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Engenharia Mecânica e os transportes
Mobilidade individual
Projeto FEUP 2016/2017 – Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica:
Coordenador geral: Luciano Moreira Coordenadora de curso: Teresa Duarte
Equipa 1M02_1:
Supervisor: José Manuel Ferreira Duarte Monitor: Marco Guimarães
Estudantes & Autores:
Beatriz Barbosa Brito [email protected]
Carlos Daniel da Mota Sousa [email protected]
Cristiana da Rocha Seabra [email protected]
Henrique de Carvalho Moreira [email protected]
Leonardo da Quinta Rodrigues [email protected]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual I
Resumo
Neste relatório aborda-se o tema da engenharia mecânica e os transportes, mais
especificamente da mobilidade individual. Para isso começou-se por definir a mobilidade
individual sendo que dentro desta estão incluídos todos os transportes privados que se
destinam normalmente ao transporte de um só indivíduo.
Depois de se apresentar o tema, tem-se um breve resumo da história desta desde dos
primórdios até a atualidade, de forma a contextualizar os leitores.
Com o objetivo de consolidar melhor o tema forneceu-se alguns exemplos como a
bicicleta, trotinete, motocicleta e automóvel, apresentando-os com alguma contextualização
histórica também.
De forma a mostrar que a mobilidade individual não é algo estático, pois tal como tem
história diferente também terá um futuro diferente, escolheu-se dois exemplos de inovações
de entre as muitas que estão em desenvolvimento, nomeadamente Hovding airbag, que como
o nome indica é um airbag em desenvolvimento para complementar a defesa em caso de
acidente nas motocicletas, e o automóvel Peugeot 2008 Hybrid Air, um automóvel que
consegue se deslocar através de ar comprimido.
Palavras-Chave
● Mobilidade
● Meios de transporte
● Trotineta
● Mobilidade individual
● Mobilidade coletiva
● Bicicleta
● Motocicleta
● Automóvel
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual II
Agradecimentos
Com todo o árduo trabalho incutido neste relatório não podemos deixar de agradecer a
quem nos ajudou de modo a ser realizado da maneira que foi.
Primeiramente gostaríamos de agradecer ao supervisor José Duarte e ao monitor Marco
Guimarães que foram as grandes personagens a orientar este trabalho, fornecendo-nos todo
o tipo de informação que fosse preciso desde como fazer um relatório até informação útil que
poderia ser utilizada em termos de conteúdo.
Em segundo lugar gostaríamos de agradecer a todos os palestrantes que dispuseram do
seu tempo para vir transmitir nos os seus conhecimentos durante a semana “FEUP Orienta-
te!”.
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual III
Índice
Lista de figuras .............................................................................................................. IV
1. Introdução ............................................................................................................... 1
2. Mobilidade individual ............................................................................................... 2
2.1. História da mobilidade individual .......................................................................... 2
2.1.1. Transportes terrestres .................................................................................... 2
2.1.2. Transportes aéreos ................................................................................... 3
2.1.3. Transporte aquático .................................................................................. 3
2.2. Mobilidade individual vs. Coletiva .................................................................... 3
3. Meios de transporte individual ................................................................................ 4
3.1. A bicicleta no mundo ............................................................................................ 4
3.1.1. A história da Bicicleta ..................................................................................... 4
3.1.2 Materiais e processos de fabrico ..................................................................... 4
3.1.3 Partes e constituição. ...................................................................................... 6
3.2. Trotineta ............................................................................................................... 6
3.2.1 História ........................................................................................................... 6
3.2.2 Caraterísticas da Segway ............................................................................... 7
3.3 Motocicleta ............................................................................................................ 8
3.3.1. História da motocicleta: a sua invenção e desenvolvimentos ao longo dos
séculos .......................................................................................................................... 8
3.3.2. Primeira motocicleta equipada com motor de combustão interna .................. 8
3.3.3. As primeiras fábricas ................................................................................... 10
3.3.4. Tipos de motocicletas na atualidade: principais caraterísticas ..................... 11
3.4 Automóvel ........................................................................................................... 13
3.4.1 O primeiro carro a vapor de estrada ............................................................. 13
3.4.2 A invenção do motor a diesel ........................................................................ 13
3.4.3 A invenção do automóvel .............................................................................. 13
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual IV
3.4.4 O primeiro veículo híbrido ............................................................................. 14
3.5 Vantagens e Desvantagens: Motocicleta vs. Automóvel ...................................... 14
3.6 Comparação ........................................................................................................ 15
4.Inovações em desenvolvimento ................................................................................. 16
4.1. Hovding airbag – Inovação na mobilidade individual .......................................... 16
4.1.1. O sistema .................................................................................................... 16
4.1.2. Hovding em movimento ............................................................................... 16
4.1.3. Funcionamento e carga ............................................................................... 17
4.2. Peugeot 2008 Hybrid Air .................................................................................... 18
Conclusões ................................................................................................................... 20
Referências bibliográficas ............................................................................................. 21
Lista de figuras
Figura 1. Quadro em solda de alumínio .......................................................................... 5
Figura 2. Componentes da bicicleta ................................................................................ 6
Figura 3. Trotineta antiga ................................................................................................ 7
Figura 4. Primeira motocicleta com motor de combustão interna .................................... 8
Figura 5. Custom Star Bolt – Yamaha ........................................................................... 11
Figura 6. Roadster - Suzuki MZ 1000 ST ...................................................................... 12
Figura 7. Naked MT-10 – Yamaha ................................................................................ 12
Figura 8. Street YBR 125 Factor ................................................................................... 12
Figura 9. Touring - 2015 Moto Guzzi California 1400 .................................................... 12
Figura 10. Dados sobre sinistralidade rodoviária .......................................................... 15
Figura 11. Hovding Airbag ............................................................................................ 17
Figura 12. Ativação do airbag ....................................................................................... 17
Figura 13. Airbag compactado para guardar ................................................................. 18
Figura 14. Composição e funcionamento do automóvel................................................ 19
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 1
1. Introdução
Este relatório foi realizado pela equipa nº1 da turma 1M02 do curso de Mestrado Integrado
de Engenharia Mecânica no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP. O tema desenvolvido
foi “Engenharia Mecânica e os transportes: Mobilidade individual” e ao longo do relatório
focamos a temática da mobilidade individual, bem como alguns dos meios de transporte
individual, as suas principais características e diferenças, e no final exploramos duas
inovações relacionadas com o nosso tema que concordamos ser oportunas e interessantes,
de modo a enriquecer o trabalho já desenvolvido.
Os objetivos que propusemos alcançar com a realização deste relatório foram os
seguintes: a aplicação de todos os conhecimentos que nos foram transmitidos durante a
primeira semana de orientação “FEUP Orienta-te!”, a realização de uma pesquisa mais
intensiva sobre a mobilidade individual na sociedade atual e as suas consequências e a
integração entre os colegas e nas instalações e serviços disponibilizados pela FEUP.
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 2
2. Mobilidade individual
A mobilidade individual consiste na deslocação individual, ou seja, de cada indivíduo
independente de terceiros. Atualmente, esta é feita essencialmente através de transportes
individuais, ou mais conhecidos por transportes privados, que de uma forma geral têm como
objetivo o transporte de um único indivíduo (havendo, contudo, alguns que possam
transportar mais do que um), com a possibilidade ou não de também transportar alguma carga
conforme a vontade do utilizador. Alguns exemplos desses transportes individuais são
automóveis, motorizadas, bicicletas ou até mesmo trotinetes. [1]
2.1. História da mobilidade individual
Contudo esta deslocação nem sempre foi feita através dos transportes conhecidos
atualmente, porque o ser humano procura sempre mais: já dizia Stuart Mill “É melhor um ser
humano insatisfeito do que um porco satisfeito”, e isto leva a que não cessem as buscas pelo
conhecimento e conforme o vai adquirindo as realidades vão mudando, como é o caso dos
meios utilizados para a mobilidade ao longo dos anos.
Inicialmente o Homem sentia a necessidade de se mover para procurar alimento e mais
atualmente devido a motivos socioeconómicos. Para isso ele precisava de se mover tanto na
terra como no mar ou no ar. [2]
2.1.1. Transportes terrestres
O individuo começou por se deslocar utilizando o próprio corpo, e quando se deparou com
problemas como o cansaço, tempo de viagens e a falta de conforto começou a procurar
solução para estes na natureza, encontrando-a nos animais como o cavalo, burro e camelo.
[3] Apesar do conforto obtido, o ser humano, sendo um ser constantemente insatisfeito com o
seu conhecimento e ambicioso, continuou a procurar soluções com características melhores.
Com o avanço das tecnologias, a partir da revolução industrial do século XVIII,
apareceram outros meios individuais, como a bicicleta, cuja autoria é incerta apesar de haver
historiadores que acreditam que a sua autoria se deva a um discípulo de Leonardo da Vinci
no séc. XVII, e veículos motorizados, sendo que o primeiro automóvel movido a gasolina foi
patenteado por Karl Benz em 1876. [4]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 3
2.1.2. Transportes aéreos
O primeiro através do aparecimento do balão de ar quente, em 1709 com Bartolomeu de
Gusmão, e posteriormente de aeronaves, nos inícios do séc. XX cuja autoria é controversa
entre Alberto Santos Dumont e os irmãos Wright, as quais foram aprimoradas até aos atuais.
[5]
2.1.3. Transporte aquático
No meio aquático, primeiramente, fazia-se a locomoção através do corpo, nomeadamente
a natação. Depois, desde muito cedo, o Homem começou a usar barcos, mais conhecido na
altura como jangada, existindo evidências dos mesmos por volta do séc. XVII – séc. X a.C.
Inicialmente usavam-se troncos de árvores para fazer jangadas e, conforme o seu
conhecimento foi aumentando, foram sendo construídas de forma mais confortável até chegar
à canoa, a partir da qual se desenvolveram vários tipos de barco sem motor, como barco à
vela, e grandes embarcações, que deram origem aos descobrimentos por exemplo.
No início dos anos XX, houve uma grande alteração na forma como a deslocação era feita
neste meio com o aparecimento do pioneiro, que deu origem aos barcos atuais,
nomeadamente o barco a vapor que com o passar dos anos se foi desenvolvendo a nível dos
motores até surgirem os barcos como os conhecemos hoje.
2.2. Mobilidade individual vs. Coletiva
Os seres humanos deslocam-se desde o início da sua existência e procuram meios de
aprimorar o transporte e a locomoção, seja ela coletiva ou individual. Os transportes públicos
são mais recentes na história do que os individuais, e entre eles estão os autocarros, os
comboios, os metros.
Este tipo de transporte possui vantagens relacionadas com a segurança, baixo custo e
facilidade na logística dos núcleos urbanos, mas também possui desvantagens, pois os
transportes públicos percorrem rotas limitadas e dependem em grande parte do investimento
do estado, além de emitirem muitas vezes gases poluentes. Os transportes individuais, por
sua vez, que incluem os carros, as bicicletas, as motocicletas, possuem vantagens como o
conforto, a facilidade na locomoção, a praticidade, mas contam também com desvantagens
como o alto custo de manutenção e congestionamento em vias de grande fluxo. [6]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 4
3. Meios de transporte individual
Serão abordados de seguida alguns modos de locomoção que são utilizados para o
deslocamento no planeta.
3.1. A bicicleta no mundo
A bicicleta é, sem dúvida, um dos meios de transporte mais utilizados em todo o mundo
e tem um grande impacto na sociedade atual, sendo que o número de utilizadores do
velocípede de duas rodas tem vindo a crescer devido aos esforços de governos à volta do
mundo para tornar as cidades "bike-friendly cities”. [7] Mas a história da "bike" (como é
popularmente chamada pelos seus utilizadores), data muito tempo antes das medidas que
foram e são tomadas por países.
3.1.1. A história da Bicicleta
Embora haja uma dúvida em relação à data do primeiro predecessor da bicicleta, a
primeira invenção é unanimemente ligada à data de 1817. Esta, produzida na Alemanha, não
possuía pedais e era feita de ferro e madeira. Devido ao insucesso do protótipo, este não teve
continuidade e só ressurgiu novamente em 1860 com a família Micheaux, que incorporou na
invenção germânica os pedais, sendo estes feitos ainda de aço e madeira.
Foi apenas em 1890 que o modelo de bicicleta que é conhecido hoje começou a surgir e
com ele a ideia de que a bicicleta poderia ser utilizada também como meio de transporte. É a
partir deste momento que a bicicleta que conhecemos passa a ser moldada através do uso
de diferentes materiais, processos de fabrico e a própria utilidade do veículo.
3.1.2 Materiais e processos de fabrico
No âmbito dos materiais, as primeiras bicicletas, feitas de aço e madeira, sofreram
modificações e passaram a ser feitas apenas com aço, o que ofereceu um melhor nível de
segurança e durabilidade. Seguido do aço vieram os produtos de alumínio (Fig.1), em busca
de uma melhor performance, pois é um material que oferece maior leveza, rigidez, ótimo
custo-benefício e a capacidade de fazer quadros mais complexos. Titânio foi o material que
veio a ser utilizado de seguida na produção das bicicletas. No entanto, a dificuldade de
manusear, o alto custo e a pequena diferença na performance para o aço não fazem este
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 5
metal de uso comum em bicicletas. Ultimamente tem aparecido a fibra de carbono, um
material mais moderno e eficiente, que embora tenha um custo bastante elevado permite
quadros com pesos baixíssimos, alta rigidez e conforto, sendo os melhores quadros para
atletas. [8][9] Além disto, ainda há materiais novos a surgirem na indústria do ciclismo, como o
grafeno, que começam a ser experimentados no quadro das bicicletas. [10]
Em relação aos processos de fabrico, cada material é preparado de maneira diferente,
exigindo diferentes técnicas e máquinas. Os quadros de aço, normalmente, têm os tubos
conectados por peças, também de aço, que posteriormente são revestidas com prata ou uma
liga metálica de cobre e zinco (latão). Os de alumínio, por sua vez, devem ser soldados
diretamente sem auxílio de peças, como acontece no caso dos quadros de aço. No entanto,
há uma série de técnicas e equipamentos que garantem que a soldadura do alumínio seja
bem-feita e ele tenha as propriedades desejadas. Relativamente aos quadros de fibra de
carbono, que atualmente possuem um processo semelhante aos de aço no qual são utilizados
reforços para unir os tubos, as produtoras de bicicletas tentam procurar maneiras de fazer o
quadro inteiro de uma só peça de carbono. [11]
Figura 1. Quadro em solda de alumínio [12]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 6
3.1.3 Partes e constituição.
A bicicleta moderna tem na sua constituição diversos componentes, de entre os quais
podemos destacar o travão de disco e suspensão, traseira ou dianteira, quadro, pneus e aros,
pedais e selim, componentes que estão presentes desde seus primeiros modelos. (Fig.2)
Figura 2. Componentes da bicicleta [13]
3.2. Trotineta
A trotineta é um brinquedo infantil ou meio de transporte constituído por duas rodas em
série que sustentam uma placa que funciona como base para o utilizador apoiar os pés,
munido de uma haste com um guiador da altura da cintura que controla a roda da frente. [14]
3.2.1 História
Este meio de transporte surgiu na Alemanha, nos anos 20, produzido de forma artesanal
em madeira com as rodas em borracha, sendo o deslocamento feito através de uma força de
impulsão dada pelo utilizador com um dos pés. (Fig.3) [15]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 7
A partir da década de 90 surgiram versões mais atualizadas da trotineta, as que ganharam
grande destaque devido ao suíço Wim Ouboter que, ao torná-las mais leves e práticas,
impulsionou uma grande “febre” pela procura destas, conseguindo lançar uma nova moda a
nível mundial. [16]
Atualmente consegue-se encontrar trotinetes mais desenvolvidas, nomeadamente as
com motor, nas quais o utilizador já não precisa de utilizar a força motora para se deslocar. A
versão mais recente que se consegue encontrar é o tão conhecido “Segway”, que apresenta
uma configuração pouco ortodoxa e funciona com energia elétrica. Para além disso, ainda
possui controlo de equilíbrio, tornando mais fácil a sua utilização. [15]
Figura 3. Trotineta antiga
3.2.2 Caraterísticas da Segway
Segurança Utilização de capacete obrigatória;
Acidentes de baixa gravidade devido às baixas
velocidades (velocidade máxima por volta dos
20km/h)
Custo Por volta dos 1000-2000 $
Utilidade Distâncias curtas;
Tempo de viagem elevado
Autonomia Entre 10-40 km
Sustentabilidade Pouco poluentes
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 8
3.3 Motocicleta
3.3.1. História da motocicleta: a sua invenção e desenvolvimentos ao longo
dos séculos
Foi no ano de 1869 que se iniciaram os desenvolvimentos tecnológicos que dariam origem
a uma nova forma de transporte individual: a motocicleta.
Simultaneamente, mas separados por uma enorme distância, Sylvester Roper, nos EUA,
e Louis Perreaux, na França, tentavam construir uma espécie de bicicleta equiparada, com
um motor a vapor. Nesta época já eram comuns os comboios e navios movidos a vapor nos
dois continentes, e em ambos os seus países já eram utilizados autocarros movidos a vapor.
Porém, o desafio que enfrentavam com esta nova ideia era conseguir incorporar num
veículo tão leve e pequeno como uma bicicleta um motor a vapor que aumentasse o
desempenho do meio de transporte. As experiências realizadas para o feito foram se
sucedendo ao longo dos anos, mesmo com o aparecimento do motor a gasolina, até ao ano
de 1920, quando abandonaram definitivamente a ideia do motor a vapor, investindo na
invenção do motor de combustão interna para continuar o desenvolvimento do novo meio de
transporte. [17]
3.3.2. Primeira motocicleta equipada com motor de combustão interna
Em 1885, o inventor alemão Gottlieb Daimler, ajudado por Wilhelm Maybach, criou um
motor a gasolina constituído por um único cilindro, o qual incorporou numa bicicleta de
madeira adaptada numa tentativa de testar as vantagens que este traria ao veículo a nível da
propulsão. (Fig.4) O primeiro condutor deste equiparado que utilizava um motor de combustão
interna foi Paul Daimler, filho de Gottlieb, que tinha 16 anos na altura. [18]
Figura 4. Primeira motocicleta com motor de combustão interna [19]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 9
Daimler, uma personalidade importante na história do mundo automóvel, nunca
demonstrou interesse nos desenvolvimentos de veículos de duas rodas, e depois desta
invenção dedicou-se exclusivamente aos avanços tecnológicos dos automóveis.
3.3.2.1. a. Motor de combustão interna: funcionamento e o seu impacto
nos séculos XIX e XX
“Motor de combustão interna:
• [Engenharia] Motor no qual a energia fornecida por um combustível é diretamente
transformada em energia mecânica.” [20]
Foi a descoberta do motor de combustão interna que tornou possíveis meios de
transporte como os aviões e os automóveis, mas ao longo do tempo este tipo motor sofreu
muitos desenvolvimentos : inicialmente era utilizado como combustível o gás, mas, desde a
criação do motor de combustão interna que utilizava gasolina como combustível –
desenvolvido por Gottlieb - , deu-se um tremendo avanço tecnológico , que se prolonga até
aos dias de hoje, sendo que a maioria dos motores atuais se baseiam quase inteiramente
nesse conceito.
Denomina-se motor de combustão interna por duas razões:
· a reação ocorre no interior dos cilindros do motor;
· o seu funcionamento baseia-se na energia libertada durante a reação de combustão
entre o ar e o combustível – energia quimica – que é posteriormente transformada em energia
mecânica, provocando assim o movimento do veiculo. [21]
O impacto que o desenvolvimento deste tipo de motor teve na industria nos séculos XIX
e XX, nomeadamente nos progressos da motocicleta, foi notável: o aparecimento deste motor
de combustão interna deu origem a uma produção em escala industrial de motocicletas. O
motor de Daimler e Maybach funcionava pelo ciclo de Otto e tinha 4 tempos, o que fazia com
que dividisse a sua preferência com motores de 2 tempos – menores, mais leves e mais
baratos.
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 10
Posteriormente, esta inovação de Daimler foi adotada a nível industrial para a produção
em escala das motocicletas, mas todos os fabricantes se depararam com o mesmo problema:
onde instalar o propulsor para o melhor desempenho do meio de transporte. Tanto poderia
ser atrás do selim como no guiador, dentro ou sob o quadro da bicicleta, na roda traseira
como na dianteira. Não se chegou a um consenso e todas estas alternativas foram testadas,
ainda existindo exemplares de algumas delas. [22]
Só a partir do século XX é que um consenso foi estabelecido sobre o melhor local para
se colocar este novo sistema de propulsão: a parte interna do triângulo formado pelo quadro,
decisão que atualmente ainda é respeitada.
3.3.3. As primeiras fábricas
· 1894 – Hildebrandt&Wolfmuller, na Alemanha;
· 1895 – Stern;
· 1896 – Bougery, na França, e Excelsior, na Inglaterra.
No inicio do século XX eram diversas as fábricas de motocicletas reconhecidas,
maioritariamente espalhadas pela Europa. No entanto, a expansão deste tipo de indústria, ao
longo do século, deu-se a nível mundial, aumentando exponencialmente o número de fábricas
existentes, e às fábricas mais conhecidas situadas na Europa juntaram-se algumas dos EUA:
Columbia, Orient e Minneapolis, com uma distinção notável.
Com tanta concorrência, os fabricantes de todo o mundo iniciaram o desenvolvimento de
criações e aperfeiçoamentos que dessem aos seus produtos alguma vantagem relativamente
ao que já existia no mercado. Entre essas inovações podemos destacar algumas que são
utilizadas nos dias de hoje: os motores de um a cinco cilindros, dois a quatro tempos, e os
sistemas de suspensão que proporcionam maior conforto e segurança ao condutor.
Após a 2ª Guerra Mundial, o Japão levou à falência um número significativo de fábricas
por todo o mundo com a produção de motocicletas com uma tecnologia muito avançada,
design moderno e confortável e motores muito potentes. Basta selecionarmos algumas das
marcas mais conhecidas mundialmente nos dias de hoje para comprovarmos o domínio que
a indústria japonesa atingiu nessa época: Kawasaki, Yamaha, Honda e Suzuki.
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 11
Assistiram-se a muitas inovações ao longo dos anos, mas a maior evolução tecnológica
alcançada foi, sem dúvida, ao nível dos motores: para se obter uma potência equivalente a
uma motocicleta atual de 1000 cc de cilindrada seriam necessários mais de 260 motores
iguais ao da primeira motocicleta.
3.3.4. Tipos de motocicletas na atualidade: principais caraterísticas
Quando se refere a veículos que circulam sobre duas rodas, existem dois grupos que não
se pode deixar de diferenciar:
· Ciclomotores: motocicletas com menos de 50 cc de cilindrada e atingem uma
velocidade de 50 km/h
· Motociclos: motocicletas com uma cilindrada superior a 50 cc e que atingem
velocidades bastante superiores a 50 km/h
Pode-se afirmar que há uma diversidade de motocicletas enorme, sendo que todas têm
caraterísticas comuns, que as classificam e as incorporam num mesmo grupo, mas também
as suas diferenças, que as tornam alvo de escolha dependendo daquilo que o consumidor
procura.
Selecionados alguns dos diversos tipos de motocicletas utilizados atualmente, vamos
explorar algumas das suas caraterísticas principais, tendo em conta o tema do relatório – a
mobilidade individual: [23]
Custom: são motocicletas cuja prioridade é o conforto do condutor: a altura do banco
baixa e os pedais numa parte mais dianteira no corpo da moto, fazendo com que o
condutor mantenha uma posição de costas retas. São características pelo seu design
distinto, “vintage”, que remete para o passado americano dos anos 50 e 60. O
representante principal deste género de motocicleta é a marca Harley-Davidson.
(Fig.5)
Figura 5. Custom Star Bolt – Yamaha [24]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 12
Figura 8. Street YBR 125 Factor [27]
Roadsters: motocicletas destinadas para o uso
urbano, que focam a aceleração e fácil
manuseamento. Podem ser usadas para viajar,
mas o facto de não possuírem carenagem expõe
o condutor à pressão do vento. (Fig.6)
Naked: tal como as Roadsters, este género de
motocicleta não possui carenagem e, portanto, não
protege o condutor contra a pressão do ar. No
entanto, têm um ótimo desempenho nas estradas e
são ideais para a condução urbana, possuindo uma
posição de condução bastante confortável. (Fig.7)
Street: género de motocicleta destinada para a condução urbana: leve, com um design
bastante simples, rápida, com cilindrada compreendida entre 125cc a 150cc, e
resistente e confortável. (Fig.8)
Touring: é o tipo de motocicleta que podemos afirmar que melhora o conceito de viajar
sobre duas rodas: oferece o melhor conforto possível, em termos de posição de
condução, e alguns modelos possuem malas laterais e na parte traseira, facilitando o
transporte de bagagens. (Fig.9)
Figura 6. Roadster - Suzuki MZ 1000 ST [25]
Figura 7. Naked MT-10 – Yamaha [26]
Figura 9. Touring - 2015 Moto Guzzi California 1400 [28]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 13
3.4 Automóvel
O automóvel moderno não foi algo que apareceu de uma única invenção, mas sim da
conjugação de várias. Foram pequenas evoluções que, ao longo dos anos, nos trouxeram
um dos meios de transporte mais utilizado. Os primeiros projetos de um veículo a motor
pertenceram a Leonardo da Vinci e a Isaac Newton.
3.4.1 O primeiro carro a vapor de estrada
O primeiro veículo automóvel de estrada foi projetado pelo Francês Nicolas Joseph
Cugnot em 1769. Este foi criado para fins militares e era movido com um motor de vapor
colocado juntamente com a caldeira na parte dianteira do veículo, que por sua vez possuía
três rodas. Era capaz de atingir a velocidade de aproximadamente 4 km/h. O motor destes
carros funcionava, resumidamente, do seguinte modo: a ignição do combustível aquecia a
água situada na caldeira, o que gerava vapor. Este vapor empurrava os pistões, de seguida
os pistões giravam a cambota, que por sua vez moviam o eixo e este as rodas. Os motores
a vapor nunca provaram ser úteis no mundo automóvel devido ao seu peso excessivo. O
mesmo não aconteceu com as locomotivas. [29]
3.4.2 A invenção do motor a diesel
Enquanto o motor a vapor era a predominante fonte de energia para a indústria, Rudolf
Diesel, em 1885, começou a desenvolver o motor de ignição por compressão (ou motor
Diesel), num demorado processo que demoraria 13 anos. Eventualmente, entre 1893 e 1897
e depois de receber várias patentes pelo seu motor, Diesel deu seguimento à evolução do
seu motor na atual MAN. Aí realizou numerosos testes com protótipos da sua invenção.
Realizou também várias tentativas de comercializar o seu motor, sem sucesso. [30]
3.4.3 A invenção do automóvel
O motor a gasolina desenvolvido por Carl Benz para o primeiro automóvel possuía um
cilindro e funcionava a dois tempos. O dito carro “andou” pela primeira vez na Véspera de
Ano Novo de 1879. O sucesso comercial foi estrondoso, o que levou a que Benz desenvolve-
se um carro mais leve movido a gasolina, no qual o chassis e o motor formavam uma só
unidade. [31]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 14
3.4.4 O primeiro veículo híbrido
Ferdinand Porsche desenvolveu o primeiro carro funcional e híbrido. Este utilizava dois
geradores em conjunto com um motor a gasolina. Os geradores forneciam eletricidade aos
dois motores incorporados em cada uma das rodas dianteiras e à bateria. Um dos problemas
levantados por este veículo foi o seu exagerado peso. [32]
3.5 Vantagens e Desvantagens: Motocicleta vs. Automóvel
São imensas as vantagens e desvantagens que se encontra relativamente à utilização de
automóveis e motocicletas.
São diversos os aspetos que podemos comparar quando discutimos a circulação
automóvel e de motocicletas: em termos de segurança, podemos afirmar que um automóvel
é bastante mais seguro do que uma motocicleta; em termos de economia, o custo que advém
do consumo de combustível é mais baixo numa motocicleta do que num carro; quanto ao
estacionamento e circulação na estrada, uma motocicleta tem um estacionamento facilitado
e como ocupa menos espaço físico contribui para uma melhor fluência do trânsito e previne
o congestionamento; em termos de sustentabilidade, podemos afirmar que uma motocicleta
polui menos do que um automóvel.
Em qualquer veículo motorizado são inevitáveis as emissões de gases poluentes para a
atmosfera. Utilizando para exemplificar os casos da motocicleta e do automóvel, as taxas de
emissão de poluentes como CO2, NOx, PM2,5 e EC são muito mais elevadas num automóvel
regular do que numa motocicleta, no entanto as taxas de emissão de VOC são maiores nas
motocicletas. Independentemente das taxas ou da fonte emissora, todas estas ocorrências
têm impactos muito negativos no mundo em que vivemos: na saúde pública (doenças
pulmonares e cutâneas), clima (fenômenos atmosféricos como as chuvas ácidas), nos
ecossistemas.
Devido a todas as consequências que provêm das emissões de gases para a nossa
atmosfera, muitos estudos adotaram um método para determinar o custo hipotético de todos
esses estragos ambientais provocados, denominado ExternE. Este método baseia-se em
todas as ocorrências desde a emissão do poluente até ao seu impacto no ambiente. Tendo
em conta as taxas de emissão de cada poluente e o efeito que tem nas pessoas e
ecossistemas, o método consiste em atribuir um valor monetário a esses impactos ambientais,
que corresponde à quantia que cada indivíduo que contribui para esta poluição estaria
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 15
disposto a pagar para reduzir os danos causados.
3.6 Comparação
A Tabela 1. destina-se à comparação de alguns aspetos oportunos na temática da
mobilidade individual relativamente aos exemplos de meios de transporte individual que foram
apresentados tal como a Figura 10 que nos fornece dados que sustentam a tabela.
Tabela 1. Comparação entre os exemplos a nível geral
Bicicleta Trotinete Motocicleta Automóvel
Segurança Média Elevada Baixa Baixa
Custo Baixo Baixo Elevado Elevado
Distâncias Pequenas/ Médias
Pequenas Médias Grandes
Tempo de viagem Elevado Elevado Baixo Baixo
Sustentabilidade Elevado Elevada Média Baixa
Autonomia Média Baixa Média Elevada
Figura 10. Dados sobre sinistralidade rodoviária [33]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 16
4.Inovações em desenvolvimento
O aprimoramento dos meios de transporte privado não foi feito só no passado.
Atualmente, ainda se verifica que vários grupos de pessoas tentam procurar sempre
melhorias para os meios de transporte já existentes, não cessando esta busca. Dois exemplos
disso são o Hovding airbag e um automóvel que funciona a ar comprimido.
4.1. Hovding airbag – Inovação na mobilidade individual
De acordo com a produtora HOVDING, um dos projetos mais inovadores na segurança
da mobilidade individual é o Hovding airbag, o primeiro sistema de segurança passiva para
ciclistas. Em desenvolvimento desde 2005, este airbag possui sensores que analisam e
reagem consoante o movimento do ciclista, estando assim preparado a atuar em caso de
acidente. Nessa situação, o airbag irá “inchar”, fixar o pescoço e absorver o máximo impacto.
4.1.1. O sistema
O sistema deste “aparelho”, desenhado por duas estudantes suecas, é composto por
um colar que, quando é acionado, ganha a forma de um carapuço feito de nylon, de tal
maneira forte que no impacto com as superfícies não rasgará. Mantém toda a área do crânio
protegida, deixando apenas o campo visual aberto ao utilizador. (Fig.11) O airbag abrange
uma área maior do que os capacetes normais, fornecendo uma proteção completa em todos
os locais necessários. No momento do inchaço (acidente), este mantém uma pressão
constante protegendo-nos dos sucessivos impactos durante o choque. Após o acidente, o
carapuço começa lentamente a esvaziar-se. [34]
4.1.2. Hovding em movimento
O momento em que o Hovding atua foi alvo de muitos estudos ao nível de padrões de
ciclismo, isto é, padrões de movimentos da generalidade dos ciclistas foram analisados ao
pormenor de forma a perceber qual o momento certo para o aparelho atuar. Desta forma,
foram recriados em testes inúmeros acidentes de ciclistas, a fim de guardar e estudar dados
relativos aos momentos imediatamente antes de tais situações.(Fig.12)
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 17
Figura 11. Hovding Airbag [34]
Figura 12. Ativação do airbag [34]
4.1.3. Funcionamento e carga
A colocação e funcionalidade é bastante simples: para ligar, basta coloca-lo no pescoço
e fechar o fecho por baixo do queixo até cima (o máximo que puder) até o LED do “power
ON/OFF” se ligar, mostrando que o airbag está operacional e/ou como está o nível de
bateria. Mal se desaperta o fecho, o dispositivo desliga-se.
Já a carga também se realiza com facilidade, bastando ligar o cabo USB incluído a um
computador ou carregador. A bateria tem uma vida útil de 9 horas/carga. (Fig.13)
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 18
Figura 13. Airbag compactado para guardar [34]
4.2. Peugeot 2008 Hybrid Air
Anunciado em 2014 pela produtora, o crossover a ser lançado em 2016 é uma das mais
estimulantes ideias do mundo automóvel devido ao seu motor hibrido. Este carro funcionará
a apenas gasolina, ar ou o conjugado dos dois.
“Este sistema foi produzido pela Peugeot em conjunto com a Bosch e é constituído por um
motor de 3 cilindros, um sistema de ar comprimido, e uma bomba hidráulica motorizada
acoplada a uma caixa automática com engrenagem epicicloidal.” Este sistema permitirá que
carros com pequenas dimensões consumam em média cerca de 2,9L/100km e emitam
69g/km de CO2.
Este automóvel é considerado mais “verde” que os elétricos e não necessita de bateria.
Contudo, possui partes de motores elétricos e tradicionais como foi referido anteriormente.
Com o apoio da imagem abaixo, note-se que o funcionamento deste começa na absorção
de energia do movimento das rodas e travões. Depois, o ar comprimido no motor hidráulico
é expelido para os cilindros que posteriormente transmitem o movimento às rodas. Para
além disso, existe um cilindro de ar na parte de trás da carroçaria que permite manter o
sistema balanceado.
Por fim, esta evolução demonstra-se deveras importante no setor da mobilidade
individual pois, sendo a mais usual no que toca aos transportes, torna-se necessário reduzir
as emissões de gases poluentes e produzir carros mais “verdes” e com a mesma eficiência
que os carros a gasóleo ou gasolina. (Fig.14) [35]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 19
Figura 14. Composição e funcionamento do automóvel [36]
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 20
Conclusões
Durante a realização deste relatório para a unidade curricular Projeto FEUP verificamos
que os objetivos foram cumpridos, ou seja, através da elaboração deste trabalho sentimo-nos
mais integrados na comunidade escolar e tivemos a oportunidade de ficar a conhecer um
pouco melhor os nossos colegas. Para além disso ficamos a conhecer melhor algumas das
ferramentas disponíveis para a realização deste tipo de trabalho, como por exemplo a drive
da Universidade do Porto.
Conclui-se que, desde do aparecimento do ser humano, este precisou de se deslocar,
começando por utilizar o próprio corpo e posteriormente procurando outros meios mais
cômodos. Devido a diversas áreas, mas principalmente a engenharia, verificou-se um grande
desenvolvimento ao longo dos anos em todo o tipo de transportes, desde as trotinetas até aos
automóveis, e verifica-se que as tentativas de desenvolvimento não cessaram, sendo que
atualmente ainda aparecem inovações não totalmente viáveis mas que no futuro o poderão
vir a ser.
Engenharia mecânica e os transportes - Mobilidade individual 21
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