Freio ABS, EBD, ESC, etc…

Esses sistemas de freio são controles eletrônicos de segurança para o seu carro. As siglas estão em inglês e significam:

• ABS: Anti-locking Brake System (Sistema de freio com anti-travamento)
• EBD: Electronic Brake Distribution (Distribuição eletrônica de freios)
• ESC: Electronic Stability Control (Controle de estabilidade eletrônico)

Todos estes sistemas são controlados pela central eletrônica dos freios. Em carros mais antigos sem controles eletrônicos, os freios são acionados somente pela força do motorista aplicada ao pedal, gerando pressão hidráulica que aciona as pinças dos freios à disco ou os cilindros de roda nos freios à tambor.

Nos veículos maios novos e mais avançados, é necessária uma central eletrônica e hidráulica para comandar os freios de cada roda independentemente, o que o motorista não é capaz de fazer.

Essa central possui uma placa eletrônica que recebe os dados de aceleração do veículo e um módulo hidráulico com uma bomba e válvulas para atuar os freios de cada roda de maneira inteligente. Qual roda recebe quanto de força depende da situação do veículo e entraremos em mais detalhes para cada função.

ABS e a distância de frenagem.

Para entendermos porque o ABS é vantajoso, e obrigatório, devemos antes definir o que é a distância de frenagem. Portanto, imagine um veículo em uma via reta andando a uma velocidade de 50km/h. Caso ocorra uma obstrução da via o motorista aplicará a força total ao pedal para a máxima frenagem do carro.

Com isso, o sistema de freio, à disco ou tambor, irá gerar o torque de frenagem. Assim, através do pneu e sua transmissão do torque de frenagem ao solo, o veículo irá sofrer uma força resistiva ao movimento que reduzirá sua velocidade.

Quanto maior for esta força resistiva, menor será a distância de frenagem. Em contra-partida, se a velocidade do veículo for maior, digamos 100km/h, a distância de frenagem será maior.

Até aí tudo bem né? Bem intuitivo. Porém, o problema começa quando o torque de frenagem é alto e a velocidade do veículo também é muito alta, ou quando a pista está molhada ou escorregadia por algum outro motivo. Isso causa o travamento da roda e a distância de frenagem aumenta.

Mesmo em pista seca, o pneu travado sendo arrastado irá resultar em uma distância de frenagem maior. Esse fenômeno se explica pela diferença entre o atrito dinâmico e o atrito estático.

Entendendo atrito estático e dinâmico:

Imagine esfregar uma borracha em um papel. Quando não se faz muita força em cima da borracha, ela desliza facilmente. Porém, se for pressionada com mais força ela irá arrastar o papel e muito provavelmente rasgá-lo. Quando a borracha desliza, a resistência na borracha é menor.

É da mesma maneira com o veículo. Se o pneu desliza sobre o asfalto, a força transmitida ao solo através do atrito entre a borracha e o asfalto é menor do que se o pneu estivesse girando enquanto mantendo contato com o solo. Contudo, o ABS não é um aumento na força normal, como no caso da borracha e o papel, mas sim um controle eletrônico da pressão hidráulica do freio.

Utilizando o sinal de velocidade de cada roda e a desaceleração do sensor inercial do veículo é possível determinar se as rodas estão travando. Com uma queda abrupta em uma velocidade de roda e desacompanhada por uma desaceleração compatível com tal queda, o controlador eletrônico aciona a função do ABS.

O módulo eletrônico aciona as válvulas do módulo hidráulico de modo a aliviar a pressão do freio momentaneamente e aciona a bomba para recuperá-la, tudo em milissegundos. Isso causa uma trepidação no pedal que pode assustar alguns motoristas desavisados.

Com este acionamento a roda evita o travamento, aproveita do atrito estático, e a distância de frenagem é a menor possível com a aproveitamento total do torque de frenagem disponível sem escorregar.

Frenagem em curvas: pode ou não pode?

Em veículos mais antigos, que não possuem EBD, uma das piores práticas é frear em uma curva. Motoristas inexperientes costumam se encontrar nessa situação: acelerando em uma reta onde tudo está tranquilo até que se entra em uma curva.

Então, a velocidade alta causa a transferência de carga e o motorista percebe que calculou mal a velocidade ao entrar na curva, instintivamente aplicando os freios. Grande erro em um veículo sem EBD pois nestes o veículo irá aplicar o torque de frenagem nas rodas externas e internas igualmente.

Porém, as rodas internas, devido a transferência de carga, estão menos carregadas e podem fazer o veículo escorregar na pista devido a velocidade alta.

A maneira que o EBD atua é comparar os valores de aceleração lateral e longitudinal do veículo e distribuir a pressão hidráulica do freio de maneira adequada. Assim, é possível aproveitar o máximo de frenagem, sem escorregar, em curvas.

ESC: O anjo da guarda na dinâmica veicular.

Este talvez seja o mais interessante sistema de segurança em veículos. Claro, o cinto de segurança é primordial e os airbags são importantíssimos na redução do impacto em uma colisão. Mas o ESC consegue corrigir a trajetória do veículo enquanto ele perde a trajetória. Vamos ver aqui como exatamente isso é possível. Porém, antes precisamos esclarescer um conceito muito importante da engenharia automotiva: sobresterço e subesterço.

Antes de entrar em detalhes, é necessário ressaltar que este conceito pode ser definido de maneiras diferentes dependendo do autor. Para uma compreensão profunda e aplicação do conceito, são necessários estudos mais extensos do que o apresentado no post. Autores como Gillespie e Milliken são as opções mais tradicionais e o professor Nicolazzi da UFSC também possui um material muito didático.

Sobresterço e subesterço.

Na entrada de uma curva o motorista irá girar o volante. Dependendo desse ângulo do volante e da velocidade do veículo, haverá uma velocidade para a mudança de trajetória do carro, em graus por segundo.

Por exemplo, para um veículo à 70km/h e um ângulo de 45º, será esperado uma velocidade de mudança de direção de 13º/s (valores experimentais, dependente do veículo). Ou seja, nessa velocidade e com esse giro do volante, o veículo irá apontar 13º a mais para a direção na qual o volante está apontado a cada segundo. Usando o referencial 0º no tempo 0s, no segundo 1 o veículo apontará para 13º, no segundo 2 apontará para 26º, e assim por diante.

Esse valor em graus por segundo é chamado de yaw rate. Quanto mais fechada a curva, maior o yaw rate. Quando um veículo gira mais do que o esperado pela velocidade e o volante, como quando o carro roda na pista, temos o sobresterço.

Por exemplo, se na condição citada o veículo estivesse girando a 15º/s ou 20º/s. Já quando o carro gira menos, ele não consegue se manter na trajetória e escapa “para fora da curva”. Nesse caso, temos o subesterço.

Casos para intervenção do ESC.

São nessas situações que o ESC intervém. A central eletrônica é calibrada para saber quais são os parâmetros esperados de yaw rate e quais os valores de pressão de freio necessários para consertar a trajetória do veículo. Em veículos convencionais a tração é dianteira, facilitando o uso do eixo traseiro para acionamento do ESC.

O eixo não tracionado gira livre, e então é apenas necessário aplicar o freio em uma das rodas que gere uma força contrária ao yaw rate indesejado.

Considere uma curva para a direita. Com uma situação de sobresterço a central eletrônica irá comandar a bomba para pressurizar a linha do freio da roda esquerda, puxando a traseira de volta para a trajetória. Caso fosse uma situação de subesterço então a aplicação deveria ser na roda direita, puxando o carro para dentro da curva.

Recapitulando…

ABS é a função que impede a roda de travar, se aproveita do atrito estático e diminui a distância de frenagem. Em caso de emergência, pise até o final do curso do freio e não se assuste se houver trepidação no pedal. Já o EBD é a função que permite uma frenagem mais segura em curvas e em transferências de carga.

Em veículos sem EBD nunca faça uma frenagem em curvas e observe bem a sua velocidade antes das curvas. O ESC manterá seu veículo na rota, porém sempre é necessário ficar atento à desníveis, poças de água ou areia na pista.

Para mais detalhes sobre a engenharia automotiva, suas tecnologias, e talvez mais algumas siglas, fique atento ao Blog da Engenharia!

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É fácil imaginar uma sala de engenheiros em pranchetas desenhando um veículo e então realizando cálculos estruturais e de dimensionamento. Porém a realidade está longe dessa imagem.

Nesse post será introduzida a visão geral organizacional do projeto, conhecida por APQP.

O projeto de um novo veículo é sempre um desafio complexo e multidisciplinar, com times globais e responsabilidades bem distribuídas.

Dependendo da organização da montadora os setores podem ser focados em partes do carro ou áreas de formação como “Engenharia Elétrica” ou “Setor de powertrain à combustão”.

Aliado a essa característica está o desafio logístico da cadeia de suprimento global de veículos e a competição acirrada em custos, portanto o processo também tem papel importante na definição do produto. Nas últimas décadas se percebe um aumento no interesse pelas montadoras da utilização de empresas “sistemistas” especializadas em componentes para a realização dos projetos. Porém, esta situação gera um impasse.

Como garantir as entregas no prazo com metodologias diferentes?

Um sistemista que atendesse a duas montadoras necessitaria se adaptar a duas metodologias diferentes, com burocracias e processos distintos.

Ao mesmo tempo uma montadora que trabalhasse com diversos sistemistas em um projeto não teria uma entrega estruturada, dependendo da organização individual de cada sistemista para cumprimento do prazo. Dessas duas necessidades foi criada a ferramenta APQP.

O objetivo é o alinhamento do controle de entregas enquanto estabelecendo marcos para validação da qualidade ao longo do ciclo de vida do produto. A ferramenta usada nesse controle é o APQP, ou advanced product quality planning.

Ela foi criada pelo AIAG (Automotive Industry Action Group), uma associação de montadoras e sistemistas, fundada pelas norte-americanas Ford, Chrysler e General Motors.

Quais são alguns dos benefícios e dificuldades associadas ao APQP?

O APQP oferece um planejamento estruturado que define as etapas do desenvolvimento de um novo veículo e oferece uma maneira de se estimar assim o custo total do projeto alinhado com o retorno e o ciclo de vida em que este será diluído.

Os custos do projeto são altos no desenvolvimento, da ordem de mais de 1 bilhão de dólares, e a receita se inicia apenas após o lançamento. E isso se o produto for um sucesso em vendas, compensando o custo do projeto. Para isso a montadora possui em seu portfólio diversos produtos lançados que “bancam” o desenvolvimento de plataformas futuras. A execução deste planejamento nos prazos e o foco no cliente são os divisores de águas entre um recall ou um campeão de vendas.

Conheça melhor cada etapa do planejamento

As etapas principais são:

1. planejamento,
2. desenvolvimento do produto,
3. desenvolvimento dos processos,
4. validação do protótipo,
5. lançamento da produção,
6. constante retroalimentação de informações.

1- Planejamento

No planejamento são definidos a equipe, os recursos disponíveis e o escopo do produto. O marco de fim desta etapa é a aprovação do programa, onde os recursos são liberados para o projeto com base nos estudos da fase de planejamento.

2- Desenvolvimento do produto

Nesta etapa são feitas, com base em análises do mercado e necessidades do cliente, as decisões de escopo e conceito do veículo. Exemplos de decisões que podem ser feitas ou modificadas nessa fase são motorização 1.5 ou 1.6, tipo construtivo de transmissão, materiais usados, funcionalidades especiais como troca de faixa automática ou câmeras de ré.

Em conjunto ao APQP, o uso hoje de ferramentas CAD e CAE tem acelerado, em muito, o tempo de projeto. Com isso é possibilitada a modelagem e estudo rápido de componentes e a identificação de conflitos cedo no projeto. Outra metodologia interessante na parte conceitual e de dimensionamento é a construção de modelos em escala reduzida, auxiliando na validação do design e estudo da aerodinâmica.

Considerando o apelo por design na compra do carro esta estratégia em muito beneficia o sucesso em vendas. Já na parte técnica do projeto, esses modelos quando submetidos a túneis de vento geram informações importantes nas simulações CFD realizadas pelos engenheiros. Com estes modelos é possível aumentar a eficiência do veículo através da redução do arrasto e aumentar a segurança melhorando a estabilidade direcional em velocidades mais altas.

3- Desenvolvimento do processo

O desenvolvimento do processo no APQP é de extrema importância para o sucesso do projeto. Pois, como citado anteriormente, o sucesso é definido pelo número de vendas, gerando lucro. Porém, se o número de carros produzidos não é suficiente para atender os mercados visados, o lucro será menor. Adicionalmente, aumentar a escala simplesmente não é a resposta.

Os custos devem ser contabilizados corretamente e investimentos em instalação de maquinário pode encarecer o produto. Além disso, cabe ao processo conferir a qualidade e estudos estatísticos que em grande parte são baseados no Sistema Toyota de Produção. Por exemplo, o Lean Six Sigma, World Class Manufacturing e outras metodologias específicas interna às montadoras, tiveram suas origens nos ensinamentos do STP.

4- Validação do protótipo

A etapa seguinte do APQP garante o atendimento do produto aos requisitos de projeto definidos no escopo. A norma ISO 26262 serve como uma referência para o que é chamado de “validação em V”.

A verificação pode ser feita iniciada pela confirmação de requisitos do componente, seguida da integração deste com o sistema e, por fim, é validada a qualidade do veículo de acordo com as necessidades dos clientes.

Outra ferramenta importante a ser citada é o PPAP que define a documentação necessária a respeito de um componente para que seja aprovada a sua produção.

5- Lançamento de produção

Confirmada a qualidade do produto e a estruturação do processo pode ser lançado o veículo e então ele entra no que é chamado de “vida série”. Essa etapa é iniciada com uma produção menor para que se observe a resposta do mercado. Se a resposta é positiva justifica-se os aumentos capacitários.

6- Melhoria contínua do APQP

Uma das ferramentas mais importantes no desenvolvimento do produto e do processo não é o CAD nem CAE nem CAM, mas sim a FMEA. Este documento é alimentado com falhas previstas e realimentado com falhas não previstas, dimensionando o risco e propondo ações de controle para cada uma.

Durante todo o projeto, desde as chamadas “mulas” (veículos montados com peças de carros existentes e produtos sendo desenvolvidos para o modelo novo) até a finalização do protótipo esse documento é realimentado.

Por exemplo, pode ser usado a carroceria um modelo antigo para se testar um motor novo com um conjunto de suspensão e direção também novos em uma “mula”. Se for identificado que a vibração do motor possua uma interação negativa com a suspensão isso será adicionado ao FMEA para que seja melhorada essa questão e diminuído o risco associado.

Adicionalmente, cada modificação deve também ser documentada com arquivamento de versões anteriores e causas claras para mudança. Estes documentos também estão dispostos no PPAP.

APQP Ágil

O crescimento de metodologias ágeis nos setores de tecnologia provoca a indústria para desenvolver veículos mais rapidamente, o que diminuiria o custo e risco de novos lançamentos e aumentaria o lucro. Portanto, é interessante também se identificar como seria possível realizar o casamento da estrutura do APQP e frameworks ágeis como o Scrum.

Primeiramente, a organização deve se adaptar de um modelo vertical para um modelo ágil escalável, como Scrum of Scrums.

Então, deve ser feita a alteração do desdobramento de atividades do modelo cascata para definições de backlogs. Esse desdobramento poderia ser feito interno as etapas do APQP, utilizando o princípio ágil de entregas incrementais focado no término de cada etapa no prazo.

Para mais detalhes sobre os lançamentos e conteúdo sobre a engenharia automotiva, fique atento ao Blog da Engenharia.

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Esses países escolhidos como locais para fábricas ou centros de desenvolvimento ganham diversos benefícios. Assim como mais empregos, mais parcerias com instituições de pesquisa locais, criação de múltiplos sistemistas e fornecedores, isso sem contar a redução do custo dos veículos. Porém, o que pode o governo de um país fazer para atrair esta indústria? A resposta do nosso país é o programa ROTA 2030!

Qual o objetivo do ROTA 2030?

Este programa tem como intuito aumentar os investimentos em P&D na cadeia automotiva no país e a eficiência energética dos veículos vendidos no Brasil. Com esse propósito, são dispostos na Lei 13.755 incentivos fiscais nas vendas dos veículos se as montadoras cumprirem com certos requisitos.

Um dos requisitos é a garantia de emprego e a garantia de formação técnica fornecida à força de trabalho local. Com isso, as montadoras são incentivadas a não realizarem demissões em massa e fornecerem alternativas de crescimento para os colaboradores por meio de treinamentos ou formações.

Outro ponto importante do ROTA 2030 é o desenvolvimento de tecnologia envolvendo instituições de pesquisa brasileiras, capacitando mais nossos profissionais e possibilitando competitividade para os centros instalados no nosso país. Mais um ponto interessante é o favorecimento da utilização da matriz energética brasileira, envolvendo os veículos elétricos, híbridos e a utilização do etanol e biodiesel. Por exemplo, no artigo 2º parágrafo 4 da lei se determina que veículos híbridos com motores flex devem receber no mínimo 3% de redução de impostos em relação aos veículos de mesma categoria e desempenho com apenas motores à combustão.

Mas como o programa funciona?

Bom, a redução de imposto no veículo não necessariamente será repassada inteiramente ou mesmo parcialmente ao consumidor. Pois o governo controla apenas o valor reduzido de imposto sobre o veículo, e não o preço ou a margem de lucro da montadora. Contudo, um benefício de 1% na redução de imposto e se absorvido totalmente como lucro, ou seja, sem a montadora reduzir o preço do veículo, é um incentivo ainda muito grande para a escala da indústria automotiva.

Isso significa que haverá muito interesse em cumprir com os requisitos de evitar demissões em massa, aumentar o incentivo ao P&D e garantir níveis de eficiência energética cada vez melhores. Segundo o artigo 1º parágrafo 2 “será comprovado perante o Ministério da Indústria, Comércio Exterior e Serviços” o cumprimento dos requisitos do ROTA 2030 pela montadora. Portanto se não houver este cumprimento serão aplicadas multas desde R$50,00 a R$360,00 por veículo como está disposto na seção II do Capítulo 1 pendente também a exclusão do programa.

Entenda quais empresas podem se cadastrar ao ROTA 2030!

Não são só as montadoras que podem se beneficiar do programa. As empresas de autopeças ou de “sistemas estratégicos para a produção dos veículos” também estão inclusas no escopo. Na seção II se obtém detalhes sobre a eligibilidade para poder usufruir do ROTA 2030. Assim como empresas já estabelecidas, empresas com projetos de instalações de produção futuras também podem se beneficiar. Com isso espera-se atrair montadoras ainda não instaladas no país.

Na seção III pode se observar outro benefício para estas empresas, a dedução de até 30% do imposto em cima dos lucros (IRPJ e CSLL). Quase metade desta dedução pode ser justificada através de “dispêndios estratégicos”. São estes: “relativos à manufatura avançada, conectividade, sistemas estratégicos, soluções estratégicas para a mobilidade e logística, novas tecnologias de propulsão ou autonomia veicular e suas autopeças, desenvolvimento de ferramental, moldes e modelos, nanotecnologia, pesquisadores exclusivos, big data, sistemas analíticos e preditivos (data analytics) e inteligência artificial“. Assim identificamos quais são as áreas de pesquisa com maior interesse pelas montadoras não apenas pela competitividade tecnológica, mas adicionalmente por estarem previstas neste incentivo do ROTA 2030.

O programa por mais que tenha objetivos de fortalecer a nacionalização da indústria automotiva, ainda traz benefícios para peças importadas. O Artigo 25º traz detalhes sobre o benefício usufruído em isenções de impostos sobre importações em parcerias com ICTs e outras entidades.

Os tipos de projetos que podemos esperar do ROTA 2030.

Um dos exemplos é o esforço conjunto entre IPT, WEG, CBMM, UFSC, entre outras instituições. Estas entidades procuram encontrar aplicações para a mineração das jazidas de terras raras do país. Nosso país tem a segunda maior reserva do mundo, contemplando o neodímio que é usado na fabricação de ímãs permanentes. Estes ímãs estão presentes nos melhores modelos de motores de tração elétrica, e a mineração no mundo hoje é dominada pela China. Não é difícil relacionar a isso o interesse da China nos carros elétricos ou a estratégia da Tesla de utilizar motores indutivos que dispensam esse material, previnindo a submissão comercial do veículo americano ao preço chinês.

Este esforço pode ser favorecido e acelerado pelo ROTA 2030, o que resultaria no nosso país se tornar um concorrente de peso para os chineses. Seja como fornecedores de neodímio ou como fabricante de motores de tração, visto que a WEG, multinacionacional brasileira, é referência mundial em motores elétricos. Restando então o desafio aos engenheiros automotivos e desenvolvedores brasileiros. Porque não poderíamos ser referência também nos veículos desenvolvidos nacionalmente, frutos das pesquisas aceleradas entre ICTs e montadoras pelo ROTA 2030?

As oportunidades estão claras. Mais claras que isso, somente se a Lei 13.755 citasse nomes. Talvez apenas nos falte a coragem de deixar as cinzas do que nos é familiar e se aventurar no raio de novas tecnologias que irão inevitavelmente surgir. Pelo bem ou pelo custo.

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Debate Combustão vs Elétrico

Este debate é acalorado entre os profissionais da engenharia automotiva e possui argumentos convincentes dos dois lados. Sendo estes, predominantemente, o custo ainda a favor dos veículos à combustão e o apelo sustentável à favor dos veículos elétricos. Contudo, a força destes argumentos dependem de perspectivas e tendências de investimentos locais. Ainda assim, em geral o custo dos veículos elétricos e de baterias vem sendo reduzido e há estudos que mostram emissões equivalentes à veículos à combustão em países com energia elétrica produzida pela queima de carvão. Assim, vemos que a discussão não é nada simples.

Qual é o cenário atual dos carros elétricos?

A renovação do interesse no carro elétrico é atribuída à Tesla. Em 2008 ela lançou seu primeiro veículo, o Tesla Roadster, um veículo elétrico esportivo. A autonomia da bateria, de 200km, era fator surpreendente para os veículos elétricos e rapidamente ressurgiu a discussão sobre se seria esta a época em que o veículo elétrico tomaria conta do mercado. Contudo, não foi assim que aconteceu e ainda estamos longe de ver o domíno dos EVs (Electric Vehicle). A frota mundial hoje é estimada em mais de 1,4 bilhões de veículos, na sua maioria esmagadora à combustão, e a venda anual de veículos plug-in (híbridos e elétricos) foi de 2,2 milhões em 2019, totalizando algo acima dos 6 milhões segundo a projeção da Bloomberg.

Esses dados colocam os veículos elétricos com participação acima de 0,4% da frota mundial. Isto é, menos de 1 EV a cada 200 carros. E o crescimento deste número, que é limitado pelo número de vendas e a capacidade de produção das montadoras, fica em 0,15% do total de carros no mundo e próximo de 3% da média de 70 milhões de vendas anuais.

O que é necessário para o carro elétrico virar realidade global?

Então para que em 2025 vejamos mais carros elétricos do que à combustão nas ruas, a venda e a capacidade de produção necessitaria triplicar a cada ano. Do mesmo modo, se considerarmos esta meta(50%) para 2030, o aumento anual de vendas fica ainda em 70%, valor bastante considerável. Ainda mais, se o aumento anual de vendas se mantiver em 10%, apenas em 2070 esta meta seria atingida. Esta análise propositalmente deixa de fora fatores importantes como por exemplo o ciclo de vida dos produtos e variações da média de vendas anual (como a redução devido o impacto do corona vírus ou o movimento de mobilidade compartilhada). Apenas considerando os números de vendas e capacidade atual, este é o cenário.

Esse cálculo apenas indica que para se obter os resultados esperados pelas afirmações ousadas de visionários da tecnologia e confirmar o carro elétrico como o futuro, existe uma pressão grande nos custos de infraestrutura das montadoras na sua capacidade de produção e de venda, além do desafio tecnológico. Com isso, o debate evidencia riscos de se realizar tantos investimentos numa mudança tão brusca e simplesmente a tecnologia ainda não estar em sua maturidade para agradar os clientes que terão que optar entre veículos elétricos e híbridos, biodiesel, etanol e células de combustível. Contudo, continuar do jeito que está não é opção. Adicionalmente ao impacto ambiental, restrições governamentais cada vez mais rigorosas e o aumento do preço devido à redução nas reservas dos combustíveis fósseis, empurram a indústria automotiva para alguma decisão.

Montadoras e marcas: briga de cachorro grande

As montadoras se encontram em um período delicado, estrategicamente falando. Forçadas a mudar ou morrerem. As dificuldades são múltiplas em um mundo cada vez mais conectado de clientes fortalecidos na suas necessidades. Já se nota uma redução nos grandes grupos que dominam todas as marcas. Alianças e aquisições são frequentes. Além disso, o próprio modelo de negócios de vendas de veículos já é ameaçado pelas empresas de compartilhamento de veículos e transporte por aplicativo.

Não é certo se os carros elétricos serão dominantes no futuro próximo. É certo que ele hoje ainda não é uma realidade global e para se tornar há um salto grande. Segundo esta perspectiva faz sentido se observar o que falam as próprias montadoras. A CEO da GM Mary Barra comenta sobre os planos para um “all-electric future“. Da mesma forma, o CEO da Volkswagen Matthias Müller promete mais de “80 new electric models” até 2025. Já o vice-presidente executivo da Toyota Shigeki Terashi faz uma afirmação ousada de que até 2025 a montadora que mais vende veículos no mundo terá 50% desse volume em veículos eletrificados. A Tesla em toda sua potência de crescimento já anunciou seu planejamento, entitulado elegantemente de Master Plan, Part Deux.

Carros elétricos são futuro próximo ou distante?

Para se terminar a reflexão respondendo a pergunta inicial com outra pergunta. Se as montadoras investirem e lançarem apenas modelos eletrificados, qual seria a sua escolha, um carro usado ou um elétrico novo? E então, por essa perspectiva qual é a possibilidade do salto previsto nos gráficos?

Para mais informações sobre programas como ROTA 2030 ou como as estratégias são definidas nas montadoras, e muito mais, fique ligado no Blog da Engenharia e deixa aqui suas opiniões sobre o assunto!

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Mas somente os fãs mais apaixonados conhecem dos bastidores do esporte e de alguns detalhes do que é necessário para se dirigir um veículo destes.

Perca peso rápido, pergunte-me como!

Um dos detalhes mais impressionantes sobre pilotar um carro de F1 é sobre a perda de peso devido o calor e a transpiração que pilotos são submetidos. Esta perda pode chegar a 3kg durante a corrida que dura menos de duas horas.

Para compensar esta perda os pilotos possuem uma solução isotônica ou hipotônica a bordo que os mantém hidratados. Esta solução é bombeada por um botão no volante através de um canudo usando uma bomba de água de um limpador de para-brisa de um veículo comum. Vida boa né?

Mais ou menos. Alguns pilotos chegam a urinar dentro do carro pois podem passam uma quantidade de tempo considerável dentro do carro durante o fim de semana da corrida.

Acelerações e temperatura

Um carro de F1 é rápido. Ok, mas quão rápido? Os carros de hoje em dia podem acelerar de 0-100 km/h em apenas 2 segundos. Por este dado, usando uma conta simples, isso é equivalente a aproximadamente 2,7 Gs. Ou seja, seria parecido a ter algo amarrado à você e te puxando com uma força de quase 3 vezes o seu próprio peso. Quando se fala em frenagem, esse valor pode chegar a 5 Gs, 5 vezes.

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Durante curvas pode-se experenciar forças laterais de 4 a 6 Gs que “empurram” o piloto para o lado externo da curva devido a inércia na mudança de direção do veículo. Por este motivo boa parte do treino dos pilotos envolve treinos no pescoço para fortalecer esta musculatura. Se ainda assim não estiver claro a intensidade dessa condição, assista este vídeo de uma pessoa desmaiando à 3,6 Gs.

Outro fator extremamente penoso é o calor enfrentado no cockpit. Para se adaptar a esta condição pilotos podem realizar treinos de resistência em câmaras de calor. 

A unidade de powertrain se encontra atrás do tanque de combustível que fica atrás do banco, e é o componente que mais contribui para a temperatura do cockpit que pode chegar a 50°C. Portanto estar sentado num carro de F1 não chega a ser muito diferente de uma sauna a vapor. Bom, tirando todas as partes relacionadas à corrida, claro.

Conforto para viajar

Pode ser estranho de imaginar que um dos focos no projeto do veículo seja o conforto. Porém, é bem isso que acontece. Uma corrida na F1 tem o mínimo número de voltas para se completar 305 km.

Então, esta é a mesma distância para se dirigir de Florianópolis à Curitiba. Imagine-se realizando esta viagem suando o equivalente a 3 kg, sendo esmagado por todos os lados de forças no mínimo 2 vezes maiores que seu próprio peso em um calor de 50°C sem ar condicionado. Conte ainda com a pressão de competir contra os melhores pilotos do mundo e que a menor falha pode causar acidentes catastróficos.

Os carros da F1 são verdadeiras obras de arte no quesito de engenharia e o preparo necessário para ocupar um lugar no grid é extremo. Para saber mais sobre instalações de treinos de pilotos visite também o programa de treinamento de pilotos da Porsche.

Para mais informações sobre a tecnologia aplicada a estes veículos aguarde os próximos capítulos aqui no Blog da Engenharia.

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O que de fato constitui um engenheiro? Engenheiros são treinados para resolver problemas, mas como? Que ferramentas são necessárias para desenvolver as soluções que a sociedade necessita? Falaremos aqui das habilidades do engenheiro automotivo nas diferentes áreas em que ele pode atuar.

Primeiramente o que vem primeiro

Como qualquer outro tipo de habilidade, as técnicas do engenheiro automotivo necessitam ser refinadas. Por mais que se tenha talento e disposição, apenas através do hábito pode se obter maestria nas áreas e ferramentas usadas pelos engenheiros. Para isso, muita resiliência e autoconhecimento é necessário. Estas, chamadas soft skills, podem ser trabalhadas e desenvolvidas, porém somente com uma boa quantidade de esforço. Aqueles que se convencem que o engenheiro deve apenas calcular e não necessitam ter uma boa comunicação são os que mais se beneficiariam deste investimento. Contudo, é justamente essa crença que os impede de alcançar alguns objetivos ou aprender sobre uma área diferente.

Habilidades em diferentes áreas do conhecimento

Além de reunir conceitos de áreas da engenharia anteriormente distintas, o engenheiro automotivo possui vantagem por trazer a aplicação na indústria automotiva para estes conceitos. Um bom exemplo disto é o sistema de freio que possui impacto de diversas áreas do conhecimento comuns à engenharia mecânica, elétrica, hidráulica.

Para o correto dimensionamento dos freios necessita-se na sua base um excelente conhecimento em dinâmica veicular, entendendo os efeitos da transferência de carga na frenagem e aderência do par pneu-pista. Os atuadores, que podem ser hidráulicos ou pneumáticos como em veículos pesados, necessitam de conhecimentos sobres os diferentes tipos construtivos para seleção do mais adequado. Conhecimentos de materiais impactam na seleção de pastilhas eficientes e na mudança de suas propriedades devido a temperatura. Na modelagem e análise do comportamento térmico e mecânico são muito importantes as habilidades nas ferramentas CAD e CAE, além de obter grandes vantagens de um estudo do fluxo do ar para refrigeração. Com a adição de tecnologia nos veículos atuais, sistemas de ABS podem ser utilizados. Este sistema traz o desenvolvimento de software e a disciplina de controle para um projeto já extremamente multidisciplinar.

Em quais habilidades é interessante investir para ocupar qual posição?

Os engenheiros automotivos podem atuar em diferentes posições, como no setor de produto, produção ou gestão de projeto. No setor de produto são muito úteis as habilidades em CAD e CAE. Ferramentas como o CATIA, Ansys, Adams, CarSim, são usadas no design e análise de engenharia dos componentes e dos veículos como um todo.

Já para o setor de produção são valiosos os conhecimentos na gestão da qualidade, vindos do Toyotismo e posteriormente nomeadas Lean, Seis Sigma ou World Class Manufacturing. Estas metodologias possuem algumas diferenças, porém todas usam ferramentas estatísticas e filosofias japonesas para reduzir o desperdício em cadeias de produção. Adicionalmente, conhecimentos em ergonomia e automação também são muito valiosas.

Na área de gestão de projeto é importante conhecer as técnicas do PMBOK e manuais automotivos que instruem na coordenação dos recursos e fornecedores como APQP e PPAP. Além disto, existe hoje em dia um movimento para aplicar-se cada vez mais metodologias ágeis nessa área também.

Independentemente da posição ou setor, todos nós nos beneficiamos no desenvolvimento dessas habilidades, seja na execução ou numa melhor colaboração. Portanto, a melhor habilidade de qualquer pessoa formada em engenharia se mantém sendo a melhoria contínua!

Futuramente abordaremos estas habilidades com maior profundidade então fiquem atentos aos próximos posts!

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Porém, não é claro quais são as opções para quem deseja entrar nesse mundo. Os cursos tradicionais de Engenharia Mecânica abordam diversos assuntos presentes nos veículos, mas não possuem em suas grades curriculares conhecimentos necessários para quem deseja trabalhar nesta área.

Os cursos nas universidades do Brasil servem para prover os profissionais que o mercado regional necessita, e a indústria automotiva brasileira é certamente influente. Como prova, mais de 110 mil empregos diretos são supridos por este setor que já chegou a representar 5% de todo o PIB nacional. Por este motivo existem algumas opções para quem deseja cursar engenharia automotiva.

Entenda as vantagens de se cursar Engenharia Automotiva

Então quais são as vantagens de se cursar engenharia automotiva? As grades curriculares desses cursos abordam todos os assuntos que são comuns a muitas das engenharias como cálculo, física, química. Além das matérias de base, existem também muitas em comum com a engenharia mecânica como elementos de máquinas, projeto mecânico, mecânica dos fluidos e transferência de calor. Porém, o diferencial vem através das disciplinas específicas como Motores à Combustão Interna e Veículos Elétricos, e o principal diferencial: a área dos Sistemas Veiculares, da Dinâmica Veicular, e Gestão da Qualidade.

Mas o que são essas disciplinas? São apenas disciplinas comuns, porém com Veicular no nome? Com certeza não.

A indústria automotiva tem diversas particularidades e em algumas ocasiões foi precursora de tecnologias que futuramente seriam adotadas por todas as outras, como a produção em linha ou os conceitos de manufatura enxuta. Esses temas são abordados em detalhes nas disciplinas, preparando o profissional com conhecimentos que normalmente não seriam abordados em um curso de engenharia mecânica mas talvez sim em um curso de engenharia de produção. Contudo, escolher um destes cursos também não se teria acesso as disciplinas relacionadas ao produto, o carro em si.

Na disciplina de Dinâmica Veicular assuntos relacionados à estabilidade, dirigibilidade e quais são os princípios físicos por trás da aceleração e frenagem do veículo são estudados e evitam o engenheiro de meses de especialização. Igualmente, nas disciplinas de Sistema Veiculares ou Sistemas de Transmissão, por exemplo, são abordados em detalhes muitos dos mecanismos desenvolvidos especialmente para os automóveis, e inseridos na área da dinâmica veicular trazendo uma perspectiva mais direcionada a estes elementos de máquinas.

Diferencial do profissional de Engenharia Automotiva

Com esta formação um engenheiro automotivo se torna muito versátil aos olhos das montadoras ou os chamados “sistemistas”. Estas são as empresas dedicadas ao desenvolvimento de componentes, freios, embreagens etc… Pela visão sistêmica do veículo, seu desenvolvimento e os sistemas de produção usados, o profissional pode entregar mais valor sem precisar de muitas especializações.

No Brasil historicamente são desenvolvidos mais projetos de tropicalização e melhorias nos veículos já lançados mas isso não é uma regra. Por exemplo, a Volkswagen desenvolveu o novo Nivus no Brasil e outras montadoras possuem centros de desenvolvimento no país.

Qual universidade escolher?

Para aqueles que se interessam ainda pela especialização após a graduação em uma outra área da engenharia, como a mecânica, há opções. Por exemplo, a USP e a PUC–Minas oferecem estes cursos. Há ainda a opção de tecnólogo em Sistemas Automotivos oferecido pelo SENAI e outras instituições. Em contraste, para a graduação em Engenharia Automotiva, com boa carga horária específica nesta área, existem a mais tempo os cursos da UFSC e do SENAI. Mais recentemente também foi criada a oportunidade na UCS. Os cursos variam um pouco no foco dado, abordando veículos elétricos ou autônomos dependendo do currículo. Mas a principal vantagem de se optar pela graduação talvez esteja no conhecimento específico associado às equipes de competição.

Estas equipes competem com universidades do país todo para desenvolver, construir e testar veículos que são postos a provas de projeto e de pista. Assim, os desafios trazem experiência prática para os alunos em um curso em que os laboratórios são garagens e o aprendizado é validado na pista.

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