Desempenho de Ônibus Urbanos
O veículo comercial é dimensionado para oferecer capacidade de transporte e desempenho para as situações usuais diárias. Contudo, devemos conhecer a natureza e intensidade das forças resistivas ao movimento do veículo, de forma a escolhermos aquele que vai desempenhar eficazmente as operações de transporte sem desperdícios.
O conceito de Engenharia não é apenas construir sistemas complexos, mas antes de tudo Construir com Economia. Assim, na Engenharia de Aplicação Veicular determina-se qual o perfil do veículo na forma de classe de Peso Bruto Total, faixa de potência/torque, tipo de transmissão e opcionais obrigatórios, que permitirão executar uma determinada operação de transporte.
Caso o veículo já foi comprado, ou houve um remanejamento operacional, será necessário saber como o ônibus e seu Trem de Força enfrentarão todas as Forças Resistivas ao seu movimento em seu novo trajeto na nova operação.
Basicamente temos três tipos de Resistências ao Movimento de um veículo.
Rrol = Coeficiente de Resistência ao Rolamento (kgf/kg)
PBT = Peso Bruto Total (kg)
i = tg θ (em decimais)
Cx = Coeficiente aerodinâmico
Af= Área frontal do Ônibus (m2)
V = Velocidade de Cruzeiro (km/h)
Resistência ao Rolamento
A Resistência ao Rolamento é decorrente das forças de atrito que existem entre a roda e a superfície de rolamento de um veículo. A Força Resistente ao Rolamento será tanto maior quanto maior forem a deformação e a aspereza do piso e da roda. Uma esfera rígida deslizaria infinitamente sobre uma superfície igualmente rígida e de inclinação zero.
Veículos Ferroviários tem a Menor Resistência ao Rolamento, pois tanto a roda quanto a superfície de rolamento são de aço, com deformações muito pequenas.
No caso de pavimento de Asfalto ou Concreto o atrito vai ocorrer nem tanto pela deformação que é mínima, mas sim pela rugosidade, imperceptível a olho nu. No pneu, vê-se a deformação, que será maior caso os pneus estejam com a pressão de inflação abaixo do recomendado. Devido a isto falamos que pneus com pressão abaixo do recomendado fazem o consumo de combustível aumentar, pois a Resistência ao Rolamento será bem maior.
Pisos não pavimentados e de baixa resistência aumentam muito a Resistência ao Rolamento, chegando a baixar a CMT – Capacidade Máxima de Tração, do veículo. Comparativamente, teremos Resistência ao Rolamento Máxima num ônibus operando em estradas de terra e Mínima num ônibus operando num Corredor com piso de concreto.
Resistência ao Aclive
A Resistência ao Aclive é uma componente da força Peso que atua no plano paralelo ao deslocamento do veículo. A outra componente da força Peso e que atua no plano perpendicular a superfície de rolamento é a força N, responsável pela Resistência ao rolamento.
A inclinação i da rampa expressa em porcentagem representa quanto se ganha em altura ao percorrer 100 metros. Assim uma rampa de 4% indica que a cada 100 metros percorridos no plano horizontal, sobe-se 4 metros de altura. A inclinação expressa em decimais é o valor da tangente do ângulo formado entre a horizontal e o plano da rampa. Um aclive de 4% é um plano inclinado com 2° 17’ 26’’.
Os maiores aclives encontram-se nas vias urbanas e rurais, temos ruas com aclives de até 20%. Nas estradas pavimentadas o aclive máximo permitido é de 8%, mesmo assim em regiões de serra temos aclives médios na ordem de 6%.
Resistência ao Ar
A Resistência ao Ar é significativa apenas em velocidades mais altas, como as encontradas na aplicação estradeira. Se considerarmos os limites de 90 e 80 km/h para ônibus e caminhões, pode-se dizer que esta resistência ao movimento é a menor entre as três forças. No cálculo desta resistência devemos considerar a velocidade do vento na velocidade do veículo. Assim se houver um vento frontal, somamos sua velocidade a do vento. Na aplicação urbana com velocidades máximas de 60 km/h a resistência ao ar é na ordem de 90 kgf.
Para haver movimento e aceleração é necessário que a
Força na Roda seja superior a soma das Forças Resistivas ao Movimento. Quando encontramos diversas repetições no
ciclo anda e pára, como ocorre na aplicação urbana, é natural nos preocuparmos
como será o desempenho do veículo neste regime de operação.
A
Força na Roda é a força disponível nas rodas de tração que permitem que o
veículo saia da inércia e acelere. Ela é resultado da multiplicação do Torque
do motor pela relação de redução da caixa de transmissão e do eixo traseiro
(Diferencial). Para termos a Força em kgf ou N precisamos dividir o torque
final pelo raio dinâmico do pneu. Para uma maior precisão é descontado 10% do
valor final da Força na Roda por conta das perdas existentes ao longo do
circuito Caixa, Cardan e Eixo traseiro.
A
Força na Roda é máxima quando o veículo está na rotação de torque máximo e na
primeira marcha. È nesta situação que calculamos a capacidade de rampa do
veículo.
A
Força na Roda é mínima quando o veículo está na rotação de potência máxima e na
última marcha. È por este motivo que temos de reduzir a marcha para vencermos
aclives ou fazer uma ultrapassagem.
Froda = [ Torque Motor x
Rel. Redução da Marcha x Rel. Redução Diferencial ] x 90%
Raio dinâmico do pneu
Quando fazemos o cálculo se um determinado veículo terá condições de vencer as forças resistivas ao movimento, partimos do trecho mais crítico do percurso, o maior aclive existente. Determinada a soma das forças resistivas neste trecho, vamos descobrir em que marcha o veículo deverá estar. Para isto é preciso fazer o diagrama com a Força Máxima na Roda em cada Marcha.
