APS CARRO ELETRICO

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UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP
	
Agnaldo Pereira Ranzan C371BJ-0
André Luiz Gonçalves T41616-7
Gerson Matos Pereira T33187-0
Guilherme Alessander Miranda C24427-9
Leonardo Pereira de Andrade B80FGH-3
Renan Jesus Sant’ana C344IH-8
Roberto dos Santos T37963-6
APS – ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA.
“PROTÓTIPO DE UM CARRO MOVIDO A ENERGIA ELÉTRICA”
SÃO PAULO
2015
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Agnaldo Pereira Ranzan C371BJ-0
André Luiz Gonçalves T41616-7
Gerson Matos Pereira T33187-0
Guilherme Alessander Miranda C24427-9
Leonardo Pereira de Andrade B80FGH-3
Renan Jesus Sant’ana C344IH-8
Roberto dos Santos T37963-6
APS – ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA.
“PROTÓTIPO DE UM CARRO MOVIDO A ENERGIA ELÉTRICA”
Trabalho apresentado como requisito à obtenção do aproveitamento da disciplina de Atividade Prática Supervisionada no curso de Bacharelado em Engenharia Mecânica na Universidade Paulista – UNIP – Campus Chácara Santo Antônio.
 
 SÃO PAULO
 2015
RESUMO
O presente trabalho tem como temática, projetar e construir o protótipo de um veículo movido a energia elétrica capaz de movimentar-se por controle remoto e concluir um trecho pré-estabelecido. Este estudo, além de destacar informações sobre a elaboração do objeto supramencionado, traz observações sobre a busca da Engenharia por fontes alternativas de energia, citando os primeiros veículos elétricos construídos no mundo e o envolvimento de diversas matérias do curso de Engenharia Mecânica na construção do protótipo,
PALAVRAS-CHAVE: Veículo; Energia elétrica; Engenharia Mecânica.
ABSTRACT
This work has the theme, design and build a vehicle powered by electricity can move by remote control and complete a pre-set stretch prototype. This study, in addition to highlighting information on the preparation of the above object , brings comments on the search Engineering for alternative energy sources , citing the first electric vehicles built in the world and the involvement of different subjects of the course of Mechanical Engineering in the construction of the prototype ,
KEYWORDS : Vehicle ; Electricity; Mechanical Engineering.
LISTA DE FIGURAS
	Figura 1 – Roda do Protótipo................................................................................
	06
	Figura 2 – Motores fixados em chassi..................................................................
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	Figura 3 – Veículo em funcionamento..................................................................	
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LISTA DE TABELAS
	Tabela 1 – Planilha de custos.............................................................................
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LISTA DE ABREVIATURAS, SIMBOLOS E SIGLAS
CO2 – Dióxido de Carbono
Km/h – Quilômetros por hora
GM – General Motors
NiMH – Níquel-hidreto Metálico
mm – milímetros
rpm – Rotações por minuto
π – Letra grega “PI” ≈ 3.141592653
C.C. – Corrente Contínua
LED - Diodo emissor de luz
V – Volt
Sn - Estanho
SUMÁRIO
	1. INTRODUÇÃO..............................................................................................
	05
	2. HISTÓRIA DO CARRO ELETRICO..............................................................
	05
	3. OBJETIVOS..................................................................................................
	06
	4. MÉTODOS E CALCULOS............................................................................
	07
	5. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO.......................................................................
	07
	5.1. RODAS......................................................................................................
	 07
	5.2. CHASSI......................................................................................................
	08
	5.3. MOTOR......................................................................................................
5.4. SISTEMA DE DIREÇÃO............................................................................
	09
	
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	5.5. SISTEMA ELÉTRICO................................................................................
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	5.6. CARROCERIA...........................................................................................
	10
	6. CUSTOS DO PROJETO...............................................................................
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	7. CONCLUSÕES.............................................................................................
8. BIBLIOGRAFIA.............................................................................................
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1. Introdução
Dentre os desafios da engenharia, a busca por uma maior eficiência energética ocupa um lugar de destaque. Uma solução para o problema das emissões de dióxido de carbono (CO2) é o veículo elétrico, que não produz nenhum tipo de emissão. O motor de combustão interna é substituído por um motor elétrico, movido a baterias recarregáveis em vez de gasolina ou outros combustíveis fosseis. 
2. A História do Carro Elétrico
Os veículos elétricos estão entre os primeiros carros construídos durante os anos iniciais da indústria automobilística. O primeiro veículo independente a rodar com eletricidade foi construído na década de 1830, na Escócia. A fonte de energia para esse veículo não era recarregável, um problema considerável. Vários outros veículos elétricos chegaram às ruas nos anos 1800, mas o primeiro automóvel elétrico real surgiu em 1891, na oficina de William Morrison, de Des Moines, em Iowa. Em 1897 uma frota de táxis elétricos estava operando em Nova York. Em 1900, 28% de todos os carros nos Estados Unidos rodavam com eletricidade. Contudo, pouco depois desse pico de popularidade, o carro elétrico caiu em declínio. Henry Ford introduziu o Modelo T, com motor de combustão e produzido em massa, tornando os automóveis acessíveis às massas. Em 1920 o carro elétrico havia praticamente desaparecido, substituído por carros que iam mais longe e mais rápido com mais energia. A transição para o motor de combustão interna foi auxiliada pelo fato de que a gasolina estava prontamente disponível.
A ideia de um carro elétrico para as massas voltou em 1960, mas só pegou na década de 1970, quando as preocupações com a poluição e os preços crescentes da gasolina aumentaram. O primeiro veículo elétrico foi o CitiCar da Vanguard-Sebring, lançado em 1974. Esse minúsculo veículo podia passar de 48 km/h e rodar aproximadamente 64 km a cada recarga. Cerca de 2.000 veículos foram fabricados. O CitiCar não era muito seguro, e em 1976 a montadora parou de fabricá-los.
Os veículos elétricos foram testados para outros usos também. O Serviço Postal norte-americano comprou 350 Jeeps elétricos para a entrega de correspondências em 1975. Esses veículos podiam percorrer até 64 km e tinham velocidade máxima de 80 km/h. Cada veículo exigia 10 horas de tempo de recarga. Esse parecia ser um bom uso para um veículo elétrico: pequenas distâncias a serem percorridas em um tempo limitado. Contudo, o programa foi interrompido.
Em 1976 o Congresso norte-americano aprovou uma leipara estimular o desenvolvimento de veículos elétricos e híbridos. O objetivo da lei era, em parte, melhorar a tecnologia de baterias. Contudo, os fabricantes de automóveis não demonstraram interesse até 1988. Naquele ano, a General Motors (GM) começou a fornecer dinheiro para a pesquisa de carros elétricos para o mercado consumidor. O carro, chamado EV1, foi fabricado de 1996 a 1999. O EV1 era disponibilizado aos consumidores da Califórnia apenas através de leasing. Inicialmente, ele foi produzido com uma bateria chumbo-ácido. Em 1999, a GM passou para uma bateria de níquel-hidreto metálico (NiMH), que recarregava melhor.
3. Objetivos
O presente relatório se propõe a apresentar e informar as etapas do processo de construção de um protótipo de um carro movido a energia elétrica, para o curso de Engenharia Mecânica da Universidade Paulista (UNIP). O protótipo deverá percorrer uma pista de 1,0 metro de largura, com 20,0 metros de comprimento com o tempo máximo de 5 minutos. O projeto está normalizado com base no manual “Atividades Práticas Supervisionadas 2° e 3° semestres”, e a apresentação ocorreu no dia 13 de Maio de 2015.
4. Métodos e cálculos
A metodologia empregada na construção do Protótipo está fundamentada em projetos já elaborados e no conhecimento pessoal que cada integrante possui na parte de eletrônica básica. Primeiramente fizemos uma pesquisa utilizando vídeos tutoriais (Conforme Bibliografia) para que, com base em experiências anteriores o tempo de construção fosse otimizado, e houvesse também o mínimo de perda com materiais. 
Sabendo que o fator tempo de conclusão do percurso é um dos critérios a ser julgado, o cálculo abaixo foi necessário para determinar o tempo de chegada do carro com base em dados fundamentais como o diâmetro da roda e a rotação dos motores. Portanto temos que:
Raio da roda= 35 mm
Rotação do motor= 44rpm
Logo;
 
5. Etapas da Construção
No projeto de um protótipo de um carro elétrico temos como um dos grandes desafios equacionar o peso com a autonomia, aliás, este tem sido o grande foco da engenharia automobilística, haja vista que a relação peso potência está diretamente ligada à redução de consumo de combustível e consequentemente a redução de poluentes lançados na atmosfera. Por isso optamos por materiais mais leves e de fácil transformação durante o processo de fabricação.
5.1. Rodas
As rodas têm o diâmetro de 70 mm e são fabricadas em polímero, conferindo maior leveza e resistência ao material. Considerando o tipo de piso em que o protótipo seria testado, as rodas traseiras (rodas de tração) foram revestidas por borrachas, as quais permitem maior atrito entre o chão e o veículo, evitado desta forma, o arrasto que causaria perda de eficiência em curvas e frenagens. O sistema de fixação foi realizado fundindo o eixo do motor diretamente na roda, o que incide em maior rendimento, conferindo às rodas a rotação direta do motor, dispensamos o uso de rolamentos, pois a rotação de trabalho é relativamente baixa.
Figura 1 – Roda do Protótipo
5.2. Chassi
O chassi é do tipo monobloco feito de compensado, provavelmente um dos melhores produtos para serem utilizados em protótipos, o material de baixa densidade e custo reduzido, apresenta fácil manuseio e resistência confiável para o presente protótipo. A suas dimensões foram escolhidas de modo que fossem de encontro aos parâmetros estipulados no manual “Atividades Práticas Supervisionadas 2° e 3° semestres.” As dimensões são: 140 mm x 190 mm x 220 mm. Sobre o chassi estão fixados os motores, o eixo dianteiro e a carroceria.
5.3. Motor 
No protótipo foram utilizados dois motores elétricos com a capacidade de operar com uma tensão de até 12 volts em Corrente Continua (C.C). É sabido que ao contrário das características dos motores de passo, os motores de corrente continua possuem torque reduzido e alta velocidade. Tendo em vista as peculiaridades do presente projeto (rotação utilizando somente as rodas traseiras) foram escolhidos motores com redução. Trata-se de equipamentos com jogos de engrenagens capazes de reduzir a velocidade e aumentar o torque, exatamente como fazem os câmbios da maioria dos veículos automotores terrestres. Conforme o exposto, os motores de Corrente Continua utilizados fornecem rotação de 44rpm. Como mostrado abaixo, os motores foram fixados diretamente no chassi.
Figura 2 – Motores fixados em chassi
5.4 Sistema de Direção
O sistema de direção foi projetado utilizando o princípio de diferença de velocidade das rodas que tracionam o veículo, desta forma para que possamos conduzir o carro em linha reta devemos manter a mesma tensão para os motores, de modo que para realizar uma curva a esquerda, por exemplo, devemos reduzir a tensão no motor esquerdo afim de que a roda do lado direito (região externa da curva) possa seguir em um movimento tangente.
 5.5 Sistema Elétrico
O sistema elétrico é composto por um circuito impresso, oito pilhas, chicote elétrico, duas lâmpadas do LED (diodo emissor de luz) e tem o seu comando realizado através de um controle remoto que envia as informações ao protótipo através de cabos de eletricidade.
 
 Figura 3- Protótipo em funcionamento
5.6 Carroceria (Bolha)
A carroceria utilizada é de plástico o que nos proporciona uma menor densidade do carro e também facilita a instalação das luzes. A escolha de uma bolha como carroceria além de propiciar um ganho de tempo durante a manutenção deu ao projeto um bom design.
6. Custos do Projeto.
	Quantidade
	Produto
	Valor (R$)
	10 
	Abraçadeiras de nylon
	1,90
	8
	Pilhas
	7,59
	2
	Chaves LIGA/DESLIGA
	10,00
	1
	Carroceria 
	6,90
	6 m
	Cabo flex.
	7.60
	2
	Motores 12V
	84,00
	2
	Suportes para pilhas AA
	10,90
	1m
	 Sn (Estanho)
	4,00
	1
	Controle
	30,00
	1
	Circuito eletrônico
	75,00
	
	TOTAL
	237.89
Tabela 1 – Planilha de Custos
7. Conclusões
A proposta de desenvolver um protótipo de um carro movido a energia elétrica foi de fato um grande desafio, exigindo da equipe a utilização de várias disciplinas em conjunto e a experiência e as habilidades individuais de cada um dos integrantes da equipe.
Por tratar-se de um projeto com grau relativamente alto de complexidade, já era esperado problemas momentos antes ou durante a apresentação. Cerca de trinta minutos antes da apresentação tivemos problemas com um LED (diodo emissor de luz) e duas pilhas, entretanto, a equipe realizou os reparos agilmente não comprometendo a apresentação do projeto.
Esta Atividade Pratica, portanto, mostrou de fato, que o mundo da engenharia é desafiador e ao mesmo tempo envolvente, exigindo dedicação e espirito de equipe para que o resultado final seja satisfatório 
8. BIBLIOGRAFIA
Site SEED, Artigo disponível em <http://www.planetseed.com/pt-br/node/102394> Acesso em 17/04/2015.
Site Motor Dream Artigo disponível em <http://motordream.uol.com.br/noticias/ver/2011/08/05/especial-historia-dos-automoveis-eletricos> Acesso em 17/04/2015. 
Site Brasil Escola, Artigo Disponivel em <http://www.infoescola.com/eletricidade/corrente-continua-e-alternada/> Acesso em 18/04/2015.
Site Laboratorio de Garagem, Artigo Disponivel em <http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-sobre-tipos-de-motores-servo-motores-de-passo-e-corrente> Acesso em 18/04/2015.
Site Youtube, video Disponivel em <https://www.youtube.com/watch?v=YsgoP-kpPPw> Acesso em 05/05/2015.
Site Youtube, video Disponivel em <https://www. https://www.youtube.com/watch?v=9BiZsmfGkzE> Acesso em 07/05/2015.
Site Youtube, video Disponivel em <https://www.youtube.com/watch?v=ltjtdz1_RJw> Acesso em 07/05/2015.
Site Youtube, video Disponivel em <https://www.youtube.com/watch?v=6QVoBeenIQ4> Acesso em 05/05/2015.
Site Clube da Eletrônica, Artigo Disponivel em < http://www.clubedaeletronica.com.br/_apostilas_motor_cc_Indexlin.htm>Acesso em 18/04/2015.
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