PERSPECTIVAS PARA A ENGENHARIA AUTOMOTIVA

Distintas pessoas associam o termo Engenharia Mecânica ao desenvolvimento e manutenção de automóveis. Entretanto, esse ramo da ciência é mais bem representado pela Engenharia Automotiva: tema implementado como nova forma de graduação em determinadas universidades. Essa confusão entre as funções de cada área do conhecimento demonstra a proximidade entre as duas áreas. Consoante o evidenciado pela denominação, a Engenharia Automotiva é responsável pela elaboração de projetos e pelos processos industriais referentes à produção de veículos automotores.

O verbete automóvel abrange qualquer veículo com autopropulsão movido à combustão interna (entretanto, hodiernamente há projetos para carros movidos à eletricidade). O ideal de desenvolvimento de uma máquina capaz locomover-se sobre qualquer estrada, com um motor próprio, começou a surgir no final do século XIX. Naquele período, o principal meio de transporte consistia nas locomotivas a vapor, entretanto, como esse não era muito versátil, tornou-se necessário o projeto de construção de um veículo mais compacto.

É possível considerar que o primeiro carro construído ao longo da história tenha sido da fabricante Benz, no ano de 1886. Entretanto, como os indícios não comprovam plenamente esse dado, pode-se pensar, apenas, que o primeiro automóvel fora criado na Alemanha. Curiosamente, o dizer que transmitia o ideal de Karl Benz, desenvolvedor do primeiro automóvel, tornou-se realidade: “Sonho com um veículo que se mova com um motor próprio, como uma locomotiva, que não ande sobre carris, mas em qualquer estrada, tal como uma carruagem”.

O desenvolvimento dos veículos automotores manteve fortes interações com a exploração petrolífera, haja vista a utilização de motores Diesel e à gasolina demandar grandes quantidades do combustível fóssil. Entretanto, atualmente, com vertentes sustentáveis à produção em larga escala, estuda-se o uso de novos combustíveis, como o gás hidrogênio, automóveis movidos, puramente, a baterias (carro elétrico – inexistência de um motor a combustão interna) e o etanol, difundido, sobretudo, no Brasil.

Imagem 01. Peugeot Type 3: Primeiro Automóvel a desembarcar no Brasil [1]

A evolução do automóvel sempre esteve sustentada por três pilares básicos: versatilidade e agilidade da máquina, comodidade para os ocupantes, aliada à máxima segurança possível. No Brasil, o histórico de utilização de automóveis é inicializado em 1893, quando a família Santos Dumont importara um Peugeot Type 3. Entretanto, o cenário brasileiro em um contexto mundial não sofreu significativas alterações em relação ao final do século XIX: o Brasil ainda consiste em um país importador de automóveis, existindo apenas uma marca nacional (a Troller) que, ainda assim, não possui grande expressão a nível mundial.

A nível mundial, o encargo de desenvolvedor e fabricante de automóveis sempre fora associado a países como Estados Unidos, França, Inglaterra, Alemanha, Itália e Japão. Recentemente, marcas sul-coreanas e chinesas buscam a inserção no mercado mundial, utilizando-se de veículos com custo menos elevado e com maior tecnologia em relação às marcas de grande tradição. No cenário brasileiro, é possível perceber que essas novas marcas conseguiram considerável aceitação por parte do público alvo.

PROGRESSO HISTÓRICO

O ideal de autolocomoção de um veículo fora introduzido, primeiramente, em 1769, pelo Francês Lucas Cognot. Entretanto, o automóvel com motor a combustão interna, a quatro tempos, à gasolina, fora desenvolvido pelo alemão Karl Benz, em 1886. Após o sucesso da primeira tentativa de introdução no mercado, o estado-unidense Henry Ford introduziu a produção em série para tais máquinas, nos primórdios do século XX. Esse novo método de produção ficara conhecido, para os economistas, como fordismo.

Em virtude das exigências do mercado, os veículos automotores necessitaram de grandes aprimoramentos. Nos primórdios de sua concepção, o automóvel era constituído, principalmente, por partes de madeira e, também, não possuía parte de cima. Em virtude da necessidade de proteção contra as intempéries climáticas, desenvolveu-me uma capa de proteção para a parte superior do automóvel. Após isso, vieram muitas outras importantes concepções, como: temporizador para o limpador de pára-brisa (primeiramente, a invenção do próprio limpador), creditado ao engenheiro estado-unidense Robert Kearns; suporte para componentes eletrônicos nos automóveis, como rádios; possibilidade de instalação de mecanismos de refrigeração no interior; direção hidráulica e elétrica (implicam em menor resistência quando o objetivo é efetuar uma rotação no volante); transmissão automática e, mais recentemente, transmissão automática contínua (o que implica em maior economia de combustível e em maior conforto ao motorista); faróis com lâmpadas de LED (Light-Emitting Diode); freios ABS (Anti-lock Braking System); controles de estabilidade (ESP e BAS) e controles de tração (ASR); air-bags (bolsas de ar que inflam em caso de colisão para, assim, proteger os corpos dos ocupantes de choques contra partes do carro); mecanismos que possibilitam o controle da velocidade do automóvel, sem necessitar de influências constantes do motorista e demais tecnologias implementadas constantemente nos veículos, como o sensor de fadiga e sensor de proximidade, presente em alguns automóveis de marcas alemãs.

Alcançado um patamar respeitável de conforto dos carros, o provável futuro da engenharia automotiva consistirá na pesquisa sobre combustíveis alternativos, para acordar com o ideal sustentável, e aumentar a segurança dos veículos.

ATUAL CONJUNTURA E IMINENTES DESAFIOS

Em virtude de o objetivo de uma empresa multinacional ser a venda de sua mercadoria e, também, em virtude de tratar-se de uma engenharia, há constante renovação das ideias presentes no mercado. Novas tecnologias sempre devem ser criadas, a fim de não haver uma estagnação no mercado, além de melhorar o conforto dos passageiros e do motorista durante a utilização do veículo.

Hodiernamente, novas tecnologias foram desenvolvidas e estabelecidas no mercado com significativa aceitação por parte dos consumidores, o que é representada pela volumosa aquisição de automóveis com tais tecnologias, como:

· O Autopilot (no Brasil, denominado como “Piloto Automático”) - ajudou a melhorar o conforto do motorista, pois o abstém do estresse de pressionar o acelerador ou o pedal do freio, bastando-se modificar as configurações da velocidade em botões no painel do carro;

· Park Assist - tecnologia capaz de auxiliar o motorista no processo de estacionar o carro: caso o espaço requerido para o estacionamento apresente um espaçamento sobressalente em torno de um metro, o automóvel consegue efetuar a baliza sem nenhum esforço do motorista em rotacionar o volante, reatando, apenas, o controle da velocidade empregada (essa tecnologia está presente no Volkswagen Tiguan);

· Adaptive Cruise Control (ACC) – tecnologia capaz de detectar a excessiva aproximação de um carro em relação ao seu anterior, o que ajuda a evitar acidentes (esse sistema já está disponível em alguns carros da Volkswagen, como o Jetta 2012);

· Rear-view Parking Camera (Câmera de Ré) – tecnologia muito difundia em diversos automóveis, haja vista facilitar o estacionamento, sem que haja avarias ao próprio veículo e ao alheio (presente em carros da KIA, Hyundai, Ford e Volkswagen);

· Driver Alert System e Lane Assist (“O sensor de Fadiga”) - monitora o nível de atenção do motorista e analisa o seu comportamento, a fim de que não haja diminuição da concentração do motorista, acionando um alarme sonoro para tal finalidade. O sistema mede a taxa de variação da posição do veículo ao longo de uma estrada: caso a posição varie muito, de um lado a outro, o veículo sugere uma pausa para descanso do motorista;

· Utilização de lâmpadas LED como faróis dos carros, reduzindo o gasto de energia em um automóvel, preservando a vida útil da bateria e, também, há a vantagem de, caso uma lâmpada queime, as demais continuarão funcionando, não prejudicando a utilização de todo o farol do automóvel;

Imagem 02. Automóvel utilizando-se da tecnologia LED [2]	Imagem 03. Lâmpada de LED [3]

· Espelhos eletrônicos que possibilitam a visualização de carros nos pontos de não visibilidade (ponto cego), o que auxilia na precaução de incidentes, principalmente, com motocicletas;

· KERS (Kinetic Energy Recovery Systems) – sistema que armazena a energia de frenagens para, posteriormente, conceder maior potência ao motor (utilizado em carros de competição).

Para um futuro próximo, é possível a utilização de tecnologias que aumentem o caráter de independência de um controlador, dos carros (progresso no caráter de automação, uma consonância entre a Engenharia Mecânica, Engenharia Mecatrônica, Engenharia Automotiva e Engenharia Eletrônica, sobretudo). Entre principais evoluções, desconsiderando-se o caráter sustentável, tem-se:

· Evolução do caráter de automatização dos automóveis, tendendo a veículos que consigam guiar sem o auxílio de um operador (essa tecnologia vem sendo desenvolvida na Alemanha, por pesquisadores da fábrica da Volkswagen e BMW, em associação com as melhores universidades em tecnologia);

· No que tange à ideia de segurança no trânsito, como um geral, há o desenvolvimento de radares que consigam regular a velocidade máxima dos veículos que transitam em determinada via: o radar eletrônico comunicar-se-ia com o automóvel, forçando-o a permanecer na velocidade regulamentar da via;

· Pesquisas sobre novos fluidos que atuem como novos óleos automotivos, visando um maior rendimento do motor, consumindo, assim, menos combustível (o que acorda com o ideal sustentável, também);

IDEAL SUSTENTÁVEL APLICADO À ENGENHARIA AUTOMOTIVA

Em virtude de inúmeras facilidades para a aquisição de um automóvel, há mais de 900 milhões de automóveis ao redor do mundo. Esse número é muito preocupante, sobretudo, se associado à quantidade de emissão de poluentes na atmosfera: mais de 1 trilhão de litros de gasolina e óleo diesel utilizados na combustão por ano. Esses dados são alarmantes, pois a aquisição de veículos individuais cresce muito, especialmente na China e na Índia.

Consoante é da sapiência de todos, os gases liberados na combustão contribuem para o efeito estufa: aumento da temperatura média terrestre. Esse processo pode causar danos irreversíveis a várias teias alimentares e a ecossistemas, como um todo. Em virtude disso, a partir de meados dos anos 70 (com a Conferência da ONU em Estocolmo – 1972, sobre Meio Ambiente Humano), iniciou-se a discussão sobre desenvolvimento sustentável (progresso das tecnologias, mas sem ocorrência de danos à natureza). Haja vista os veículos automotores serem considerados uns dos maiores vilões da sobrevivência humana da Terra, iniciou-se um processo de desenvolvimento e estudo de novos métodos capazes de gerar energia para o funcionamento da máquina, mas que não poluíssem tanto quanto os combustíveis fósseis.

Os principais desafios nessa vertente de desenvolvimento sustentável são, sobretudo, tangíveis à área de desenvolvimento de novos combustíveis, como:

· Utilização de uma mistura álcool-gasolina no Brasil (à proporção 1:4), o que consiste na utilização de combustíveis renováveis (álcool proveniente da cana-de-açúcar, principalmente) em suprimento de combustíveis fósseis;

· Outra proposta viável para a substituição da gasolina seria a utilização do gás natural, como o Gás Natural Veicular (GNV). Entretanto, essa ideia não é muito difundida no Brasil e em demais países: em Brasília, por exemplo, existe apenas um local de abastecimento do gás, o que torna inviável a sua utilização em carros;

· Desenvolvimento de combustíveis que emitam menor quantidade de poluentes na atmosfera (o que acorda com o ideal de desenvolvimento sustentável). Exemplos rotineiros dessas fontes energéticas são células fotovoltaicas que conseguem captar e armazenar a energia proveniente da radiação solar, transformando-a em energia mecânica; o hidrogênio, considerado o combustível do futuro, apresenta um rendimento bastante superior aos derivados do petróleo e, além disso, não há danos significativos ao meio ambiente, pois o motor não depende de processos de combustão: é algo puramente elétrico;

· Carros movidos à eletricidade consistem na principal expectativa e aposta das montadoras em um panorama para um futuro próximo. Em países europeus, asiáticos e nos Estados Unidos, essa tecnologia é empregada, entretanto, sem a vastidão esperada. Um dos maiores desafios para esse ramo da Engenharia Automotiva é a duração das baterias: atualmente, a carga útil é suficiente para menos de 600 km percorridos (a distância normalmente suportada pelas baterias consiste, normalmente, em 300 km), demonstrando necessitar de significativa melhora.

O veículo movido a hidrogênio

O hidrogênio (H₂) é considerado o combustível do futuro, pois não polui, consoante é perceptível pela reação que acontece na célula combustível (redução do oxigênio e oxidação do hidrogênio):

2 H₂ + O₂ à 2 H₂O

Além disso, o gás hidrogênio é mais eficiente, visto que o rendimento de 1 kg de H₂ equivale a 2,1 de gás natural, ou 2,8 kg de petróleo. Para obter o combustível H₂, deve fornecer energia para a eletrólise da água, formando H₂. Captura-se o gás hidrogênio em um reservatório. Ao aumentar a pressão, forma-se H₂ liquefeito. A reação de eletrólise (energia livre de Gibbs maior do que zero, haja vista não ser um processo espontâneo) ocorrida foi a seguinte:

2 H₂O + 2 e^- à H₂ + 2 OH^-

Recentemente, algumas das grandes montadoras de automóveis, formadoras do consórcio Clean Energy Partnership (CEP) – BMW, Ford, Toyota, Daimler-Chrysler e General Motors/Opel e algumas empresas energéticas -, inauguraram, em Berlim, o primeiro local de abastecimento de hidrogênio.

O veículo elétrico

O veículo elétrico utiliza-se de propulsão por meio de motores elétricos, o que o torna participante do seleto grupo “Zero-Emissões”. Na hodierna conjuntura, trens e ônibus consistem nos veículos elétricos mais utilizados, haja vista os carros puramente elétricos não terem sido inseridos em todo o mercado mundial. Um dos fatores primordiais para o início do desenvolvimento dos carros elétricos foi a preocupação com a alta no preço do petróleo. Em contrapartida, no Brasil, o impulso inicial fora estabelecido pela Usina de Itaipu. Como seus principais aspectos vantajosos têm-se a não emissão de monóxido de carbono (gás extremamente prejudicial à saúde humana, pois suas moléculas ligam-se às hemácias, impedindo a ligação do oxigênio), não emissão do dióxido de carbono (gás responsável pela desregulação térmica do planeta) e não poluição sonora (evitando estresse e problemas circulatórios).

A utilização de carros elétricos no Brasil ainda depende de uma mudança na legislação aqui vigente, que reconhece, apenas, carros com motores à combustão interna. Por conseguinte, o IPI (Imposto sobre Produto Industrializado) pago na aquisição de carros elétricos é de 25% de seu valor total, o que aumenta o custo. Essa taxação é comparável à atribuída a carros superesportivos. Entretanto, com o intuito de contornar essas barreiras da tributação, países como Portugal e Japão integraram o estudo do impacto ambiental aos parâmetros de avaliação no estabelecimento dos impostos. Como o carro elétrico possui potencial de impacto ambiental menor do que carros à combustão, seu custo final tornou-se competitivo. Seria uma boa solução caso a Casa Legislativa brasileira elaborasse um projeto de lei que visasse à inclusão de fatores ambientais para a taxação, também.

O carro elétrico pode ser considerado o “verdadeiro carro Flex”, em virtude da diversificação para os métodos de obtenção da eletricidade utilizada. Entre as vantagens de um carro elétrico estão a maior economia financeira, que chega a 80% em relação a um carro com gasolina ou álcool, a inexistências de ruídos provenientes da geração de potência, pois não é um motor de combustão interna, manutenção mais simples por ter menos componentes móveis e possibilidade de isenção de IPVA.

Imagem 04. Esquema de funcionamento de um carro elétrico [4]

Mesmo com essas inúmeras vantagens, além da consonância com o ideal de desenvolvimento sustentável, há certo preconceito de parte da população com relação ao carro elétrico, pois aquela reclama da inexistência de barulhos, não emissão de fumaça proveniente da combustão e não aparência visual com a maioria dos carros. Apesar de parecer supérfluo, esses podem ser fatores determinantes na entrada desses veículos no mercado. Entretanto, marcas renomadas, como a Chevrolet, optaram por fabricar, em larga escala, carros elétricos: no caso, o Chevrolet Volt.

CAMINHÕES E MOTOCICLETAS

Com o crescimento da demanda por transportes de mercadorias entre cidades, há um aumento da necessidade de caminhões (principais veículos utilizados como meio de transporte de mercadorias no Brasil, já que os meios ferroviários e hidroviários não são muito desenvolvidos no Brasil). Em virtude disso, deve-se haver um desenvolvimento especial nos veículos de carga, sobretudo em segurança e em conforto para o motorista.

Nesse âmbito, é possível perceber a aproximação entre tecnologias empregadas nos caminhões em relação aos carros. Caminhões da Mercedes-Benz, Volvo e Ford são pioneiras nesse quesito, pois começaram a implementar tecnologias como sensor de cansaço, sensor de proximidade, automatização impressionante (após ajuste no computador de bordo dos veículos, o mesmo é capaz de seguir os comandos desejados inicialmente). Além disso, em virtude de caminhoneiros serem pessoas que viajam por dias consecutivos, há o desenvolvimento de um espaço confortável na cabine do motorista, para que esse possa descansar, quando necessário, não colocando, assim, sua vida e vidas alheias em perigo.

Em contrapartida aos veículos de maior massa, há aqueles que prefiram veículos menores, devido a sua agilidade e versatilidade, principalmente. As motocicletas consistem em um meio de transporte bastante utilizado devido ao baixo consumo de combustível e menor custo em relação aos carros. Um dos maiores problemas referentes às motocicletas é a segurança dos usuários: tema constante na mídia e em projetos de lei. Por exemplo, a utilização de capacete por parte dos dois ocupantes possíveis da motocicleta não era obrigatória por lei: entretanto, apesar da atual vigência de caráter obrigatório, muitas pessoas não respeitam à lei.

É possível citar a aplicação dos freios ABS naquelas que apresentam menor potência, como um exemplo de tentativa de melhorar a segurança em motocicletas. Entretanto, no que tange à segurança dos motociclistas, a fator primordial é a própria educação: não se deve trafegar sem capacete, com velocidade acima da permitida e, sobretudo, ultrapassar demais veículos pelo meio da pista. No quesito tecnologia em desenvolvimento sustentável, é possível citar a fabricação de motocicletas Flex (álcool e gasolina) e, sobretudo, elétricas. O âmbito elétrico tem como pioneiro a marca Kasinsk, que possui um pólo industrial na cidade de Manaus. A China é reconhecida internacionalmente pelas pesquisas no quesito motocicletas com maior eficiência energética e que poluam menos: o grupo Zongshen, em parceria com algumas das melhores universidades chinesas e mundiais, desenvolve tecnologias inovadoras no segmento.

A ENGENHARIA MECÂNICA APLICADA NO TEMA E MERCADO DE TRABALHO

Nos tempos hodiernos, o mercado que envolve este segmento importante das engenharias está crescendo, com bastantes ofertas. As montadoras mais importantes que estão presente no país (como a Volkswagen, a Chevrolet, a Fiat e a Ford) e as recém introduzidas no mercado (como as montadoras chinesas) estão em processo de expansão. Há a construção de novas fábricas em território brasileiro, por exemplo, a criação de uma nova fábrica em Catalão, em Goiás, da Mitsubishi, ou a da JAC Motors no Polo Industrial de Camaçari, na Bahia.

A expansão do parque industrial brasileiro aumentará a oferta de empregos e a demanda por engenheiros no ramo é sempre alta. O engenheiro mecânico, atuando ao lado de outros engenheiros, pode participar de quase todas as áreas de funcionamento de uma montadora, desde a fabricação de peças, desenvolvimento de novas tecnologias até fiscalização e gestão das linhas de montagem. O engenheiro mecânico também pode atuar em fábricas de autopeças e de inspeção veicular que se beneficiam do ramo automotivo e servem como boas oportunidades de emprego.

Muitas outras empresas multinacionais começaram a almejar o mercado brasileiro com o intuito de não sofrer as negativas influências do aumento do IPI (Imposto sobre Produto Industrializado) para carros com mais de 65% de peças provenientes de demais países. Como exemplo desse estabelecimento de montadoras renomadas no Brasil, pode-se citar o acordo que corroborara a instalação de uma fábrica da BMW em São Paulo. No ano passado, o empresário Eike Batista anunciou a fundação da FBX, nova, e possivelmente, promissora montadora brasileira que produzirá, a partir de 2014, carros elétricos (tendência mundial).

Em virtude dessa grande expansão de concessionárias de veículos automotores leves e pesados ao longo do território brasileiro, os engenheiros mecânicos e engenheiros automobilísticos poderão exercer funções importantes em empresas de serviços e manutenção de máquinas agrícolas, terraplanagem, mineração, entre outras. As remunerações atribuídas para cargos de engenharia automotiva são bastante variáveis, porém, inicialmente consistem entre R$ 1800,00 e R$ 3600,00. Visando-se mais o mundo automotivo, engenheiros mecânicos e automotivos podem, também, trabalhar na área de segurança, manutenção e testes com os veículos, em detrimento de somente na área de concepção do automóvel.

A engenharia de testes dos automóveis consiste em analisar, sobretudo: a eficiência dos motores, a dinâmica dos veículos (análise das respostas dadas pelo sistema de suspensão a determinados esforços), a emissão ruídos, as vibrações, o desempenho, a durabilidade e corrosão dos materiais utilizados, a ergonomia (condições de acomodação dos passageiros), a climatização e a viabilidade e produção. Entretanto, o teste de primordial importância é denominado crash-test: colisão entre um automóvel e um alvo indeformável, cujo objetivo é a identificação dos pontos não seguros do automóvel. Esses testes, quando feitos por instituições respeitadas, qualificam um carro quanto a seu quesito segurança. De maneira alarmante, os principais carros populares brasileiros foram reprovados no teste promovido pela Latin NCPA. O procedimento testa a atuação de cintos de segurança, airbags e a resistência lateral, frontal e à capotagem.

REFERÊNCIAS

[1] Peugeot Type 3: Primeiro automóvel a desembarcar no Brasil, acesso dia 09/12/2011. Disponível em:

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[2] Farol de LED do carro da Audi, acesso dia 09/12/2011. Disponível em:

http://tecnoblog.net/wp-content/uploads/2011/09/6a00d8341e286453ef0120a55b4e2b970c-650wi.jpg?25a3a7

[3] Lâmpada do automóvel do flash da engenharia do diodo emissor de luz, acesso dia 03/12/2011. Disponível em:

http://portuguese.alibaba.com/product-gs/led-engineering-flash-auto-lamp-323006313.html

[4]Esquema de carro elétrico, acesso dia 09/12/2011. Disponível em:

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AUTORES

O presente artigo foi elaborado no âmbito da disciplina "ENM 168980 Introdução à Engenharia Mecânica" da Universidade de Brasília, pelos seguintes alunos:

Bruno Lunardi Gonçalves	11/0111044
Guilherme Costa Guimarães Fernandes	11/0119827
José Antônio Euzébio Paiva	11/0124898
Rafael Nóbrega Campos	11/0137159