque se não dá pra aproveitá-los. Nesse tipo de pista, com este tipo de carro, é mais interessante ter asas do que um super motor, contrariando o que Il Commendatore Enzo Ferrari dizia em sua época, "a aerodinâmica é para os fracassados que não sabem fazer motores".

ECPA
Pode-se concluir então que carros sem pacote aerodinâmico, embora mais leves, não serão tão eficientes quanto um carro com asas. Os camaradas da UNIFEI aí de cima não seriam mais rápidos do que os da EESC-USP, logo nas primeiras fotos da postagem. No entanto, há muitas outras variáveis, como o piloto por exemplo. Voltando ao assunto deste tópico, a esmagadora maioria dos participantes tinha somente uma carenagem simples cobrindo a parte dianteira dos carros. Não é nada fácil fazer um pacote aerodinâmico eficiente, casá-lo com os outros sistemas do carro e mantê-lo controlado no orçamento, principalmente se quiserem (e sempre querem) usar fibra de carbono em tudo. No entanto, se alguém consegue colocar ordem na casa e fazer as contas certas, é possível e o carro, teoricamente, é mais rápido.

ECPA
Na foto acima pode-se observar, além do mesmo estilo de carro dos outros, que a posição de dirigir está bem estranha para um monoposto, o tronco do piloto está quase na vertical. Na minha opinião, de duas, uma: Ou o piloto é muito alto, ou o carro foi ergonomicamente mal projetado. Na foto abaixo pode-se observar que a posição de dirigir está melhor, com o piloto melhor posicionado.

ECPA
Não é só a posição de dirigir que se pode observar, este carro da EESC-USP tem os 3 dispositivos aerodinâmicos comuns que comentei parágrafos acima, asa dianteira, assoalho/difusor e asa traseira. Engraçado que não ligaram muito para as laterais, deixando radiadores expostos. O carro da foto acima foi o campeão de 2016, levando a maior nota na prova de design. O segundo e o terceiro colocados em 2016 foram carros sem asas, mas tiveram notas inferiores a outras faculdades na prova de design.

ECPA
O carro acima foi o segundo colocado na prova de design, e na minha opinião tem quase o pacote aerodinâmico ideal, deixando a desejar pela falta de um assoalho/difusor. Abaixo se encontra o carro utilizado pela faculdade na qual eu me formei, Instituto Mauá de Tecnologia.

Mauá
Certamente é um dos mais imponentes e cheios de coisa, mas tem bastantes detalhes que não fazem muito sentido para mim. Nessa seção traseira é possível ver os dois radiadores utilizados no carro. Apesar de terem ventoinhas, estão colocados em um lugar com pouco fluxo de ar limpo, próximo do motor (que é a fonte de calor) e atrapalhando o uso de um difusor. Na foto abaixo é possível ver o carro de frente.

Mauá
Notem que na lateral, em vez dos radiadores, como no carro da EESC-USP, está uma estrutura com duas (ou três, não lembro) asas. Em outros carros de FSAE, até carros gringos, também é possível ver essa solução. Quando eu dei uma fuçada na oficina do pessoal conversei com um integrante que disse que essas asas têm a função de substituir um difusor, pois eles não tinham espaço para fazer um devido ao cárter muito baixo e dos radiadores. A simulação de tempo de volta no Optimum Lap nos dá uma pista de que a aerodinâmica acaba sendo mais importante do que a potência nesses eventos, então eu priorizaria a otimização do fluxo de ar, colocaria os radiadores na lateral, faria um sistema de cárter seco e um difusor. As asas ali na lateral, assim como os radiadores na traseira, não pegam um fluxo limpo de ar, o que diminui sua eficiência. O pessoal acabou em oitavo lugar, provavelmente por coisas como esses detalhes, que não são só da parte aerodinâmica, por exemplo, a suspensão usa os famigerados terminais rotulares para fixação na manga de eixo/cubo de roda.

PARA FINALIZAR

 Essa análise foi bem menos profunda do que algumas das anteriores, por exemplo a do Sandero RS, e isso foi proposital. Por mais que os estudantes queiram argumentar, e gostem de acreditar (eu também fazia e às vezes ainda faço isso), que a parte técnica, o grau de complexidade disso ou daquilo, o tipo de mecanismo de suspensão, o tipo de amortecedor, se o chassis é de fibra, de aço, de alumínio, enfim, por mais que existam esses debates, a FSAE (e praticamente todos os mercados ou competições) acaba sendo sempre sobre quem consegue aproveitar melhor os seus recursos, e não sobre quem tenta fazer o carro mais complexo ou desafiador. Se a equipe tem um nível técnico baixo, não adianta mirar no curto prazo para um foguete nível F1. O capitão, líder, gerente, orientador, o cacete que for, tem que enxergar e conhecer o nível de cada um para poder dar uma direção ao projeto, sempre tentando fazer com que os gastos sejam os melhores possíveis e que os alunos tenham o maior aprendizado, não só técnico como de atitude, comportamento, comunicação e o clichê de sempre, trabalho em equipe. Abaixo há um vídeo do Claude Rouelle falando, entre outras coisas, sobre isso. Ele é presidente da OptimumG e engenheiro com diversas experiências no automobilismo. Ah, e ele também é um dos juízes da FSAE mundial. Se eu fosse vocês, apertava o play logo.


Se alguma alma que leu isto aqui se perguntou se eu faço, ou fiz parte de alguma equipe de FSAE, a resposta é não. Quando entrei na faculdade achava que o que importava era o meu boletim, provas e estágios, depois percebi que atividades como a FSAE, ou o Baja SAE, são um prato cheio para entusiastas e também te dão uma visibilidade maior no currículo. Bastantes colegas de sala e amigos fizeram parte da equipe, mas eles sempre me diziam a mesma coisa, faltava organização e o clima era muito hostil, o pessoal ficava mais interessado em falar que sabia e esconder o jogo do que em realmente aprender e compartilhar. Mesmo assim, tentei fazer parte mais para o fim da faculdade, quando achei que tinha algo a oferecer para a equipe, corri atrás para me inscrever, mas não recebi resposta nem positiva nem negativa. Enfim, talvez em outra equipe tivesse dado certo, mas ali, naquele momento, acho que não era pra ser.

É isso pessoal, se alguém chegou até aqui, agradeço a leitura e até a próxima postagem!
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quarta-feira, 21 de dezembro de 2016

Análise Técnica - Renault Sandero RS - RS Fullpower Projects

O quadro Projects do pessoal da Fullpower é bem famoso no meio da internet, e não é para menos, vídeos bem feitos, carros interessantes e ideias legais. Ok, nem todas as ideias agradam a todos, mas o pessoal se esforça. O mais recente projeto deles foi baseado em um Sandero RS. É uma senhora responsabilidade mexer em algo que tem o selo Renault Sport, afinal, é uma companhia com raízes (e vitórias) em Le Mans, Rally, F1 e algumas outras, ou seja, não é muito fácil colocar a mão em um projeto dos caras pelo fato de que aquilo foi muito bem pensado por gente muito competente para atingir um objetivo específico. Este objetivo, no caso do Sandero RS, é ser um hot hatch para uso diário e eventuais track days.

Fullpower
A foto acima mostra o resultado final do Fullpower Projects. A intenção da pintura era deixá-lo parecido com o Renault Sport Clio Cup da foto abaixo. Minha opinião? Letras no pneu desnecessárias e feias, retrovisores e aerofólio deveriam ser pretos e as rodas não deviam ter esses detalhes amarelos na borda, na verdade, manteria as rodas pretas ou grafite. Também tiraria o banner Fullpower do vidro e utilizaria o amarelo para escrever o logo Sandero na traseira e talvez em algum detalhe na grade dianteira.

Renault Sport
O objetivo do pessoal da Fullpower é fazer um RS um pouco menos para o dia-a-dia e mais para a pista, dar uma incrementada no trabalho que a Renault Sport já fez, e sem o corpo técnico que ela dispõe. Dá para dizer uma coisa, são corajosos.

O APIMENTADO NACIONAL

O Renault Sandero é o carro da marca mais vendido aqui no Brasil. Tanto ele quanto seu irmão Logan são projetos da Dacia, com tecnologia obsoleta da própria Renault, e visam ser os carros europeus mais baratos daquele mercado.

Renault
Em terras latino-americanas a situação é um pouco diferente. Ainda são carros mais baratos que a concorrência, mas possuem um pouco mais de status do que os irmãos europeus, apesar do nível de acabamento parecer ser o mesmo aqui e lá.


Segundo o pessoal da própria Renault, o mercado brasileiro tinha uma tradição de hot hatches que foi desaparecendo ao longo dos anos, mas a demanda por esses carros esportivos acessíveis não, e eles queriam ser os pioneiros neste retorno aos esportivos, atraindo um novo público. Minha opinião? Conseguiram, eu mesmo nunca cogitei comprar um Sandero, mas a opção de um Sandero RS me faz pensar duas vezes.

Renault
Ah, mas se existe esse mercado por que as outras fabricantes, principalmente as grandes, deixaram de ter versões esportivas? Grandes fabricantes são, infelizmente, engessadas pela burocracia e afastam qualquer tipo de entusiasta da sua folha de pagamento. Contudo, fabricantes que não têm uma fatia tão grande do mercado e que têm uma necessidade maior de atrair consumidores podem se dar ao luxo de pescar em nichos específicos, como o dos hot hatches. Além disso, para nós, que não temos poder de decisão nenhum nessa história, é interessante ver o retorno de imagem que a Renault obteve com o Sandero RS e como as outras fabricantes se mexeram para trazer um pouco dessa publicidade para elas, como a VW e o Gol GT Concept.

Renault
Bom, chega de teorizar sobre a volta dos esportivos. O Sandero RS é um carro bastante diferente dos outros Sanderos, e é isso que o faz tão interessante.

Renault
O motor é o 2.0 16v F4R presente no Duster, porém com um novo mapa de injeção, coletor de admissão retrabalhado, escapamento ligeiramente maior e bicos injetores com maior pressão. O câmbio de 6 marchas foi escalonado pensando na performance em pista. Na suspensão, a escolha de rodas, pneus, rigidez de componentes e geometria foi fator decisivo para a performance tão elogiada do Sandero RS. Freios foram retrabalhados também, sendo esta a única versão do Sandero com freios a disco nas quatro rodas.

Renault
Aos que caíram de paraquedas por aqui, meu negócio principal é acerto de suspensão e chassis, também entendo alguma coisa de freios e de motores, mas o que mais me interessa e sobre o que mais pesquisei é comportamento em curvas. Sendo assim, é de se esperar que me interesse pelo Sandero RS, visto que seu comportamento é muito aclamado pela imprensa especializada.

Renault
Pois bem, o que um Sandero RS tem de diferente de um Sandero Dynamique na suspensão? O RS é 26 mm mais baixo do que o Dynamique, as molas dianteiras são 92% mais rígidas, as traseiras são 10%, a barra estabilizadora dianteira é 17% mais firme, o eixo de torção traseiro é 65 % mais parrudo e os pneus são Continental Sport Contact 3 205/45 R17, com rodas de liga leve. Além disso, a geometria de suspensão foi revista, com 0,91° adicionais de caster e 0,33° de convergência. Amortecedores também foram feitos sobre medida para o novo membro da família. Aos que se interessarem por uma avaliação menos técnica e mais comum, recomendo a matéria do FlatOut, feita no lançamento do Sandero RS.

EXPLICANDO A RECEITA DO BOLO FRANCÊS

O Sandero é um hatch de tração dianteira com um layout típico do segmento, o que faz com que ele tenha uma distribuição de peso próxima de 64% na dianteira e 36% na traseira, o que não é o melhor dos mundos para a performance, mas enfim, é preciso jogar com as cartas que se têm na manga. Vamos detalhar as mudanças feitas pela Renault Sport e os motivos por detrás delas.

Renault
  • Altura em relação ao solo 26 mm menor:
Diminuir a altura do carro como um todo acaba melhorando a performance nas acelerações, frenagens e curvas, pois as transferências de carga são minimizadas.

  • Molas mais rígidas
Um carro com molas mais rígidas tem um movimento menor da carroceria, o que acaba acelerando a transferência de carga, deixando as reações dele mais rápidas, e também pode minimizar variações indesejadas de cambagem e convergência. Não são somente vantagens, há um porém, molas mais rígidas não ajudam as rodas a se manterem em contato com o solo, prejudicando a performance em terrenos com ondulações. O conforto também é prejudicado com molas mais rígidas.

  • Barra estabilizadora e eixo de torção mais rígidos
Como escrevi acima, molas muito rígidas dificultam o contato contínuo do pneu com o solo, mas podem ser necessárias para obter um bom comportamento em curvas. Uma barra estabilizadora têm a função de minimizar essa perda de performance vertical, fazendo com que o veículo tenha uma rigidez maior somente nas curvas, o que torna possível o uso de molas menos rígidas e consequentemente melhores para a dinâmica vertical. O eixo de torção traseiro acaba agindo como uma barra estabilizadora nesse caso, e também foi enrijecido pela Renault Sport para que a performance em curvas fosse melhor.

  • Mais caster e mais convergência na geometria de suspensão
Caster maior acaba gerando cambagem mais negativa quando se esterça o veículo. Por sua vez, uma cambagem mais agressiva fornece uma força lateral maior. A convergência não aumenta a força lateral, mas faz ela surgir mais rápido. Essas duas mudanças provavelmente ocorreram porque os franceses da Renault Sport não estavam contentes com a entrada de curva do Sandero. Visto que todos que dirigem o carro comentam como ele aponta rápido para as curvas, eu diria que a Renault Sport atingiu seu objetivo.

  • Pneus Continental Sport Contact 3
Quem é o maior responsável pela performance do carro é o pneu, sendo assim, tendo como objetivo um carro com comportamento mais esportivo, não seria possível utilizar pneus verdes e duros, por isso a Renault Sport optou pelos mistos pista/rua Sport Contact (não é um semi-slick, só para deixar claro).

Bem que a Renault poderia me dar um hein?
Renault
Com todas essas mudanças, a Renault Sport conseguiu controlar e equilibrar os ângulos de deriva, deixando o carro com um comportamento neutro e um limite interessante para os aspirantes a piloto. O último fator que influenciaria a dinâmica aqui seriam as pressões de pneu, consultando o ótimo AutoEntusiastas, consegui os valores, que são de 32 psi nos pneus dianteiros e 30 psi nos pneus traseiros. Como é de se esperar, pressões mais altas onde há mais peso e pressões menores onde há menos peso. Esta decisão, juntamente com todas as outras mencionadas acima, têm como objetivo equalizar os ângulos de deriva dos pneus, mantendo um comportamento neutro.

O QUE FAZER PARA MELHORAR?

Vocês já estavam achando que eu tinha esquecido do Fullpower Projects né? Não esqueci. Com uma base tão boa, o que é possível fazer para melhorar o desempenho do Sandero RS? Então, é complicado, eu não faria nada a mais do que já foi feito pela Renault Sport, mas dá para partir para um projeto voltado mais ainda para a pista. O engraçado é que o caminho que o pessoal da Fullpower quis seguir não foi fazer um Sandero RS de pista, mas também não foi de deixá-lo original. Qual o objetivo deles? Não fazer o que fizeram no Fullpower Projects do Gol Bola, um carro extremamente desconfortável e mal projetado em termos de suspensão. Como fazer isso? Na minha opinião, um pouco mais de potência já seria o suficiente, pois a suspensão é bem acertada e é complicado otimizar uma coisa já muito otimizada por gente muito competente. É mais ou menos o que eles fizeram. Abaixo está o primeiro vídeo da série.



Neste primeiro contato o pessoal apresentou a Renault Sport e deu uma estimativa da distribuição de peso do carro, que é de 63,7% na frente e 36,3% na traseira, de um total de 1153 kg. É uma distribuição de peso melhor do que a do meu Uno Vivace, que tem 69,6% na frente e 30,4% na traseira. Vamos ao segundo vídeo da série.


Nesse vídeo é mencionada a relação peso/potência do Sandero RS, de 7,74 kg/cv. Para efeito de comparação, meu Uno Vivace tem 12,09 kg/cv, um Porsche 911 Carrera (991) tem 3,86 kg/cv e o F-Inter tem 2,72kg/cv. Além disso, é mencionado que 75,5 kg foram removidos do carro. Com este alívio de peso a relação peso/potência cai de 7,74 kg/cv para 7,18 kg/cv. Fiz um cálculo aproximado da nova distribuição de peso a partir da lista de itens que foram removidos. O raciocínio foi bem simples, tudo o que estava do banco traseiro para trás eu considerei como estando sob o eixo traseiro, e tudo o que estava do banco dianteiro para frente, estando sob o eixo dianteiro. Com os valores do vídeo subtraídos do total, cheguei a uma distribuição de 65,1% na dianteira e 34,9% na traseira. É uma distribuição pior do que a original e somente por causa disso eu colocaria molas ligeiramente mais rígidas na traseira, a fim de manter (não é nem melhorar) o comportamento original. Passemos ao terceiro vídeo da série.


Aqui a mágica acontece, o pessoal vai mexer na suspensão. Antes de chegar lá, eles comentam sobre um coletor de escapamento dimensionado e sobre uma rollcage, ou santo-antônio. O rollcage é feito com quatro pontos de fixação na carroceria, em tubos de aço inox de 1" e 3/4 e 2,65 mm de espessura. No vídeo é mencionado que a solda deve ser feita com o mesmo material do tubo e também mostra que o tubo sofre deformações (é dobrado em alguns pontos) durante a fabricação da estrutura. A maioria das gaiolas, ou rollcages, não são feitas da melhor forma possível. Já comentei em postagens anteriores que tubos retos sempre formam uma estrutura tubular mais rígida, isso se deve principalmente ao fato de que se diminui os pontos de concentração de tensão. No entanto, há uma outra razão para isso. Na foto abaixo é possível ver uma ilustração da gaiola feita para o Sandero RS da Fullpower.

Lucas Vidal
Qualquer tipo de aço quando é deformado a frio, como acontece no vídeo, sofre um fenômeno chamado encruamento, que aumenta sua resistência e modifica a sua microestrutura. O calor faz com que esse aumento de resistência e modificação da microestrutura voltem ao estado original, antes da deformação a frio. Uma solda tem o mesmo efeito, afinal, estamos derretendo metal, o que gera uma zona afetada termicamente na estrutura. Além disso, o metal fundido tem uma microestrutura diferente do metal conformado a frio, menos resistente na maioria dos casos (é por isso que peças forjadas apresentam uma maior resistência do que peças fundidas, por exemplo). Se utilizarmos o mesmo metal do tubo para a solda, teremos uma resistência menor por causa da microestrutura.

Lucas Vidal
Sendo assim, um rollcage com o objetivo de ser o mais leve e rígido possível deve ser projetado com tubos retos e soldas de material mais resistente do que o dos próprios tubos, a fim de garantir que uma possível falha não ocorra na solda, que geralmente é um ponto de transmissão de esforços mais significativos.

Lucas Vidal
A questão das dobras e do material da solda foi esclarecida acima, porém, há a questão da geometria da estrutura em si. Um santo-antônio com 4 pontos de fixação do jeito que foi feito não traz muito mais segurança do que a própria carroceria do veículo, visto que em uma batida frontal ou lateral na direção do condutor não afetaria o rollcage, mas poderia causar danos ao condutor. Se eu como projetista necessitasse fixar o rollcage nesses pontos, faria algo como as imagens abaixo.

Lucas Vidal
A estrutura que desenhei é melhor triangulada do que a que foi feita, e poderia utilizar tubos menores, pois consegue dissipar melhor os esforços.
Lucas Vidal
Agora, se não houvesse a necessidade por regulamento de fixar a estrutura nesses pontos, com certeza faria o contrário do que o pessoal da Fullpower fez, passaria os dois pontos de fixação traseiros para a frente, fechando o banco do motorista, o que faz mais sentido quando estamos falando de uma célula de sobrevivência. Se fosse possível e o dinheiro não fosse um problema, utilizaria uma estrutura de fixação em 6 pontos em vez de 4, com chapas unindo a gaiola ao monobloco, para enrijecê-lo. Este é um outro ponto que não é muito claro no meio dos carros preparados, ou de corrida, nacionais. O primeiro objetivo de uma estrutura como um rollcage, ou gaiola, é proteger os ocupantes. Se for feita de maneira eficiente, além de proteger os ocupantes, pode ser utilizada para enrijecer o monobloco como um todo, o que pode ser bastante interessante quando se pega um carro de produção e o transforma em um carro de corrida. A estrutura mais rígida se deforma menos, e acaba mantendo os pontos de fixação da suspensão em suas posições de projeto, garantindo uma previsibilidade do sistema.

Fullpower
É isso que queria comentar sobre o rollcage. Em relação ao coletor dimensionado de escapamento, acho engraçado eles fazerem essa modificação antes das outras anunciadas, como o kit nitro, visto que uma coisa deveria trabalhar em harmonia com a outra, se não, não estão sendo aproveitadas da melhor maneira possível, mas enfim, fazer o carro em uma semana é complicado.

Agora sim vamos falar das modificações na suspensão, a lista é bem...pequena. É isso mesmo, o pessoal da Impacto especiais não é bobo nem nada e não quis meter a mão onde gente da pesada já fez o trabalho. Eles mantiveram a carga dos amortecedores e molas, tendo como única modificação o tamanho das molas, que agora são 40 mm menores, ou seja, o Sandero RS da Fullpower tem o CG 66 mm mais baixo do que um Sandero Dynamique, o que não é pouca coisa. Ah, mas o que eles poderiam fazer nesse caso? Então, como comentei acima, a distribuição de peso foi modificada, e embora a decisão do pessoal da Impacto de manter a carga dos componentes não foi uma má decisão, eu aumentaria um pouco a carga das molas traseiras, visto que a distribuição do momento, ou conjugado, de rolagem deve acompanhar as mudanças na distribuição de peso, a fim de manter o comportamento tão elogiado do carro original. Outra coisa é o curso menor do amortecedor, talvez um pouco, mas bem pouco mesmo, de carga  na distensão fosse necessário para trabalhar em conjunto com as molas menores. Vamos ao quarto vídeo.


O pessoal decidiu colocar uma pimenta no tempero do motor. Levaram o carro pro pessoal da Z28 Garage, que resolveu colocar um kit nitro no Sandero RS. O vídeo explica direitinho o que é necessário instalar em relação aos componentes adicionais e mostra os caras bastante empolgados com o resultado de aumento de potência. Até comentam o valor da sonda,  de 11,5, dizendo que é mais seguro nitrado do que original, com 13,5 de sonda, tenho que dizer que uma análise mais profunda é necessária para dizer se é mais seguro ou não, mas mostra a empolgação dos caras.
F4R do Sandero RS
Renault
Esse valor de sonda mencionado no vídeo, acredito ser o valor de partes de ar para partes de combustível, para obter o valor em torno de um, mais comum quando se fala de lambda, é necessário dividir pelo número da reação estequiométrica ideal, no caso da gasolina 14,7;1; do álcool 9,0;1 e da nossa gasolina, que é misturada com álcool, 13,3;1, sendo assim, o Sandero RS original, se tivesse com etanol, estaria com uma mistura pobre (1,5), com gasolina estaria com uma mistura rica (0,92), e com a nossa gasolina, estaria com uma mistura próxima a estequiométrica (1,02), levemente pobre.  O nitrado teria 1,28 com álcool (pobre), 0,78 com gasolina pura (rica) e 0,86 com a nossa gasolina (rica). Se não for isso que esse valor significa, não sei o que é.

F4Rt, o irmão mais nervoso
Renault
Potência por potência, o nitro cumpre o que promete. O motor consegue admitir mais ar e combustível e consequentemente gera mais potência. Eu, como engenheiro, não posso achar que é o melhor sistema pelo simples fato de que é necessário gastar mais recursos para gerar mais potência, enquanto outro sistema, mais especificamente um turbocompressor, aproveita a energia do movimento dos gases de escape para dar efeito semelhante, admitindo mais ar para os cilindros. É claro que montar um sistema turbo não é mais fácil do que um kit nitro, visto que coletores de admissão e exaustão teriam de ser revistos, a turbina necessitaria ser dimensionada para a aplicação, bicos injetores diferentes talvez fossem necessários, enfim, não é tão simples.

Quer dizer, não seria tão simples se esse trabalho todo não tivesse sido feito previamente, e ele foi, pela própria Renault Sport, que utiliza esse motor F4R na variante t (de turbo) no Fluence GT e Mégane RS. Minha opinião, comprar as peças diferentes utilizadas no F4Rt e instalá-las no Sandero seria um passo mais interessante do que o kit nitro. Se é tão interessante assim e se a própria Renault Sport já teve o trabalho de desenvolver uma variante turbinada, por que não a utilizaram? Segundo o cara da Renault que aparece nos vídeos da Fullpower, teve a ver com o custo mais alto dessa variante turbinada mas também com a linearidade da curva de torque. Para ilustrar esse quesito, plotei as curvas de torque dos F4R dos Sandero RS, as curvas das modificações feitas pela Fullpower e as curvas do F4Rt, tanto na calibração do Mégane RS quanto do Fluence GT.

Lucas Vidal
Se observarmos a curva de torque do Fluence GT, é possível notar que não há uma linearidade em altas rotações, na verdade há uma perda de torque significativa. A curva de torque do Sandero RS original é bem mais linear nas altas rotações, e a curva do Sandero RS da Fullpower sem o nitro é até ligeiramente melhor do que a original em altas rotações, o que mostra que o coletor e escapamento em inox realmente trazem um ganho. Essa linearidade se perde quando o nitro é instalado, e isto é bem evidente. As curvas dos Mégane RS são o ápice desses motores F4R, com uma faixa de torque bem linear durante quase 2500 rpm.

Como o pessoal da própria Renault Sport definiu, o Sandero RS é um hot hatch que foi concebido para andar na rua mas também para visitar a pista frequentemente. Os engenheiros da Renault Sport têm uma queda para o automobilismo, então é esperado que o desempenho em pista do Sandero RS fosse um tema importante do desenvolvimento, assim, o câmbio foi escalonado para que a faixa de potência máxima pudesse ser utilizada nas pistas, por isso as relações de transmissão são diferentes do câmbio utilizado no Duster.

Lucas Vidal
A partir da terceira marcha, o Sandero RS fica sempre acima dos 4500 rpm, aproveitando a faixa de torque e potência mais interessante do motor F4R. Na imagem acima é possível verificar as diferenças entre o escalonamento do Duster e do Sandero RS. Na imagem abaixo é possível verificar a diferença entre o escalonamento do Sandero RS e do Mégane RS. O câmbio do Mégane também é curto, mas as marchas são menos próximas do que no Sandero. O torque é significativamente maior no Mégane RS, então o câmbio pode ser um pouco mais longo.

Lucas Vidal
Para o Sandero RS original então fica fácil perceber porque não utilizaram a variante t do Fluence GT, iria faltar torque em alta, pareceria manco. Por que não colocaram o F4Rt do Mégane RS? Pois custaria bem caro, vários componentes teriam de ser reforçados com uma potência e torque maiores, e aí o preço do hot hatch subiria demais, perdendo competitividade no mercado. Vamos ao quinto vídeo.


O quinto, e último, vídeo é o momento da descoberta de quanto o Sandero RS do Fullpower Projects é melhor do que o original. Com todo o dinheiro gasto, é claro que ele seria melhor, não? Não é? Calma gente, é mais rápido sim. O que é legal é que dá pra tirar algumas conclusões sobre os acertos, e falhas, do projeto com esse vídeo.

Primeira coisa, o piloto elogia a entrada de curva e a suspensão que não sai de frente do Sandero RS original, diz que o carro é muito bom e que estava curioso para saber onde o pessoal iria colocar a mão. Em segundo lugar, o cara da Renault comenta sobre o sistema de freios, dizendo que é maior e mais eficiente do que o do Sandero Dynamique, e que foi projetado para o uso em pista, ou seja, não deve sofrer o famoso fading, que é oriundo do superaquecimento dos freios, causando perda de performance por falta de atrito. Também não deve sofrer de ebulição do fluido de freio.

Fullpower
Passemos aos tempos de volta em Interlagos então. O Sandero RS faz a volta em 2m11s; A volta do Sandero RS da Fullpower ficou em 2m07s. O sistema do nitro não pode ser acionado por alguns probleminhas, como a ventoinha que não funcionava e um problema no comando variável que não estava entrando em atividade em altas rotações. A ventoinha foi ligada diretamente e o problema do comando não foi sanado na ocasião. Segundo o piloto, com o nitro o tempo deve baixar para 2m04s, parecido com os carros do marcas e pilotos.

O que é interessante ver aqui é como a decisão da Impacto de não mexer nas cargas de molas e amortecedores causa uma piora no comportamento dinâmico e o piloto conseguiu sentir isso. Eu escrevi há alguns parágrafos acima que por causa da mudança na distribuição de peso seria necessário um aumento na rigidez das molas ou amortecedores para manter o comportamento dinâmico próximo do carro original. Queria deixar claro que quem sentiu que o comportamento no limite estava aquém do desejado é um piloto, com uma sensibilidade acima da média, não um cidadão comum que participa de track days. Provavelmente um cara comum não sentiria essa diferença.

Para resolver essa questão da piora em curvas, o pessoal decidiu usar uma abordagem que é muito comum nos carros do marcas e pilotos, aumentar a pressão do pneu traseiro de forma absurda. 60 psi não é um valor incomum para essa abordagem. O que acontece quando se faz isso? Se enrijece a suspensão traseira, o que aumenta a transferência de carga nesse eixo. Além disso, com uma pressão absurda dessas, a área de contato entre os pneus e o asfalto é muito pequena. Para efeito de comparação, a área de contato de um pneu traseiro original do Sandero RS, com a pressão de fábrica de 30 psi, é de 9912 mm². Com 60 psi, a área é de 0,0479 mm². Não, a conta não está errada, é isso mesmo, o pneu fica tão rígido que não há área de contato praticamente.

Lucas Vidal
Estes dois fatores, a transferência de carga maior e a área ínfima de contato, fazem um carro que é predominantemente sub-esterçante sair muito de traseira. Não é a única e nem a melhor saída, além de ser um caminho contrário ao definido pela Renault Sport. Um pneu gera forças através de sua deformação, causando o que é chamado de ângulo de deriva. O grande truque da dinâmica veicular é controlar os ângulos de deriva para dar o comportamento desejado ao carro. Como se faz isso? Fazendo os pneus se deformarem do mesmo jeito. No caso do Sandero RS, o maior peso está sob o eixo dianteiro, então se mantivéssemos os 4 pneus com a mesma pressão, os dianteiros se deformariam mais, ou seja, os ângulos de deriva seriam maiores, e o carro tenderia ao sub-esterço. Provavelmente este é o caminho seguido pela Renault para o Sandero comum, assim como a Fiat seguiu esse caminho com o meu Uno, que tem pressão recomendada de 28 psi em todos os pneus.

Na imagem acima é possível ver dois esquemas de um modelo bicicleta (metade de um carro). O mais acima retrata uma situação de esterçamento estático, e o mais abaixo um esterçamento dinâmico. Além disso, há uma tabela explicando de forma sucinta como os ângulos de deriva influenciam no comportamento em curvas. No caso do Sandero RS, me parece claro que o objetivo da Renault Sport foi ter um carro com comportamento neutro, para isso, os ângulos de deriva traseiros deveriam ser iguais aos dianteiros, por isso a pressão nos pneus dianteiros  é mais alta, para deixá-lo mais rígido. Para que a Fullpower conseguisse o mesmo comportamento com o Sandero RS do Projects, bastava aumentar a pressão dos pneus dianteiros, abaixar as dos traseiros ou fazer as duas coisas ao mesmo tempo.

Se quisessem fazer o carro sair de traseira violentamente, aí a rigidez de molas poderia ser alterada na traseira, mas o caminho mais fácil de manter o comportamento do carro seria esse balanço entre as pressões, sempre com pressões mais altas na dianteira e mais baixas na traseira, e não o contrário, como foi feito. Ainda não entendi, como que o Sandero RS do Projects sai de traseira então? Os ângulos de deriva seriam maiores na frente de acordo com a sua explicação, não? Sim, se houvesse algum ângulo de deriva, seria definitivamente maior na dianteira. O que acontece é que com a pressão absurda, o pneu não se deforma e derrapa direto, fazendo o carro sambar de traseira. Além de ser uma solução deselegante, é uma solução que deixa os pneus sob um estresse altíssimo e completamente desnecessário. Apesar disso, é amplamente utilizado pelas equipes do marcas e pilotos, além de entusiastas que não têm um entendimento mais profundo dos pneus e sua interação com o carro.

Beleza, desmitificamos um pouco do acerto do Sandero RS do Projects, mas o vídeo não para nas voltas em Interlagos. O pessoal da Fullpower foi participar do Sandero RS Speed Experience, na Fazenda Capuava.

FlatOut
Meu intuito não é fazer uma cobertura do evento, aos interessados, recomendo a postagem do FlatOut. Vamos aos tempos de volta, Sandero RS original fez a volta em 1m42s540; Sandero RS Fullpower sem nitro fez em 1m38s430; Sandero RS Fullpower com nitro fez em 1m37s250. Segundo o piloto, meio segundo poderia ser tirado, pois ele estava se acostumando com o nitro, o que daria um tempo de 1m36s750. O tempo mais rápido do pessoal que estava lá e não era da Fullpower foi de 1m43s.

O Sandero RS do Projects é 4 segundos mais rápido do que o original, e sabemos que o piloto não estava aliviando o pé no original, pois foi mais rápido do que todos os outros no evento. É um temporal, sem dúvida, mas eu acredito que poderia ter sido ainda mais rápido com um projeto mais refinado na suspensão e  no motor.

No vídeo é comentado que o circuito da Fazenda Capuava encaixa bem com o Sandero RS original, várias curvas e retas pequenas, o que realça a qualidade do trabalho da Renault Sport. Isso chamou minha atenção para o componente que foi o grande responsável pela queda abissal de tempo entre o Sandero RS original e o do Projects, os pneus Pirelli P Zero Trofeo R.

Pirelli
Carros sem grande influência aerodinâmica, caso do Sandero RS, podem se beneficiar, e muito, de uma geometria de suspensão bem projetada, o que também é o caso do Sandero RS. Chegando em um ponto de otimização da suspensão, o outro componente que pode gerar uma queda abissal de tempos de volta é o pneu. Pneus são as melhores modificações (junto com uma suspensão bem acertada) que um carro de rua pode receber para andar em circuitos. Dos 4 segundos de diferença nos tempos de volta, eu atribuiria 2,5 aos pneus, 1 segundo ao alívio de peso e centro de gravidade mais baixo e outro meio segundo ao aumento de potência (ou 1 segundo se contar o kit nitro). Para mostrar que não é nada fora do comum, os convido a assistir o teste que o Chris Harris fez com os Pirelli P Zero Trofeo R em Portimão.


CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao longo da postagem, esmiucei os detalhes técnicos do Sandero RS do Fullpower Projects, comentei alternativas de projeto e tentei mostrar o motivo por trás de cada escolha dos vários participantes do projeto. Minha opinião sobre o Sandero RS do Projects? O carro é mais rápido do que o Sandero RS original e bem melhor do que o Gol Bola feito no Projects, mas eu acredito que com um pouco mais de calma e um planejamento prévio, o carro seria ainda melhor e custaria menos. Se o projeto fosse meu, teria partido para um carro de corridas e aposentado ele das ruas. Não vejo sentido em modificar o Sandero RS para andar na pista e na rua, o carro original já foi muito bem pensado para fazer exatamente isso. Se o objetivo é virar cada vez tempos mais baixos na pista, pra mim, deixo claro, faz mais sentido partir para um projeto especialmente desenvolvido para isso, mas enfim, tem gente que gosta de dor de cabeça e tem dinheiro para gastar.

É isso, se chegaram até aqui, agradeço a leitura e até a próxima postagem!
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