MBCG - Física II

Dois carros estão para se cruzar em uma estrada quando, de repente, um animal entra lentamente na pista à frente de um deles. Na fração de segundo disponível para reagir, resta ao motorista conscientizar-se de que não há tempo para frear e que desviar poderá resultar em uma colisão fatal com o veículo que vem em sentido contrário. Um acidente, qualquer que seja ele, parece inevitável.

Carros inteligentes

Mas não por muito tempo, a depender do trabalho dos engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha. Eles estão iniciando os testes de um sistema que permite que os carros coordenem seus movimentos sem a necessidade de ação dos motoristas.

Os carros formam uma rede informatizada através da comunicação sem fios carro a carro. Na iminência de um acidente, o sistema assume o controle dos carros envolvidos na situação, fazendo com que cada um tome ações para evitar o acidente e evitar colisões uns com os outros.

Na situação do nosso exemplo, um dos carros poderia frear enquanto o outro usa a sua pista para desviar-se do animal. Tudo feito em uma fração de segundo, antes que o motorista tivesse tempo para reagir.

Piloto automático de verdade

O software permite que os veículos sejam dirigidos de forma automática por curtos períodos de tempo. Para detectar os diversos tipos de riscos, eles são equipados com diversos tipos de sensores, incluindo GPS, radar e câmeras.

Os veículos formam grupos cooperativos assim que entram no raio de alcance da rede sem fios uns dos outros. Como seus destinos e velocidades variam, os grupos estão em constante mudança, alterando-se dinamicamente para sempre incorporar os veículos na mesma área e que possam envolver-se em situações perigosas, entre eles próprios ou pela ação de um terceiro que ameace a todos do grupo.

O software elege automaticamente um dos veículos como coordenador do grupo, capturando a situação de cada um dos outros, como direção, velocidade e distância.

Reconhecendo o perigo

Se um perigo surge inesperadamente, como um animal que entra na pista, o problema é reconhecido não apenas pelo carro afetado diretamente pela situação, mas também pelo coordenador do grupo.

Se o carro em questão não pode nem frear e nem desviar porque há um outro carro nas proximidades, o coordenador do grupo toma as ações necessárias na ordem adequada para livrar a todos o acidente.

O sistema ainda está em fase de desenvolvimento. A formação dos grupos e a "eleição" do coordenador são estão totalmente funcionais. Agora os engenheiros estão aprimorando a capacidade do sistema em reconhecer situações que são de fato perigosas.

Lataria que desamassa

sozinha

Desenvolvimento da nanotecnologia 'reinventa' os automóveis.

Inovações na área podem reduzir custos, emissões e aumentar conforto.

Nada como chegar na garagem de manhã, olhar para o carro e ver que aquele amassadinho na lataria, feito no dia anterior, não está mais lá. Sozinho, o carro "reparou" a batida. Tecnologia como esta pode ainda demorar um pouco para atingir a escala de produção, mas não é mais uma idéia distante da realidade. Tudo graças ao uso da nanotecnologia em materiais para a indústria automobilística.

A nanotecnologia trabalha com estruturas extremamente pequenas, do tamanho de moléculas, o que aumenta a capacidade de manipulação dos materiais. Por isso, os estudos estão voltados na melhoria dos componentes e abrangem diversos materiais como metais, tintas, plásticos e vidros — até nos pneus a nanotecnologia é aplicada para o aumento do tempo de retenção da pressão.

  Plásticos mais resistentes 

No caso do desenvolvimento de veículos, a aplicação dos nanocompostos vive a chamada “primeira onda”, que está concentrada nos plásticos. De acordo com o diretor regional de São Paulo da SAE Brasil (Sociedade de Engenheiros da Mobilidade), Flávio Campos, os carros com projetos de menos de um ano e meio já têm esses materiais.

“O que temos implantado tanto no Brasil quanto fora são materiais plásticos com mais resistência ao calor, mais robustos e, em alguns casos, com ganhos de produção, por causa da redução de custos”, explica Campos.

Primeira onda de inovações está na área de plásticos (Foto: Divulgação)

As aplicações em plástico são diversas: painéis, carroceria, forraçãoe outros acabamentos. Mas o grande ganho tem sido no compartimento do motor, devido à resistência às altas temperaturas. “A indústria vem substituindo partes metálicas por plástico. No Brasil, ainda não temos essa característica devido a processos internos, mas é uma tendência”, afirma o diretor da SAE.

De acordo com o gerente de desenvolvimento de produtos e mercado da Nova Petroquímica, Cláudio Marcondes, a utilização de nanopartículas de cerâmica é uma das inovações que têm ajudado a melhorar as características dos plásticos.

  Pintura à prova de riscos

A onda seguinte aos plásticos é a da pintura, que já está em processo avançado de desenvolvimento. Campos explica que, nesta área, há duas linhas de pesquisa. A primeira trabalha com a resistência a riscos. “Você pode passar um prego na lataria e a pintura não risca”, observa. A outra, é a propriedade de reconstituição, ou seja, o risco na pintura some com o tempo.

“Esta tecnologia está sendo lançada fora do Brasil e é muito cara. Precisaria de uma escala adequada para compensar o custo. Não dá para uma pessoa pagar, por exemplo, R$ 20 mil a mais em um carro só por causa dessa característica”, pondera.

Sobre a nanotecnologia nas tintas, o coordenador de tecnologias entre os vários centros de pesquisa e desenvolvimento da DuPont no mundo com foco no mercado sul-americano de tintas automotivas, José Valdir Guindalini, afirma que ainda não existe um verniz que resista a todos os “ataques”, mas a resistência ao risco já é um grande avanço. 

A manipulação das propriedades dos metais já caracteriza uma outra onda de inovações, ainda no início de desenvolvimento. “Existe uma pesquisa na Alemanha que estuda o desenvolvimento de um efeito borracha na chapa de metal, ela amassaria e, depois, voltaria ao estado inicial. Mas é uma pesquisa muito de fronteira ainda”, ressalta Flávio Campos.

Nanotecnologia também é aplicada em bancos e vidros dos veículos 

  Banco bactericida e vidro que escurece

O trabalho com a nanotecnologia abre extenso leque na indústria automobilística. Um exemplo é o uso de nanopartículas de prata em dutos e caixa de ar-condicionado, carpetes e tecidos, com foco no benefício proporcionado pela característica bactericida do material.

 Aliás, as propriedades da prata já são exploradas pela indústria têxtil. “A nanoprata mata 90% de fungos, algas e bactérias. A aplicação em fibras de bancos, por exemplo, traria benefícios até a ônibus e metrô”, aponta Cláudio Marcondes.

Em relação aos vidros, as pesquisas vão desde a mudança das propriedades do material até a sua substituição por policarbonato (material sintético). A mais recente inovação, aplicada, por enquanto, apenas em Ferraris, é o vidro eletrocrômico. O diretor-geral da Saint-Gobain Sekurit para Brasil e Argentina, Manuel Corrêa, explica que a tecnologia utiliza uma passagem de corrente elétrica pelo vidro, para que a cor do vidro se adapte de acordo com a necessidade de luminosidade do condutor.

Divulgação

Indústria precisa tornar comerciável a aplicação dos nanomateriais (Foto: Divulgação)

  Desafio é conseguir escala de produção

Quem compra um Ferrari, provavelmente terá dinheiro para bancar tecnologias como essas. Entretanto, quase ninguém pode comprar uma Ferrari. Por esse motivo, o maior desafio da indústria automobilística é tornar comerciável tal tecnologia — e isso só é possível com a economia de escala.

É o que já acontece com os plásticos, por isso representa a primeira onda de avanço. Flávio Campos, da SAE, explica que na área de plásticos, os benefícios proporcionados com a tecnologia têm sido maior que o custo de desenvolvimento.

Campos ressalta o alto investimento em pesquisa o caminho para tornar comerciável mudanças em todas as áreas de materiais. E o argumento para isso abrange, inclusive, questões ambientais, já que a nanotecnologia pode facilitar a reciclagem dos componentes e ajudar na redução do peso total do veículo, o que diminui os níveis de emissão de gases poluentes.

"O Brasil precisa de mais investimentos nessa área de nanotecnologia, que é muito importante na busca pelo carro barato e mais competitivo mundialmente", ressalta Campos. 

Em um futuro proximo a Pirelli promete que o pneu do carro irá ajudar a previnir acidentes. Fonte:http://quatrorodas.abril.com.br

Por serem os pontos de contato entre o carro e o piso, os pneus sempre tiveram sobre os ombros boa dose de responsabilidade na hora de acelerar, frear e contornar curvas. No futuro, eles vão ganhar inteligência. A Pirelli desenvolveu um tipo de pneu que vai mandar informação aos sistemas eletrônicos feitos para evitar acidentes, como os freios ABS, o controle de tração ASR e o programa de estabilidade ESP.

O Cyber Tyre, como foi batizado, possui sensores que são capazes de medir desde a temperatura e a pressão do pneu até o coeficiente de atrito da pista e enviar essas informações para a central eletrônica do veículo. Esses sensores ficam instalados em um chip flexível colocado entre a carcaça e a banda de rodagem. Assim como alguns dos atuais sensores de pressão, fixados nas válvulas, o chip conversa com uma central eletrônica, instalada no carro, por meio de ondas de rádio. Informações como pressão e temperatura são transmitidas para o computador de bordo para que sejam vistas pelo motorista, enquanto os dados sobre condições de rodagem são endereçados para a ECU do motor, que também controla sistemas de controle do carro.

A grande inovação do Cyber Tyre está nessa comunicação. Ela permite que os sistemas de controle sejam acionados de forma mais precisa e antecipada. Hoje, o ABS, o ASR e o ESP entram em ação quando o motorista já está perdendo o controle do carro. Com o Cyber Tyre, eles poderão agir tão logo o sensor dos pneus identifique condições de rodagem que justifiquem a intervenção.

A maior precisão na leitura das condições de uso é conseguida pelo pneu graças a um acelerômetro triaxial que mede as forças que atuam no pneu nos três sentidos, longitudinal, lateral e vertical. O chip do Cyber Tyre é auto-suficiente em sua alimentação, utilizando um princípio semelhante ao dos relógios automáticos, ao aproveitar a energia produzida pelo movimento do pneu.

Segundo a Pirelli, uma versão mais simples do chip, que informa apenas a temperatura, a pressão e características construtivas dos pneus, estará à disposição do mercado já a partir de 2010.

Cyber Wheel

A Pirelli desenvolveu também a Cyber Roda. Trata-se de uma roda dotada de um sensor que mede as dimensões físicas do aro, durante o movimento, e informa à central do motor, em tempo real. Segundo a fábrica, esses dados são úteis para a ECU (para avaliar as forças do eixo da roda) e para os sistemas eletrônicos de controle de chassi, como ABS, ASR e ESP, que monitoram as forças de interação entre o automóvel e a estrada.

Algumas dessas tecnologias já são adotadas pelas montadoras e outras ainda estão em fase de protótipo, como é o caso do carro que estaciona sozinho. O novo modelo está sendo projetado pelos laboratórios da GM (General Motors), nos Estados Unidos. O veículo vem com sensores que calculam a metragem do espaço onde entrará e se encarrega de fazer todas as manobras até se encaixar na vaga livre.

O dono pode ficar fora, vendo a performance do motorista virtual. O novo carro deverá agradar, principalmente, aos que sofrem quando precisam entrar em vagas apertadas. Mas Samuel Russelli, diretor de marketing da GM Brasil, diz que a novidade ainda não tem prazo para chegar ao mercado.

Os pesquisadores querem mais do carro do futuro. Engenheiros e investigadores americanos estão desenhando viaturas de polícia que em 2030 se locomoverão pelas ruas, sem a necessidade de condutor. Graças à inteligência artificial, esses veículos robotizados serão capazes de aprender os movimentos realizados pelos motoristas. Mas o maior desafio é programar esses automóveis para que tomem decisões rapidamente no trânsito.

Mais que independentes dos humanos, os carros inteligentes serão proativos. Eles terão sistemas que acionam o serviço de resgate em caso de acidentes. A Europa já estuda a incorporação nos veículos da tecnologia eCall, que transmite por GPS (Global Positioning System) à central de emergência informações sobre colisões no exato momento da ocorrência. A idéia é que as vítimas sejam socorridas mais rapidamente e com vida.    

Amigo carona 

Os carros inteligentes serão grandes amigos dos seus donos. Eles serão capazes de detectar quando o condutor está cansado, cochilando ou dirigindo distraidamente. Pesquisadores do Laboratório Sandia, nos Estados Unidos, estão desenhando um veículo que analisa o comportamento humano e aprende como as pessoas para auxiliá-las em situações de perigo. Então, eles vão dar toques quando o motorista estiver estressado ou tirar as mãos do volante para atender o celular.

Para que os carros pensem, os pesquisadores coletaram informações dos humanos e criaram um programa que já está em teste em estradas dos Estados Unidos e Europa. Kevin Dixon, coordenador do projeto no Laboratório Sandia, diz que o sistema faz simulações tão reais que o motorista tem a sensação de que há uma outra pessoa sentada ao seu lado, como um amigo que pegou uma carona.

Uma nova tecnologia pode transformar os tradicionais quebra-molas, de "quebradores de molas" em sistemas de diagnóstico da suspensão dos automóveis que passam por eles.

Quebra-molas inteligente

"Nosso objetivo é economizar tempo e custos de manutenção e, mais importante, reduzir os tempos de parada detectando os problemas antes que eles causem falhas definitivas que levem o veículo a ficar fora de operação," diz o engenheiro Douglas Adams, que está desenvolvendo o quebra-molas high-tech juntamente com sua orientanda Tiffany DiPetta.

O quebra-molas inteligente é equipado com sensores chamados acelerômetros triaxiais. O sistema mede as vibrações criadas pelas forças que os pneus dos veículos exercem sobre o quebra-molas.

Um programa de computador coleta e analisa os dados, detectando defeitos nos pneus (inclusive falta de pressão) e nas rodas, nos rolamentos e nos componentes da suspensão.

Modelo da suspensão

Para isso, os pesquisadores tiveram que desenvolver um modelo teórico que descreve o funcionamento da suspensão dos veículos e de seus diversos componentes. Qualquer variação detectada pelos sensores em relação aos dados previstos no modelo indica um problema potencial necessitando conserto.

"Nosso modelo simulado nos mostrou que nós podemos usar o sistema para detectar danos aos componentes do veículo de forma confiável, e nossos experimentos com veículos reais validaram o modelo," diz Adams.

O quebra-molas inteligente é capaz de detectar uma variação de apenas 5% na dureza da suspensão. Uma mola de suspensão danificada foi detectada mesmo quando os pesquisadores variaram largamente a pressão dos pneus na tentativa de enganar o sistema.

Oficinas e frotistas

Segundo o engenheiro, o quebra-molas poderá ser utilizado em oficinas e em empresas que possuam frotas de automóveis, oferecendo um diagnóstico preciso e imediato do trabalho que precisa ser feito pelos mecânicos.

Segundo os pesquisadores, quando entrar em fabricação industrial, o novo quebra-molas inteligente poderá chegar ao mercado custando cerca de US$1.500,00. Ainda não há previsão para sua comercialização.