UNIPLAN – CENTRO UNIVERSITÁRIOPLANALTO DO DISTRITO FEDERAL RELATÓRIO DE APS ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS PROTÓTIPO DE CARRO MOVIDO À PILHA Nomes: André de Paula Dias Brasil – RA: 02410019664 Alexandre Félix Alves – RA: 02410018978 Alex Dantas do Nascimento Junior – RA: 02410019013 Antônio Dias Júnior – RA: 02410018016 Aracélia de Jesus P. dos Santos – RA: 02410018724 Bianca Pereira de Oliveira – RA: 02410018708 Chiara Diomar da Silva – RA: 02410019638 Derivaldo Bezerra da Silva – RA: 02410018678 Edilson Rodrigues da Silva – RA: 02410017961 Eduardo dos Santos Vieira – RA: 02410018567 Wilton Rodrigues dos Santos – RA: 02410019570 Brasília, Junho/2015 ENGENHARIA CIVIL – 3º PERÍODO - TURMAS: “P” e “Q” 2 ÍNDICE I. INTRODUÇÃO II. OBJETIVO III. METODOLOGIA IV. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO V. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO VI. CALCULO VII. PLANILHA DE CUSTOS VIII. RELATÓRIO FOTOGRÁFICO IX. CONCLUSÃO XI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 03 04 05 06 07 09 10 11 15 16 3 I. INTRODUÇÃO A engenharia desde seus primórdios emprega conhecimentos científicos, técnicos e matemáticos com a finalidade da realização de processos e solução de problemas, seja no âmbito acadêmico-científico ou no cotidiano das populações. Além de meramente a imposição ou emprego de conhecimento matemático avançado, a engenharia pode ser vista como uma arte A engenharia mecânica representa uma parte desse conjunto relacionado com os elementos físicos naturais ou artificiais que em seu conjunto formamos sistemas mecânicos. Esses sistemas mecânicos se relacionam com as leis de Newton e suas variantes estáticas e dinâmicas. Historicamente a engenharia mecânica desempenhou um importante papel no desenvolvimento das sociedades, proporcionando saltos qualitativos em processos produtivos e de transporte. A engenharia eletrônica, esta que é considerada um ramo da engenharia elétrica, também teve sua colaboração no desenvolvimento da sociedade moderna. Com o advento e uso de estruturas sólidas minúsculas; resistores, capacitores e indutores, proporcionaram um grande avanço no que se diz respeito a manipulações de correntes elétricas, campos magnéticos, assim como o trabalho e uso de suas ondas. Nos dias atuais a engenharia eletrônica se encontra desde os sistemas mais pequenos, aos mais colossais do nosso cotidiano. Nas telecomunicações que hoje regem o mundo encurtando distâncias, a eletrônica se faz presente e essência. Da união das duas áreas de conhecimento supracitadas surge a engenharia mecatrônica, ramo novo da engenharia, mas com importância primordial em uma infinidade de processos e produtos. O emprego da eletrônica para gerenciar e controlas processos mecânicos é a base de dito trabalho acadêmico. Nele serão usados conceitos de eletrônica, bem seja com o emprego de circuitos e sistemas integrados, assim como o uso do eletromagnetismo e suas ondas para o controle de um dispositivo mecânico dinâmico com um objetivo preestabelecido pela instituição de ensino. Mais adiante serão apresentados os componentes e etapas do processo que possibilitou o sucesso do projeto. 4 II. OBJETIVOS O objetivo desse trabalho será projetar um carrinho movido à energia elétrica, projetar e construir um protótipo de carro movido a pilha, demonstrando-o por uma pista de dimensões pré-estabelecidas e em linha reta, que enviará sinais para um receptor localizado dentro do carro, tornando possível movimento para frente e para trás. A distância mínima que ele deverá percorrer na pista será de 1 m de largura, com 30 m de comprimento em linha reta. 5 III. METODOLOGIA A metodologia aplicada foi baseada em trabalhos similares. Primeiro, a busca por vídeos e tutoriais de montagem do carrinho, e depois a procura por materiais adequados. Após a escolha dos materiais, que são resistentes e leves, mensuramos e cortamos para se adequar ao tamanho solicitado. Depois foi esquematizado o circuito elétrico que gera energia para que o carrinho ande, e feito as conexões para o uso do controle remoto. Então montamos o chassi, e as regulações dos eixos das rodas para que o carrinho pudesse andar em linha reta. Testamos então se as baterias seriam suficientes para ligar e movimentar o mesmo, e se os eixos estavam regulados e estáveis. 6 IV. DESENVOLVIMENTO TÉORICO A Evolução do Carro Elétrico O carro elétrico nos séculos passados parecia ser a revolução do futuro, sendo alimentado por baterias recarregáveis. No início do século XX os carros elétricos, a vapor e a gasolina, competiam quase que em condições de igualdade. No ano de 1900 em Nova Iorque cerca de vinte e oito % dos carros fabricados eram elétricos. Um dos seus inventores mais prestigiados era Thomas Edison, aonde promovia e tomava parte de seu desenvolvimento. E as primeiras indústrias a produzir carros em série estavam manufaturando carros elétricos. Na virada do ano de 1900 foram produzidos 1575 carros elétricos contra apenas 936 carros a gasolina. Um dos fabricantes mais prestigiados daquela época dizia que “a eletricidade preenche melhor os requisitos de um sistema de tração do que as máquinas a vapor ou mesmo os motores a combustão”. A própria revista Scientific American 1899 dizia que: “a eletricidade é ideal para veículos pois elimina os dispositivos aplicados associados aos motores movidos a gasolina, vapor e ar comprimido, evitando o ruído, vibração e calor associados”. Naquela época muitas mulheres preferiram carros elétricos, pois não precisariam utilizar a manivela de arranque e nem manipular o sistema de marchas. Por volta de 1909 a produção de carros elétricos comparado com os movidos a combustão caiu cerca de 4,4% em relação aos anos anteriores. Em 1913 a Ford começou a produzir carros movido a gasolina em série aonde se tornaram mais atraentes e baratos. Em meados de 1912 ressurgiu o entusiasmo pelo carro elétrico que por sua vez Thomas Edison havia aperfeiçoado suas baterias de níquel e ferro, que tiveram 35% na capacidade de armazenamento entre 1910 e 1925. O advento da Primeira Guerra Mundial em 1914provocou o aumento nos preços do petróleo e aumentou ainda mais o otimismo nos carros elétricos. Por volta de 1960, a poluição produzida pelos automóveis em áreas urbanas tornou-se uma preocupação frequente e, em 1967 o governo da USA publicou novos regulamentos sobre a poluição. Os carros elétricos que surgiram no final da década de 60 utilizavam certas técnicas de conservação na tentativa de aumentar sua autonomia e velocidade máxima. Era necessário que os carros elétricos pudessem alcançar o patamar de desempenho oferecido pelos carros a gasolina, cujo desenvolvimento tinha sido significativo durante todo o século. Tanto a Ford como a GM tinham produzido protótipos de carros elétricos. O modelo da Ford Comuta surgiu em 1967 e o GM 512 surgiu em 1968. Ambos eram carros de passageiros com dois assentos pesando cerca de 550kg sendo carros totalmente elétricos. O GM 512 tinha melhor desempenho, mas estava longe de alcançar velocidades típicas de uma autoestrada. A autonomia do carro da Ford era apenas 38km em trajetos urbanos. O carro da GM conseguia andar 60km em um trajeto urbano e 91km em estrada com velocidade constante. Na Europa a Renault produziu um protótipo pesando 1860 kg, que apesar da baixa aceleração, tinha uma autonomia de 107km. 7 V. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO CHASSI Um dos grandes desafios dos veículos elétricos está na sua autonomia, pois mesmo com tecnologias avançadas para a fabricação de baterias e motores cada vez mais eficientes, uma grande capacidade de deslocamento com apenas uma carga no sistema de armazenamento eleva o seu custo demasiadamente, tornando inviável a sua construção. Como a energia necessária para a locomoção de um veículo é diretamente proporcional ao seu peso, à utilização de materiais com baixa massa específica em sua construção pode reduzir drasticamente o seu peso total, consequentemente elevando sua autonomia a valores consideráveis, além de aumentar a sua eficiência energética, pois para um mesmo deslocamento uma quantidade de energia bem menor é utilizada. Por regra as dimensões máximas do carrinho são C 200 mm X L 100 mm X h mm, e a sua massa não poderá passar de Quinhentos gramas (500g), mas procuramos obter a melhor relação de resistência mecânica, massa total, facilidade de moldar e juntar as partes e custo. RODAS DE ROLAMENTO Não nos preocupamos com a questão do escorregamento, visto que não há tração positiva nas rodas. O procedimento teve finalidade de eliminar atrito na peça, e com isso obter maior deslocamento. CONTROLE DE DIREÇÃO O método utilizado para o controle de direção do veículo baseia-se somente na velocidade. Assim, durante a aceleração do veículo, caso a velocidade do motor seja a mesma, o veículo tenderá a se movimentar em linha reta. Esse protótipo terá tração somente no eixo traseiro. PREPARAÇÃO DOS CABOS O cabo foi preparado cortando-se aproximadamente 7 cm da capa que cobria as duas extremidades, as pontas dos fios internos descascadas ficaram com 0,5 cm para soldagem. O cabo foi preso junto à parte móvel para evitar que elas forçassem os terminas do motor no caso de fortes impactos. O próximo passo, foi a soldagem dos fios do cabo às chaves, caso houvesse troca dos fios o protótipo não funcionaria. 8 PARTE ELÉTRICA Para a parte elétrica será utilizado um circuito simples, onde usando chaves reversíveis de 2 posições. A chave controla o motor que fica montado no veículo. A chave será fixada ao chassi, e as duas pilhas pequenas que propulsionam o veículo, terão um suporte de encaixe próprio a ser ainda definido pelos integrantes do grupo. Também inserimos nos faróis dois leds na cor branca. ESPECIFICAÇÕES DO PROTÓTIPO: O protótipo do carro que construímos, obedeceu contemplou os seguintes itens: - Peso total não ultrapassou 500 (quinhentos) gramas; - Chassi em acrílico; - Farol; - 4 (quatro) rodas de qualquer material e tamanho; - Design: livre escolha; - Dimensões: 200 mm x 100 mm x *h mm *H: Livre escolha 9 VI. CÁLCULO Como estamos ainda no 3º semestre, e neste estamos estudando eletricidade básica, não iremos apresentar os cálculos, uma vez que ainda não estudamos, o desenvolvimento autômato, calculo matricial, vetor característico, dentre outros. Durante a confecção desse protótipo, à medida que as dúvidas iam surgindo, cada componente do grupo ficara encarregado de pesquisar na internet, livros, bem como pedir ajuda aos professores. 10 VII. PLANILHA DE CUSTOS PLANILHA DE CUSTOS MATERIAL Item 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Descrição Placa em acrílico transparente nas seguintes dimensões: 2,00x1,00x0,004 Cola super bonder (loctite) x gr. Estanho para solda Cabos Circuito receptor Demais componentes Pilhas Bateria para controle remoto Rodas Quantidade Preço 01 130,00 05 25,00 01 10 01 10,00 15,00 15,00 01 60,00 02 44,00 01 15,00 04 60,00 CUSTO TOTAL 01 02 374,00 Orçamento Estimado Gasto Real 01 450,00 01 374,00 11 VIII. RELATÓRIO FOTOGRÁFICO: Início dos trabalhos, conferência dos materiais Início da montagem das peças 12 Continuação da montagem das peças Vista do chassi montado 13 Chassi montado e demais peças em andamento Vista 1 do carrinho montado 14 Vista 2 do carrinho montado 15 VIII. CONCLUSÃO A proposta oferecida aos alunos de engenharia foi positiva pelo fato de proporcionar o envolvimento de todos no contexto acadêmico, bem como na execução funcional, uma vez que todo trabalho em grupo leva a dedicação e empenho de todos para alcançar o melhor trabalho possível. O grupo concluiu que para construção de um carro elétrico é necessário, a dedicação e principalmente o comprometimento das suas respectivas propostas. Além da parte técnica aprendemos a trabalhar em equipe, o que será necessário no dia a dia da vida profissional, trabalhos como este trazem grande relevância na formação do futuro engenheiro e contribuem na proposta. Também foi possível verificar na prática que a montagem dos eixos é a parte crucial para um protótipo; outro fato importante é a escolha do motor de acionamento, uma vez que o mesmo, tende a ter menor força de tração e dificilmente pode movimentar livremente o carrinho sem ocorrer atrito nas rodas traseiras. 16 IX. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Referencias: • • • • • Manual de instalações elétricas 2ª Edição. LTC Editora. Rio de janeiro, RJ. 1929; http://www.trabalhosfeitos.com/topicos/aps-4-semestre-carro-eletrico-unip/0; http://www.abve.org.br/downloads/Veiculos_eletricos_perspectivas_Brasil_BND ES.pdf;https://www.youtube.com/watch?v=MXThMgvfvc4; https://www.youtube.com/watch?v=oGiKb6xaspQ; https://www.youtube.com/watch?v=7IgYKOozu10