A suspensão e suas funções

Foto cortesia de Honda Motor Co., Ltd. Sistema de suspensão de braços triangulares superpostos no Honda Accord Coupe 2005

A função da suspensão de carro é maximizar o atrito entre os pneus e o solo, de modo a fornecer estabilidade na direção com bom controle e assegurar o conforto dos passageiros. Neste artigo veremos como as suspensões evoluíram ao longo dos anos e qual deve ser o futuro das mesmas.

Se as estradas fossem perfeitamente planas, sem irregularidades, as suspensões não seriam necessárias. Entretanto, elas estão longe de serem perfeitas. Até mesmo as recém-pavimentadas possuem desníveis tênues, que podem interagir com as rodas do carro. São essas imperfeições que transmitem força às rodas. De acordo com as leis de deslocamento de Newton, todas as forças possuem tanto magnitude como direção. Uma ondulação no solo faz com que a roda se mova para cima e para baixo, perpendicularmente à superfície. A magnitude, é claro, vai depender de a roda atingir uma grande ondulação ou uma partícula minúscula. Em ambos os casos, ela sofre uma aceleração vertical quando passa sobre a imperfeição.

Sem uma estrutura que intervenha, toda a energia vertical das rodas é transferida para o chassi, que se move na mesma direção. Numa situação dessas, as rodas podem perder completamente o contato com o solo. Então, sob a força da gravidade, elas podem bater no chão. Você precisa de um sistema que irá absorver a energia da roda acelerada verticalmente, permitindo que o chassi e o corpo permaneçam inalterados enquanto as rodas seguem as ondulações do solo.

O estudo das forças que agem sobre um carro em movimento é chamado dedinâmica veicular. Você precisa conhecer alguns desses conceitos para entender porque a suspensão é necessária. Muitos engenheiros de automóveis consideram a dinâmica de um carro em movimento sob duas perspectivas:

• rodagem - capacidade do carro em passar sobre todas as ondulações com suavidade
• comportamento - capacidade do carro em acelerar, frear e fazer curvas com segurança

Essas duas características podem ser descritas em três importantes princípios - isolamento do solo, adesão ao solo e capacidade de curva. O quadro abaixo descreve esses princípios e como os engenheiros tentam solucionar os desafios de cada um.

Princípio	Definição	Objetivo	Solução
Isolamento do solo	A capacidade do veículo em absorver ou isolar o impacto com o solo do compartimento dos passageiros.	Permitir que o veículo trafegue sem perturbação enquanto estiver percorrendo solos ásperos.	Absorver energia dos obstáculos do solo e dissipá-la sem causar oscilação indevida no veículo.
Adesão ao solo	A proporção em que o carro está em contato com a superfície do solo em várias mudanças de direção e em linha reta . Por exemplo: o peso do carro irá se deslocar dos pneus traseiros para os pneus dianteiros durante a frenagem. Como a parte frontal do carro se inclina na direção do solo, este tipo de deslocamento é conhecido como "mergulho". O efeito oposto - "agachamento" - ocorre durante a aceleração que desloca o peso do carro dos pneus dianteiros para trás.	Manter os pneus em contato com o solo, porque é o atrito entre os pneus e o solo que afeta a capacidade do veículo de andar, frear e acelerar.	Minimizar a transferência do peso do veículo de um lado para outro e de frente para trás, pois essa transferência reduz a adesão dos pneus ao solo.
Capacidade de curva	A capacidade do veículo em trafegar em uma trajetória curva.	Minimizar a inclinação da carroceria que  ocorre quando a força centrífuga na curva o veículo para fora pelo seu centro de gravidade, elevando um lado do carro e abaixando o lado oposto.	Transferir o peso do carro durante as curvas do lado mais baixo do carro para o mais alto.

A suspensão do carro, com todos os seus componentes, fornece todas as soluções descritas.

Vamos observar as partes de uma suspensão a partir da foto maior do chassi, até os componentes individuais, embaixo, que tornam a suspensão apropriada.

O chassi
A suspensão do carro é, na verdade, parte do chassi. Ele abrange todos os importantes sistemas localizados na parte inferior do carro.

Chassi

Esses sistemas incluem:

• o chassi - componente estrutural destinado a carregar o peso que sustenta o motor e a carroceria. Estes, por sua vez, são sustentados pela suspensão;
• o sistema de suspensão - arranjo que sustenta o peso, absorve e amortece impactos e ajuda a manter o contato dos pneus;
• o sistema de direção - mecanismo que possibilita que o motorista guie e direcione o veículo;
• os pneus e as rodas - componentes que tornam possível o deslocamento do veículo através da aderência e/ou atrito com o solo.

Logo, a suspensão é nada mais que um dos sistemas mais importantes do veículo.

Tendo memorizado a foto maior, vamos aos três componentes fundamentais de qualquer suspensão: molas, amortecedores e barras estabilizadoras.

Molas
Os sistemas atuais de molas são baseados em um dos quatro projetos básicos:

• molas helicoidais - esse é o tipo mais comum de mola e é, em essência, uma barra de torção de alta capacidade, enrolada em volta do seu eixo. As molas helicoidais se comprimem e expandem, para absorver o deslocamento das rodas;

Foto cortesia de Car Domain Molas helicoidais

Feixe de molas

• feixe de molas - este tipo de mola consiste em várias camadas de metal (chamadas "lâminas") colocadas juntas para atuarem como uma única peça. Os feixes de molas foram usados inicialmente em carruagens puxadas por cavalos e eram encontradas na maioria dos carros americanos até 1985. Até hoje, eles são usados em muitas picapes e veículos pesados;
• barras de torção - as barras de torção utilizam as propriedades de torção de uma barra de aço para obter o desempenho parecido com o de uma mola helicoidal. O seu funcionamento ocorre do seguinte modo: uma extremidade da barra é fixada no chassi do veículo e a outra é fixada ao braço traingular, que atua como uma alavanca que se movimenta perpendicularmente à barra de torção. Quando a roda atinge um obstáculo, o deslocamento vertical é transferido ao braço triangular e, depois, através da ação de alavanca, à barra de torção. Esta então se torce ao longo do seu eixo para prover a força de mola. Os fabricantes de carros europeus usaram amplamente este sistema nas décadas de 1950 e 1960, assim como a Packard e a Chrysler nos Estados Unidos (e no Brasil, nos Dodge Dart e Charger); são usadas também em outras partes do carro, como manter as tampas de porta-malas abertas, visto na foto abaixo;

Barra de torção

• molas pneumáticas - consistem em uma câmara cilíndrica de ar e são posicionadas entre a roda e o carro, usando as compressivas qualidades do ar para absorver as vibrações da roda. Esse conceito tem mais de um século e podia ser encontrado em bigas puxadas por cavalos. Nessa época, as molas pneumáticas eram feitas de diafragmas de couro cheios de ar, muito parecidos com foles. Elas foram substituídas por molas pneumáticas de borracha moldada nos anos 30;

Molas pneumáticas

Dependendo do lugar onde estão localizadas as molas em um carro - por exemplo, entre as rodas e o chassi - os engenheiros muitas vezes acham conveniente falar em massa suspensa e a massa não-suspensa.

Molas: massa suspensa e massa não suspensa
A massa suspensa é a massa do veículo sustentada pelas molas, enquanto que a massa não-suspensa é definida como a que fica entre o solo e as molas de suspensão. A dureza das molas afeta o modo como a massa suspensa reage enquanto o carro está sendo dirigido. Os carros suspensos de uma forma mais solta, tais como os de luxo, podem absorver bastante os obstáculos e oferecer um rodar muito suave. No entanto, um carro desses é propenso a "mergulhar" e "agachar" durante a frenagem e aceleração. Tende, ainda, a rolar ou se inclinar nas curvas. Os carros de suspenão mais firme, como os esportivos, são menos agradáveis em estradas de piso mais irregular, mas eles minimizam bastante os movimentos da carroceria. Isso significa que eles podem ser dirigidos vigorosamente até mesmo nas curvas.

Então, enquanto as molas parecem dispositivos simples, projetá-las e implementá-las em um carro para conciliar conforto com a estabilidade é uma tarefa complexa. Para tornar as coisas ainda mais difíceis, as molas não oferecem sozinhas um rodar perfeitamente suave. Por quê? Porque as molas são ótimas para absorver energia, mas não tão boas para dissipá-la . Outras estruturas, conhecidas como amortecedores, são necessárias para fazer isso.

Os carburadores e suas funções

Carburador dor é um aparelho ou dispositivo, que a partir de um combustível líquido e do ar da atmosfera, prepara e fornece para todos os regimes de trabalho do motor, uma mistura de fácil queima.


O que é carburação?
É um processo na mistura ar/combustível, que começa no carburador e termina no interior da
câmara de combustão do motor. Este processo poderá sofrer influências de diversos fatores:
pressão atmosférica, filtro de ar, carburador, coletor de admissão, comando de válvulas, válvulas,
ignição, o estado geral de conservação do motor, sistema de arrefecimento, combustível, etc.


Quais as funções de um carburador?
A função principal de um carburador é a de fornecer ao motor a mistura ar/combustível finamente
pulverizada em proporção exata, de modo que se possa obter a mais perfeita combustão possível.

Essa função principal pode ser divida em quatro sub-funções distintas:
• Dosar a quantidade de combustível;
• Dosar a quantidade de ar aspirado;
• Misturar o combustível com o ar em proporção exata;
• Pulverizar a mistura ar/combustível

O que são os motores V8

V8 é uma configuração de motor de combustão interna em que 8 cilindros estão dispostos em duas bancadas de 4 cilindros, unidas pela parte de baixo, formando um "V".

Estes motores podem ser tanto de ciclo Otto quanto de ciclo diesel e são utilizados em automóveis de grande porte, utilitários leves, médios e pesados, embarcações marítimas e até mesmo aeronáutica.

O motor de avião Liberty V8 exemplifica claramente a configuração de um motor V8, embora as versões para automóveis modernos prefiram um ângulo de 90 graus entre os cilindros.

Sistema de combustão

Quase todos os carros atualmente usam o que é chamado de ciclo de combustão de 4 tempos para converter a gasolina em movimento. Ele também é conhecido como ciclo Otto, em homenagem a Nikolaus Otto, que o inventou em 1867. Os 4 tempos estão ilustrados na Figura 1. Eles são

• Admissão
• Compressão
• Combustão
• Escapamento

Figura 1

Como funciona o motor de um carro a gasolina?

Alguma vez você abriu o capô do seu carro e ficou imaginando o que acontece lá dentro? Para quem não entende do assunto o motor de um carro pode parecer uma salada de metal, tubos e fios.

Pode ser só curiosidade, ou você talvez queira comprar um carro novo e tenha ouvido algo como "3.0 V6", "duplo comando no cabeçote" ou "injeção multiponto". Que coisas são essas? 

O propósito do motor de um carro a gasolina(ou álcool, ou gás) é transformar em movimento o combustível - isso vai fazer o carro andar. O modo mais fácil de criar movimento a partir da gasolina é queimá-la dentro de um motor. Portanto, o motor de carro é um motor de combustão interna - combustão que ocorre internamente. Duas observações:

• há vários tipos de motores de combustão interna, também chamados de motores a explosão. Motores a diesel são um tipo eturbinas a gás são outro. Leia também os artigos sobre motores Hemi, motores rotativos e motores 2 tempos. Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens;
• também existem motores de combustão externa. O motor a vaporde trens antigos e navios a vapor é o melhor exemplo de motor de combustão externa. O combustível (carvão, madeira, óleo ou outro) é queimado fora do motor para produzir vapor, e este gera movimento dentro do motor. A combustão interna é muito mais eficiente (gasta menos combustível por quilômetro) do que a combustão externa, e o motor de combustão interna é bem menor que um motor equivalente de combustão externa. Isso explica por que não vemos carros da Ford e da GM usando motores a vapor.

Quase todos os carros atuais usam motor de combustão interna a pistão porque esse motor é:

• relativamente eficiente (comparado com um motor de combustão externa)
• relativamente barato (comparado com uma turbina a gás)
• relativamente fácil de abastecer (comparado com um carro elétrico)

Essas vantagens superam qualquer outra tecnologia existente para fazer um carro rodar.

Para compreender o funcionamento básico de um motor de combustão interna a pistão é útil ter uma imagem de como funciona a "combustão interna". Um bom exemplo é um antigo canhão de guerra. Você provavelmente já viu em algum filme soldados carregarem um canhão com pólvora, colocarem uma bala e depois o acenderem. Isso é combustão interna - mas o que isso tem a ver com motores?

Um exemplo melhor: digamos que você pegue um pedaço comprido de tubo de esgoto, desses de PVC, talvez com 7,5 cm de diâmetro e uns 90 cm de comprimento e feche uma das extremidades. Então, digamos que você espirre um pouco de WD-40 dentro do tubo, ou jogue uma gotinha de gasolina e em seguida empurre uma batata para dentro do cano. Assim:

mecânica de automóveis

A engenharia mecânica vai além dos carros e motores, saiba um pouco como funciona seu sistema de aprendizado e sua atuação no mercado de trabalho. 


 *Curso

A graduação tem duração de cinco anos assim como outras engenharias. Na maioria das faculdades, os dois primeiros anos são de disciplinas básicas como matemática, física, química, introdução à engenharia mecânica, entre outras.

Nos outros três anos, o aluno tem contato com as matérias profissionais como organização industrial, transferência de calor, mecânica de fluidos, projetos de máquinas, processos tecnológicos, entre outras. A carga horária também conta com uma série de disciplinas optativas que o aluno pode escolher como forma de direcionar sua formação para a área que mais gosta.

Ao longo da graduação, os estudantes são estimulados a participar de torneios entre as diversas universidades. As competições mais conhecidas são as do Mini Baja (veículos projetados pelos estudantes para andar em terrenos acidentados), aerodesign (aviões de controle remoto) Fórmula SAE (carros de corrida) e a de robôs.

Assim como nas outras engenharias, o curso tem estágio obrigatório de 160 horas, segundo as diretrizes do Ministério da Educação (MEC). No entanto, na maioria das faculdades é exigido um período de experiência mais extenso.

Depois de formado, é aconselhável que o aluno se especialize ou faça mestrado numa área que goste para trabalhar com mais conhecimento em um determinado assunto. Segundo os profissionais da área, também é bom se manter atualizado sobre o que acontece na área.


* Mercado de trabalho

De acordo com especialistas da área, o mercado de trabalho da profissão é amplo, tem boa oferta de vagas, e possibilita atuação em áreas distintas. “É possível trabalhar em empresas de diversos setores ou criar seu próprio negócio para projetar novos produtos, softwares de serviços ou fazer consultoria”, afirma Vicente de Paulo Nicolau, coordenador do curso da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). “De todas as engenharias, é uma das que mais emprega”, acrescenta Nicolau.

Para o professor Luís Gonzaga, coordenador do curso do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), outro fator importante é o graduado ter uma visão de engenharia de concepção. “O aluno sai do curso capaz de fazer projetos de estrutura organizacional de uma empresa e não só manutenção de máquinas”, afirma. O curso do ITA tem ênfase em mecânica aeronáutica.

Entre as áreas promissoras do mercado de trabalho, os especialistas destacam os setores de energia, combustíveis, óleo e gás e as indústrias aeronáutica, naval e automobilística . No caso das duas últimas, o trabalho deve se concentrar na produção de peças.

De acordo com dados do Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia (Confea) a mecânica faz parte do grupo das engenharias industriais (no qual também estão a química, a naval, a metalúrgica e a aeronáutica) que concentra o segundo maior número de profissionais O profissional atua no projeto, gerenciamento e manutenção de máquinas e processos.
Mercado de trabalho tem boas oportunidades, dizem especialistas.

Projetar, monitorar, gerenciar e fazer manutenção de máquinas, processos e sistemas de organização. Esse é o trabalho do engenheiro mecânico, que vai muito além de criar motores automotivos. O profissional, tema do Guia de Carreiras desta semana, também trabalha com novas tecnologias, automação, robótica, faz controle de qualidade da produção e atua na área de energia, desenvolvendo turbinas eólicas, motores de combustão, entre outras máquinas.

Para ser um engenheiro mecânico é necessário saber física, matemática e ter curiosidade por mecanismos, dizem profissionais do setor. “Uma pessoa que gosta de máquinas, construção de equipamentos e inovações tecnológicas”, define o coordenador do curso da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Vitor Romano.da engenharia, só perdendo para a civil.