Terceiro parâmetro de comparação: Economia

A economia de um veículo automotor é um termo que busca abranger todos os gastos gerados pelo veículo ao seu consumidor. Dessa forma, a economia não está apenas relacionada ao rendimento do carro, mas com todos os custos que existem por trás dele. Quando se compara os carros elétricos com os carros a combustão, observa-se três principais aspectos que os diferem quanto a economia: o valor de aquisição, o valor para a rodagem e o valor de manutenção. Sendo assim, esse post abordará esses parâmetros a fim de tirar conclusões precisas sobre o tema. Nessa postagem, diferente das demais, não haverá uma abordagem separada, o assunto será aprofundado para ambos os veículos conjuntamente.

Hoje no Brasil, o mercado automobilístico de carros elétricos é muito pequeno. Nenhuma empresa possui montadora de veículos elétricos no país e para adquirir um é necessário fazer uma encomenda para importação, o que eleva muito o preço de aquisição. Dessa forma, modelos elétricos considerados populares nos Estados Unidos quando adquiridos no Brasil custam mais de 80 mil reais. Veículos de categorias mais altas possuem preço médio de 200 mil reais no Brasil. Sendo assim, no Brasil ainda não é possível fazer uma análise econômica justa entre os carros elétricos e a combustão. Tal análise só poderá ser feita quando o país estiver preparado para a introdução de veículos elétricos no mercado sem ser necessário importação.

Devido a esse fator, o nosso trabalho de análise econômica será baseado no mercado norte-americano, onde os veículos elétricos são participativos e apresentam preço justo. Assumimos, portanto, que hoje no Brasil é economicamente inviável ter um veículo elétrico, devido ao elevado preço para importação do carro e de peças, além da ausência de concessionárias para a manutenção desse tipo de veículo.

Valor de aquisição

No mercado norte-americano, grandes marcas automobilísticas já introduziram modelos elétricos em sua produção. Tais veículos possuem valor mínimo de cerca de 20 mil dólares e, quando comparados seus atributos com os dos veículos a combustão, percebe-se que o preço para se adquirir um carro elétrico é mais elevado do que o para adquirir um carro a combustão com os mesmos equipamentos. Isso se deve pela presença das baterias e da diferente estrutura do carro elétrico, o que agrega custos mais elevados durante o processo de construção do veículo. Como exemplo de comparação escolhemos dois veículos da mesma marca: o Nissan LEAF e o Nissan 370Z. O Nissan LEAF é um modelo elétrico básico vendido nos Estados Unidos a partir de 27.112 dólares, possui 106 cavalos de potência. Já o Nissan 370Z é um carro a combustão de alta potência e conforto, com cerca de 330 cavalos e vendido por apenas 868 dólares a mais.

  

Nissan LEAF

Nissan 370Z

Outro exemplo ocorre na Chevrolet entre dois modelos dos carros Volt e o Camaro. O Volt é um elétrico de 149 cavalos e grande conforto que possui preço inicial de 32000 dólares. Já o Camaro é um esportivo de enorme desempenho com 323 cavalos e um motor V6 com preço inicial de 23000 dólares, cerca de 9000 dólares a menos q o Volt.

Chevrolet Volt

Chevrolet Camaro

Valor de rodagem

O valor de rodagem utilizado pelo grupo consiste no preço pago para se rodar 1km com o veículo analisado. Nesse aspecto, ao contrário do primeiro, os veículos elétricos têm ampla vantagem. Por utilizarem apenas energia elétrica, eles possuem custo de rodagem muito menor do que os veículos que utilizam combustíveis fósseis.

O Nissan LEAF, citado no parâmetro anterior, possui uma autonomia de 160 km e uma bateria de 24kWh. Ou seja, para rodar 1km é necessário 0,15 KWh. Em Belo Horizonte, com o kWh valendo cerca R$0,86, seriam pagos R$0,129 para rodar 1km. Cabe ressaltar, que antes do país enfrentar a crise energética, o kWh valia cerca de R$0,56 e o valor para rodar 1km do Nissan LEAF seria menos de 8,5 centavos.

Para um carro a combustão popular, com consumo médio de 10km/l e a gasolina custando cerca de R$3,299 em Belo Horizonte, seriam necessários aproximadamente R$0,33 para percorrer 1km. Esse valor é 2,5 vezes maior que o gasto pelo carro elétrico e era quase 4 vezes maior antes da crise energética. Carros a combustão mais potentes possuem consumo de cerca de 7km/l. Para eles seriam precisos R$0,47 para percorrer 1km.

Valor de manutenção

Os carros a combustão possuem valores de manutenção diferentes conforme a categoria do veículo, O brasileiro gasta em média R$865 por ano a manutenção de carros. Entretanto, o valor estimado para a manutenção adequada em um veículo popular é cerca de R$1600,00. Nos Estados Unidos, gasta-se em média US$1000,00.

Os veículos elétricos, por sua vez, possuem uma manutenção bem inferior à dos carros a combustão. Apesar de ser necessária a troca da bateria após o término de sua vida útil, o valor gasto para a manutenção completa anual de um carro elétrico é cerca de 35% do valor de manutenção do carro a combustão. A bateria, mesmo sendo cara, não supera o valor gasto na troca de óleo, regulagem do motor, troca das velas, regulagem das válvulas, troca do filtro de óleo, de combustível, de ar, entre outras várias atividades de manutenção que não ocorrem para os carros elétricos.

Aluno responsável pela postagem: Rafael.

Bibliografia

http://g1.globo.com/Noticias/Carros/0,,MUL414022-9658,00.html

http://noctulachannel.com/carro-eletrico-gasolina-gasoleo/

http://www.kbb.com/nissan/370z/2014-nissan-370z/base-style-specifications/?spec_group=tech&vehicleid=391330&intent=buy-new&category=coupe#spec-table

http://www.kbb.com/chevrolet/volt/2015-chevrolet-volt/base-style-specifications/?spec_group=tech&vehicleid=400586&intent=buy-new#spec-table

http://www.kbb.com/chevrolet/camaro/2014-chevrolet-camaro/ls/?vehicleid=391009&intent=buy-new&category=coupe&options

http://www.kbb.com/nissan/leaf/2015-nissan-leaf/s-specifications/?spec_group=tech&vehicleid=400343&intent=buy-new#spec-table

Planejamento do grupo

Para a próxima semana, seguindo o cronograma do trabalho, faremos uma postagem abordando o parâmetro de comparação: Potência. Os alunos responsáveis serão Lucas e Gustavo. 

Segundo parâmetro de comparação: Rendimento

Rendimento do carro a combustão

O rendimento de motores a combustão é dado pela razão entre a energia utilizada pelo motor e a energia fornecida ao motor. Essa razão em motores a combustão não possui um valor muito alto devido a grandes perdas de energia no próprio motor. Esse é um dos grandes questionamentos que se tem hoje em dia em relação a carros a combustão interna. Com isso cada vez mais se busca maneiras de se conseguir aumentar o rendimento dos carros.

Os motivos para esse rendimento são as grandes perdas de energia devido ao atrito, radiação de calor, combustão incompleta, entre outros. Isso ocorre, pois não é possível transformar toda a energia oferecida pelo combustível em trabalho, pois no processo de combustão há a liberação de calor, o que já implica em perdas de energia, além do fato de que há a possibilidade de acontecer a combustão incompleta do combustível.

No século de XIX foi proposto por um engenheiro francês chamado Nicolas Carnot, uma máquina térmica teórica que conseguia transformar toda energia que lhe era oferecida em trabalho, para provar, dessa maneira, que não era possível construir uma máquina com 100% de rendimento. Essa proposição estabeleceu um ciclo de rendimento máximo que mais tarde ficou conhecido como ciclo de Carnot.

Esse ciclo era composto por quatro processos:

L-M: o sistema recebe calor de uma fonte de aquecimento resultando em uma expansão de volume isotérmica.

M-N: sem haver troca de calor com a fonte térmica, o sistema sofre uma expansão adiabática.

N-O: o sistema oferece calor à fonte fria, e há uma diminuição em seu volume sem alteração da temperatura.

O-L: sem ocorre trocas de calor com a fonte térmica, o sistema sofre uma compressão adiabática.

No ciclo de Carnot, a quantidade de calor fornecida e quantidade de calor recebida são proporcionais às suas temperaturas absolutas, com isso:

|Q2| / |Q1| = T2 / T1

             Desse modo, o rendimento em uma máquina de Carnot é dado por:

Ƞ = 1 - ( |Q2| / |Q1| ), então, conclui-se que Ƞ = 1 - ( T2 / T1 )

Sendo:

T2: temperatura absoluta da fonte de resfriamento

T1: temperatura absoluta da fonte de aquecimento

Com isso, é possível perceber que para se obter um rendimento de 100% é necessário que a temperatura da fonte de resfriamento seja 0K, algo impossível para um sistema físico.

Tendo o ciclo de Carnot em vista percebe-se que um motor real perde energia devido às trocas de calor entre o sistema e as fontes térmicas. O que causa uma diminuição significativa no rendimento de qualquer tipo de motor real.

Porém, esse não é o único motivo para a diminuição do rendimento de motores. Também há perdas devido ao atrito. Essas perdas ocorrem, pois no próprio motor há a movimentação de algumas peças responsáveis pelo seu funcionamento, como o pistão. Porém, essas peças não se movimentam livremente, porque elas estão em um sistema fechado, o que as leva a entrarem em contato com outras, fazendo assim com que haja atrito entre elas. Com isso, parte da energia fornecida ao motor, que poderia ser usada para realizar trabalho e movimentar o carro, é utilizada somente para a própria movimentação do motor.

Além dessas perdas, também há a possibilidade de se ter uma perda com a combustão incompleta do combustível. Isso ocorre quando não é injetado ar + combustível em proporções exatas. Para que ocorra a combustão é necessário que tenha presença de O2 , e caso não tenha O2 suficiente somente parte da cadeia carbônica do combustível irá entrar em combustão. Caso isso ocorra, haverá um desperdício do combustível, pois parte dele será jogado fora no processo de escapamento.

Contudo, esse tipo de perda de energia é menor nos dias de hoje por causa da injeção eletrônica. Esse recurso calcula a proporção exata entre ar e combustível necessária para o melhor funcionamento do motor no momento. Desse modo, não há desperdício de combustível no processo de combustão.

Rendimento do carro elétrico

Carros elétricos enfrentam diversos problemas com baterias, já que para funcionarem de forma adequada e segura é necessária muita energia para resfriar o sistema para aumento do rendimento e para evitar possíveis explosões com o aumento da temperatura, isto necessita de muita energia que poderia ser utilizada somente para o funcionamento do motor.

Sobre a recarga das baterias é importante salientar que existem hoje duas formas de recarregar as baterias:  recarregar em casa ou em pontos públicos. Contudo, a Nissan e a Renault já estão providenciando, na Europa pontos onde se substitui a bateria por uma já recarregada, esse processo demoraria em média 3 min e seria realizado por robôs.

Atualmente, o carro que possui a maior autonomia é um modelo da Tesla Motors que possui capacidade de andar por 426km sem ser necessário recarregar a bateria e esta é recarregada em apena 4 horas. A bateria tem uma vida útil de 7 anos. O valor da versão mais simples do modelo está por volta dos 60 mil dólares.

Em 2012, cientistas da IBM afirmam ter resolvido um problema fundamental que poderá levar à criação de uma bateria capaz de dar a um carro elétrico uma autonomia de 800 quilômetros - o dobro da autonomia da maioria dos carros a gasolina ou etanol, porém estas baterias possuem uma vida útil muito baixa. A empresa A123 System também espera resolver esse problema com uma nova geração de baterias batizada Nanophosphate EXT que teria um também dariam aos carros elétricos alta autonomia.

Os carros elétricos possuem um rendimento alto já que o do motor elétrico em certos casos e circunstância chegam a ultrapassar os 90%. Em média um carro elétrico anda 11km por kW.


Alunos responsáveis:
Rendimento do carro a combustão - Gustavo
Rendimento do carro elétrico - Lucas

Bibliografia

http://www.damec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/7_rendimentos.pdf

http://www.brasilescola.com/fisica/potencia.htm

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/ciclodecarnot.php

http://www.elhombre.com.br/os-10-carros-eletricos-com-maior-autonomia/

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bateria-ar-litio#.VWC2mkZZrIU

https://tecnoblog.net/104657/carro-eletrico-bateria/

Planejamento do grupo

Seguindo o cronograma do trabalho, na próxima semana será abordado o parâmetro de comparação: Economia. O aluno responsável será o Rafael. É importante informar também a saída do João Marcos do trabalho. Por ter saído do curso, ele não participará mais do desenvolvimento do projeto.

Primeiro parâmetro de comparação: Impacto Ambiental

Impactos ambientais dos carros a combustão

Uma reação de combustão é caracterizada pelo consumo de algum material, que é chamado de combustível, por um comburente. Na grande maioria dos casos o comburente é o oxigênio do ar e o combustível pode ser sólido, líquido ou gasoso.

Um dos exemplos mais conhecidos de uma reação como essa é a combustão da gasolina, do álcool, do óleo diesel e de outros combustíveis queimados no motor de um veículo, os quais permitem os mesmos se movimentarem.

Ao contrário da maioria das reações, nas quais se procura obter o produto, nas reações de combustão o desejável, em geral, é o calor ou energia liberada nelas.

O petróleo, por exemplo, é um combustível fóssil que dá origem a inúmeros outros combustíveis usados em nosso cotidiano, como a gasolina. Ele é constituído por uma mistura de extrema complexidade de hidrocarbonetos (compostos orgânicos formados por carbono e hidrogênio). No petróleo ainda são encontrados enxofre, nitrogênio e outros elementos que sofrem combustão e são liberados na forma de gases, que poluem a atmosfera, o solo (impregnação) e todo o meio ambiente, trazendo danos para a natureza e para a própria saúde do ser humano.

Existem dois tipos de combustão: a completa e a incompleta. Na combustão completa é feita a ruptura da cadeia carbônica e a oxidação total de todos os átomos de carbono, formando como produtos da queima dos hidrocarbonetos o CO₂ (dióxido de carbono) e H₂O (água). Veja isso na combustão completa do isoctano, que é um dos componentes da gasolina:

C₈H_18(g) + 25/2 O_2 (g) → 8 CO_2(g) + 9 H₂O_(l)

Assim, o CO₂ formado reage com a água da chuva, produzindo o ácido carbônico. Outros gases poluentes formados na queima de combustíveis fósseis são os óxidos de nitrogênio (NO_x) e de enxofre (SO_x), que também reagem com a água, formando, por exemplo, o ácido sulfúrico e o ácido nítrico, gerando o problema da chuva ácida.

Quanto maior for o tamanho das cadeias carbônicas do combustível, maior será a quantidade de impurezas retidas, incluindo os resíduos de enxofre. É por isso que o óleo diesel é um dos maiores poluidores por óxidos de enxofre.

Já na combustão incompleta não há quantidade de comburente, ou seja, de oxigênio suficiente para queimar todo o combustível. Assim, os produtos formados são CO (monóxido de carbono) ou C e H₂O. Abaixo temos dois casos de combustões do isoctano de modo incompleto:

C₈H_18(g) + 17/2 O_2 (g) → 8 CO_(g) + 9 H₂O_(l)

C₈H_18(g) + 9/2 O_2 (g) → 8 C_(g) + 9 H₂O_(l)

A fuligem (C) e o monóxido de carbono formados também causam grande poluição ao meio ambiente.

Mesmo nos biocombustíveis, os quais muitas vezes são considerados não poluidores, eles estão longe de serem 100% limpos. O biocombustível, por exemplo, é chamado de limpo porque ele não aumenta a sua quantidade na atmosfera, pois as plantações necessárias para a extração dos biocombustíveis são responsáveis pela absorção de grande quantidade de gás carbono. Além disso, ele não interfere no ciclo do carbono, que está relacionado com a homeostase do planeta, mais conhecido como efeito estufa. No entanto, o conceito de combustível limpo se restringe ao elemento carbono. Mas o balanço energético de outros elementos na natureza é afetado, como por exemplo, o ciclo do nitrogênio.

A gasolina, além de ser derivada do petróleo, lança na atmosfera gases que prejudicam a saúde humana e o meio ambiente, pois não há um motor que faz a combustão de forma correta. Mas os hidrocarbonetos que compõem a gasolina são mais leves do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbônica (normalmente cadeias de 4 a 12 átomos de carbono), com isso a gasolina se torna menos poluente do que o diesel. 

O álcool, juntamente com a gasolina, polui consideravelmente menos do que o diesel, graças ao catalisador que é uma peça vital para reduzir a emissão de gases poluentes. Esse importante equipamento faz com que gases mais prejudiciais, como os monóxidos de carbono, sejam transformados em substâncias menos perigosas. Mas ambos, tanto o álcool como a gasolina, são responsáveis pela emissão do perigoso dióxido de carbono, que contribui para o efeito estufa e o aquecimento global. 

A queima do álcool emite menos gases poluentes na atmosfera, pelo fato de ser derivado da fermentação da cana-de-açúcar, a queima do álcool produz em média 25% menos monóxido de carbono e 35% menos óxido de nitrogênio (NO) que a gasolina. Mas o álcool também polui, é verdade que em menor proporção que a gasolina, mas não pode ser classificado como não-poluente. 

Dessa forma, observa-se que os impactos ambientais relacionados ao carro a combustão estão diretamente ligados à emissão de gases poluentes e aos efeitos que esses causam na natureza. Entretanto, deve-se levar em conta também a poluição proveniente da extração dos hidrocarbonetos na natureza. Apesar de parecer limpa, essa extração é responsável por inúmeros acidentes ecológicos, destacando-se os frequentes vazamentos das plataformas petrolíferas que despejam milhares de litros de petróleo ao mar.

Quanto ao descarte dos motores a combustão, esse é realizado de maneira adequada, na maioria das vezes. Os motores não mais utilizáveis são levados às estações de coleta de ferro, onde são revendidos para empresas que utilizam seu material para a fabricação de novos produtos.

Cabe destacar também a poluição sonora provocada pelos veículos a combustão. O processo de combustão que ocorre dentro dos motores é responsável por ruídos característicos dos veículos automotores a combustão. Quando em meio urbano, o conjunto desses ruídos gera grande poluição sonora, chegando a ser prejudicial à saúde humana.

Impactos ambientais dos carros elétricos

Os carros elétricos, ao contrário do que muitas pessoas pensam, não são veículos automotores 100% limpos. Assim como os movidos a combustão, os elétricos têm suas desvantagens e podem gerar impactos ambientais consideráveis.

Assim como os carros a combustão, os elétricos geram poluição durante seu processo de fabricação. Seja na extração dos metais, na produção das peças ou na linha de montagem.

Toda a bateria é feita de um metal, nos veículos automotores elétricos a maioria das baterias são de níquel e lítio. Apesar de serem utilizados em pequena escala, o níquel e o lítio demandados pelos veículos elétricos são retirados da natureza por mineradoras, gerando um impacto ambiental considerável. Entretanto, cabe destacar que os veículos a combustão também requerem grande quantidade de metal para a produção de seus motores, chegando a superar os impactos dos veículos elétricos nesse aspecto.

Quanto ao descarte dos motores elétricos, esse é realizado em sua grande maioria de maneira ecologicamente correta. Assim como as baterias dos carros a combustão, as baterias dos motores elétricos após o término de sua vida útil são trocadas. Após essa troca, o local onde foi realizado o serviço encaminha a bateria à centros de reciclagem, onde os fluidos, metais e polímeros das baterias são retirados e enviados às empresas para que voltem ao processo produtivo. Entretanto, nem todas as baterias são descartadas dessa forma. Quando há o descarte inadequado na natureza, os fluidos e metais pesados das baterias são responsáveis pela contaminação do solo e da água, gerando grandes impactos ambientais.

Já a poluição sonora não ocorre com os carros elétricos. O sistema do motor, das baterias e da parte mecânica geram ruídos muito pequenos, sendo praticamente desprezíveis quando comparados aos ruídos dos carros a combustão.

Os gases poluentes, que são o principal impacto ambiental causado pelos carros a combustão, não existem nos carros elétricos. O sistema de fluxo de energia nos veículos elétricos não depende de combustão, sendo assim, não há emissão de nenhum gás no processo de funcionamento. Esses é o principal fator considerado pela sociedade ao rotular os elétricos como 100% limpos. Entretanto, um fator importante não é considerado ao realizar tal afirmação: a energia que move os veículos elétricos nem sempre é limpa.

Para abastecer um carro elétrico são necessários vários quilowatts de energia. Deve-se levar em conta quando se analisa os impactos ambientais dos carros elétricos qual é a fonte da energia que os move. Não é preciso entrar em detalhes aprofundados, mas é evidente que todas as fontes de energia geram um impacto na natureza. Destaca-se as usinas termoelétricas que muitas vezes utilizam fontes de energia fósseis e produzem gases poluentes que contribuem para o agravamento do efeito estufa. Sendo assim, observa-se que os carros elétricos possuem potencial para gerar grandes impactos ambientais de forma indireta. Dependendo a matriz energética do local onde o veículo elétrico se encontra, os efeitos nocivos à natureza podem assemelhar-se aos causados pelos carros a combustão.

Estudos da Union of Concerned Scientists dos EUA revelam que, dependendo de onde se localiza, a emissão total de gases (de forma direta e indireta) gerada por um veículo elétrico pode chegar bem próxima a gerada por um veículo a combustão. Nesses locais um veículo híbrido seria o mais ecologicamente correto, aponta o estudo (fonte destacada na bibliografia).

Análises gerais

Dessa forma, por meio de um esquema simples e geral, é possível classificar os impactos de cada carro da seguinte maneira:

-Poluição no processo produtivo: relevante e equivalente para ambos os carros.

-Poluição sonora: muito relevante para os carros a combustão e praticamente desprezível para os elétricos.

-Poluição por gases (de forma direta): muito intensa nos carros a combustão e inexistente para os elétricos.

-Poluição pelo descarte inadequado: grande para ambos os carros, os elétricos possuem maior gravidade pelos componentes poluentes presentes nas baterias.

-Poluição de forma indireta: existente nos carros a combustão que utilizam combustíveis fósseis. Nos carros elétricos é existente e o grau de impacto depende da origem da energia que o abastece.

Alunos responsáveis: João Marcos e Rafael.

Bibliografia

http://futurelab.com.br/site/futurelab_blog/novo-estudo-revela-que-o-impacto-ambiental-dos-carros-eletricos-depende-de-sua-localizacao/ (fonte destacada)

https://www.ambienteenergia.com.br/index.php/2012/02/carro-eletrico-vantagens-e-equivocos/17145

http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI150552-17774,00-O+CARRO+ELETRICO+POLUI.html

http://cascavel.ufsm.br/revistas/ojs-2.2.2/index.php/reget/article/viewFile/10537/pdf

http://www.alunosonline.com.br/quimica/reacoes-combustao-impacto-ambiental.html

http://parquedaciencia.blogspot.com.br/2013/08/combustao-poluicao-e-automoveis.html

Planejamento do grupo

Conforme o cronograma do grupo, a próxima postagem será novamente uma análise comparativa e o parâmetro será Rendimento. Os alunos responsáveis, conforme combinado, serão Gustavo e Lucas.

Vídeo de apoio I

Produzido pela página virtual Olhar Digital, o vídeo a seguir retrata as principais diferenças dos carros elétricos e a combustão. Ele mostra de maneira geral o funcionamento e as características de cada motor. É um ótimo vídeo para introduzir o assunto que será aprofundado pelos parâmetros de comparação que postaremos em breve.  

Leitura de apoio I

Paralelamente ao desenvolvimento do trabalho, esse post tem como objetivo apresentar um conteúdo informativo de qualidade, que será utilizado pelo grupo como bibliografia para futuras postagens. O texto, anexado nesse post, está presente em uma matéria da revista Veja do dia 15 de abril de 2015 e aborda o tema baterias. Além de retratar o funcionamento das baterias, o texto evidencia a necessidade de aprimoramento das mesmas e a dificuldade para a realização de tal aprimoramento. Assim como esse texto, o grupo postará todo conteúdo de meios comunicação que nos auxiliará para a realização do trabalho. Dessa forma, esse post não compõem o desenvolvimento do trabalho e serve apenas para divulgação do material de estudo do grupo. 

Para ter acesso ao texto, clique aqui.

Funcionamento dos carros a combustão e elétrico

Funcionamento do carro a combustão

O motor movido à combustão interna é constituído por cilindros, que podem variar de 2, em motores 2 tempos de motos, até 6 em carros, e em carros especiais de corrida ou alta potência podem ter 12.

Esses cilindros possuem um pistão que possui o movimento livre, apesar de ser extremamente justo dentro do cilindro. Inicialmente o pistão desce e a válvula de admissão se abre, para que a mistura de ar e combustível, em proporções exatas,  seja injetada no cilindro.

Após a injeção da mistura, a válvula de admissão é fechada e o pistão retorna para cima, comprimindo a mistura. Quando o combustível atinge sua compressão máxima um sistema elétrico produz uma faísca para realizar a ignição. Essa faísca é produzida pois mesmo em alta pressão a mistura não entra em ignição a baixas temperaturas, então é necessária a faísca para realizar o processo de ignição.

Com a ignição realizado haverá o processo de geração de vários gases que se expandem rapidamente empurrando o pistão novamente para baixo. A força dos gases exercida sobre o pistão que o fazem descer é aproveitada pelo motor para fazer girar um conjunto de engrenagens.

Ao atingir a expansão máxima, uma válvula de escape é aberta para que os gases possam sair do cilindro. Depois disso o ciclo acontece repetidas vezes. A utilização de mais um cilindro torna o funcionamento mais eficiente, uma vez que cada pistão realiza o movimento alternadamente. Sendo assim, o movimento de um pistão para baixo auxilia a subida do outro pistão.

Esses pistões são acoplados em um sistema mecânico denominado virabrequim, que não só capta a força que eles exercem para utilização na geração de trabalho, como sincroniza o processo de geração de faíscas.

Rendimento:

Um grande problema encontrado atualmente por desenvolvedores de motores é o rendimento dos motores. Grande parte da energia introduzida no motor é “perdida”, e somente uma pequena parte é transformada em trabalho. O rendimento dos motores varia de 20% até em torno de 40%.

Esse baixo rendimento se dá, devido ao grande desperdício de energia gerado pelo motor. Esse desperdício é gerado principalmente pelo atrito das engrenagens do próprio motor, e pela perda de energia na forma de calor. Mas além dessas perdas, também há perdas no circuito de refrigeração e perdas no escapamento, devido a queima incompleta do combustível.

Sistema de ignição:

O sistema de ignição é responsável por criar uma faísca que será responsável pela combustão do combustível, uma vez que a compressão não é suficiente para que ele entre em combustão. Essa faísca é gerada por uma vela.

A corrente necessária para a ignição deve ter, pelo menos, de 40 a 60 mA e deve ter uma tensão de 12 000 Volts. O carro possui uma bateria que fornece 12 V, por isso é necessário um sistema que transforme esses 12 V em 12 000 V. Esse processo de transformação, inicialmente, era formado por um circuito elétrico com um transformador, no entanto, esse sistema evoluiu ao ponto de a ignição levar muita eletrônica.

No sistema elétrico, há uma bobina responsável pela transformação da voltagem. Essa bobina é constituída por um enrolamento de fios primários mais grossos, e um enrolamento de fios secundários mais finos que dão muito mais voltas. A relação entre o número de voltas do primário com o secundário é que determina a voltagem de saída.

Por exemplo, se o primário possuir 100 voltas e o secundário 100 000 voltas, a tensão será multiplicada por 1000. Assim, é possível transformar 12 V em 12 000 V. Porém, esse sistema só é possível quando a corrente que passa pela bobina varia. Para isso, existe uma chave que abre o circuito e fecha no momento em que a faísca é necessária.

Funcionamento do carro elétrico

A principal diferença do carro elétrico para com o convencional é que o elétrico ao invés de utilizar o motor de combustão interna,utilizar motores elétricos que são alimentados pela energia elétrica proveniente de baterias,são geralmente de íons de lítio e podem ser recarregadas por até 200 vezes,ou de reações químicas entre o hidrogênio e oxigênio.No caso dos carros elétricos alimentados somente pela energia elétrica armazenada em baterias,estas podem ser totalmente recarregadas em casa durante,em média,seis horas.

Quanto aos movidos a hidrogênio,o hidrogênio é armazenado em tanques feitos de fibra de Carbono para que se suporte a grande pressão exercida pelo hidrogênio.este reage com o oxigênio formando energia e a água como subproduto,essa eletricidade gerada pode ser utilizada diretamente pelo motor ou recarregar baterias reservas.

Em ambos os casos,o carro elétrico é muito silencioso,já que o motor elétrico,praticamente,não faz barulho.Existe também a vantagem de em situações oportunas como descer um morro,o motor pode ser utilizado como gerador de energia e recarregadas,um carro movido somente pela energia proveniente de baterias tem capacidade de percorrer apenas 100km sem ser necessário recarregar,no caso do movido por hidrogênio, 350km.

Eficiência energética:

Os carros elétricos possuem uma eficiência energética superior aos convencionais,pois a eficiência dos motores elétricos é muito maior do que todas as outras formas de propulsão em uso atualmente.Um motor de combustão interna,possui em média a eficiência de 25%.o que significa que,para 100 unidades de energia(gasolina ou diesel),apenas 25 vão realmente "fazer o carro se movimentar",os outros 75 são disperdiçados,principalmente através de atrito e calor.Motores elétricos puros,no entanto,têm uma média de 80% de eficiência(alguns chegam perto de 95%).

Bibliografia:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ve%C3%ADculo_el%C3%A9trico

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/7031-como-funciona-o-motor-a-explosao-ou-de-combustao-interna-art1344

http://www.damec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/7_rendimentos.pdf

Planejamento do grupo:

Para a próxima semana, de acordo com o cronograma do grupo, iremos começar o desenvolvimento do trabalho realizando a primeira análise comparativa. O parâmetro de comparação será o impacto ambiental.

Alunos responsáveis pela postagem acima: Lucas e Gustavo.

A história do carro a combustão e do carro elétrico.

A HISTÓRIA DO CARRO A COMBUSTÃO

O sistema moto propulsor de uma máquina é o responsável por produzir força motriz suficiente para gerar movimento. No automóvel isto não é diferente, pois o conjunto de peças que dão forma ao motor são as responsáveis por gerar, através de um movimento retilíneo, uma resultante de movimento rotativo.

O primeiro motor de combustão interna foi inventado e construído por Jean Joseph Étiènne Lenoir, engenheiro belga, nascido em 1822, em Luxemburgo.

Mais tarde, Nikolaus August Otto, nascido em 1832, na Alemanha, estudando os trabalhos de Jean, acabou descobrindo o valor da compressão da mistura de combustível e ar, antes de queimar na câmara de combustão, o que aumentava significativamente a força gerada pelo motor. A partir daí, surge à ideia do ciclo de quatro tempos de movimento do êmbolo (ou pistão), e nasce o Motor Ciclo Otto movido à gasolina.

Depois da sua criação o motor de combustão interna criado por Nikolaus August Otto atravessaria os séculos impulsionando as formas de tração mecânica. Com as ciências da antiga geração, do século XVII, foi que o homem buscou construir um mecanismo para gerar força de uma maneira automática, diferente de uma tração humana ou animal, e que pudesse levá-lo a grandes distâncias e certas velocidades maiores que as de seus passos.

Foi no ano de 1860 que a ideia de construir uma máquina que utilizasse o benzeno como combustível pode ser, seis anos mais tarde, em 1866, concretizada por um comerciante e interessado em ciências das mais diversas, Nikolaus August Otto.

De nacionalidade Alemã, nascido em Holzhausen an der Haid, Otto teve contato na época com outros inventores e cientistas que ao mesmo tempo, e até antes de Otto já trabalhavam em projetos semelhantes, pois na época, o motor a vapor já estava bem difundido entre eles. Inclusive com certa frequência já se via algumas embarcações nos rios e algumas locomotivas movidas pela pressão do vapor cruzando o território Europeu e Americano.

Nikolaus August Otto teve a ideia de construir um mecanismo, baseado no conjunto mecânico de pedal e manivela muito utilizado em serviços braçais e nas bicicletas, onde uma mistura de ar e combustível pudesse explodir e gerar força e movimento. Esse mecanismo foi projetado e construído para trabalhar em um ciclo de quatro tempos, daí o nome no motor que ficou conhecido como motor de combustão interna ciclo Otto.

O motor de Otto obteve inúmeras vantagens em relação ao motor a vapor. Uma delas é o baixo peso já que o motor a combustão interna não precisava de um reservatório de água para ser aquecida, muito menos um combustível para ser queimado e aquecer a água, sendo na época comum utilizar a lenha ou o carvão.

Outra vantagem era o baixo consumo de combustível, embora ainda sendo benzeno e um sistema de alimentação de combustível não muito eficiente, que se diferenciava dos motores anteriores, onde em poucos quilômetros ou em poucas horas de funcionamento queimavam um balaio de lenha.

A potência dos motores de combustão interna ciclo Otto também superava, em proporções de tamanhos, a do motor a vapor. Apenas a pressão do vapor empurrava os pistões e bielas para gerar força e movimento rotativo enquanto no motor de ciclo Otto, uma explosão de combustível, um poder térmico e um deslocamento de gases assumiam o papel do vapor com muito mais eficiência, gerando maior potência.

Quanto à utilização de gasolina, que antes de ser utilizada nos motores era um subproduto do petróleo jogado fora, passou a ser um combustível com mais poder de explosão e com um percentual de lubrificação, alimentando os motores, o motor de ciclo Otto aumentou ainda mais a sua potência e torque.

O motor de combustão interna ciclo Otto com todas essas vantagens, sendo mais leve e compacto, oferecendo mais versatilidade em comparação com os motores a vapor, logo se consagrou como a força motriz que se estenderia até os dias atuais nas mais diferentes aplicações que pudesse servir com a sua força de trabalho ao homem. Os automóveis, as embarcações, os ônibus, os caminhões, as máquinas de trabalho rural e de canteiros de obras, assim como na indústria em geral e até mesmo na aviação utilizam ainda o princípio de funcionamento, em motores de combustão interna, de 150 anos atrás.

A HISTÓRIA DO CARRO ELÉTRICO

Automóveis movidos a energia elétrica, diferente do que grande parte da população imagina, trata-se de uma tecnologia antiga e logo nos primeiros anos da indústria automobilística já havia sido desenvolvido veículos com essa propulsão. O primeiro protótipo foi construído na Escócia na década de 1830. A princípio esses veículos não se popularizam, porque as baterias não eram recarregáveis e a substituição constante delas encarecia a manutenção dos veículos. Só em 1890, já com baterias recarregáveis, foi desenvolvido um modelo com grande participação no mercado automobilístico, foi o primeiro carro elétrico de fato. Desde então, os carros elétricos foram ganhando mais espaço na sociedade, chegando a compor 28% dos veículos americanos em 1900.

Carro elétrico desenvolvido por William Morrison em 1890.

Entretanto, a ascensão dos veículos elétricos no mercado foi contida por Henry Ford, que desenvolveu o carro a combustão Modelo T e criou a filosofia de mercado que marcou o século XX, o fordismo. A partir de então, a participação dos carros elétricos na sociedade praticamente desapareceu.

Só na década de 1970, quando preocupações com a poluição e a elevação do preço da gasolina tomaram conta do cenário mundial, os carros elétricos voltaram a ser produzidos como alternativa de substituição dos carros a combustão. Dessa forma, governos e empresas passaram a estimular pesquisas para desenvolver os veículos elétricos, pois esses possuíam menor potência e autonomia, além da demora que existia para recarregar tais veículos.  Sendo assim, vários modelos foram criados da década de 1970 até o ano 2000. Destacam-se o EV1, produzido pela norte-americana General Motors de 1996 a 1999, e o modelo elétrico do RAV 4, produzido pela japonesa Toyota de 1997 a 2003. Esses modelos, porém, não alcançaram os níveis de vendas esperados.

General Motors EV1 sendo recarregado

Já no terceiro milênio, a Tesla Motors, empresa norte-americana, revolucionou o conceito de carro elétrico desenvolvendo modelos de alta performance que agradaram muito aos críticos automobilísticos. Além disso, as grandes empresas do setor passaram a desenvolver carros híbridos, que se locomovem através de motores de combustão interna aliados a motores elétricos. Sendo assim, os veículos elétricos passaram a ganhar maior participação no cenário mundial, apesar de ainda representarem uma porcentagem ínfima do mercado. Hoje, praticamente todas as grandes empresas do setor têm projetos de carros elétricos em desenvolvimento e que serão lançados nos próximos anos.

Tesla Roadster, carro de alta performance produzido entre 2006 e 2011.

Referências bibliográficas:

<http://www.infomotor.com.br/site/2009/01/historia-do-motor-a-combustao-interna-ciclo-%E2%80%9Cotto%E2%80%9D/>

<http://www.eumed.net/libros-gratis/2010e/827/Motor%20de%20Combustao%20Interna.htm>

<http://www.planetseed.com/pt-br/node/102394>

<http://super.abril.com.br/tecnologia/carros-eletricos-velocidade-limpa-447363.shtml>

Alunos responsáveis: João Marcos Toledo Rocha, Rafael Ferreira Carneiro.

PLANEJAMENTO DO GRUPO

Para a próxima semana o grupo decidiu concluir as postagens de introdução apresentando um texto que irá abordar o funcionamento dos carros movidos a combustão e dos carros elétricos.