Trabalho APS 3ºsemestre

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS TATUAPÉ
CURSO DE ENGENHARIA CICLO BÁSICO
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
“PROTÓTIPO DE CARRO MOVIDO A ENERGIA ELÉTRICA”
INTEGRANTES DO GRUPO 		RA 			TURMA
	AUGUSTO ALMEIDA O. PINTO 	D427GE-5 		EB3P33
	BRAYAN ANTONI GAMA QUISPE 	D3576C-7 		EB3P33
	DIEGO ADRIANO L. DE CARVALHO 	D411BB-0 		EB3P33
	EVERTON AMARAL MELO 	N16394-1 	EB3P33
	FELIPE N. WALLANCUELLA	D4451B-9 		EB3P33
	LUCAS JUNDI HIKAZUDANI 		D43BHA5		EB3P33
	OSMAR CASTRO 				D411AG-4 		EB3P33
	RICARDO PEREIRA			D38ICA-1 		EB3P33
	VICTOR AUGUSTO FAUSTINO		N2024G-4 		EB3P33
São Paulo
2018 
INTRODUÇÃO 
	Neste trabalho descreveremos como desenvolver um protótipo de Carro Elétrico. Com abordagem de conceitos e especificações, veremos que a Engenharia tem grande participação nos feitos históricos. Através de Grandes homens, conseguimos atingir e aprimorar nossas técnicas para a sobrevivência e o conforto, e a descoberta da Eletricidade foi um ponto essencial para isso. 
 OBJETIVO 
 
	Conforme edital disponibilizado pela própria Universidade Paulista, este trabalho tem como escopo o planejamento, construção e apresentação	de um protótipo de um carro movido à energia elétrica (baterias ou pilhas), com controle remoto (com ou sem fio) para direciona-lo, fazendo-o percorre uma pista de dimensões e percurso pré-estabelecidos. 
		As dimensões estabelecidas normatizam a construção do protótipo de modo a contemplar chassi construído em acrílico ou em compensado ou em alumínio, além de possuir quatro rodas de qualquer material e tamanho e farol funcional, sendo de livre escolha o seu design. O comprimento máximo deve ser 350 mm +/- 5 mm, ficando a critério do grupo a dimensão de altura. 
	Em relação à apresentação do projeto, o carro colocado à prova deverá ser capaz de percorrer uma pista de 1,0 m de largura, com 20,0 m de comprimento em circuito misto (curvas e retas) em no máximo 5 minutos.
METODOLOGIA ACADÊMICA
 
	O planejamento e construção do protótipo do carro movido à energia elétrica foram regidos pelas normas apresentadas nos itens III e IX do edital disponibilizado pela coordenação do curso de engenharia da Universidade. Além disso, as demais orientações sobre o dimensionamento da pista de prova, critérios de avaliação, trabalho escrito, apresentação, postagem do trabalho e sugestão de modelo também estavam contidas no documento disponibilizado.
DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
	Atualmente, entre as várias temáticas discutidas pela ciência no âmbito da conservação ambiental para criação de uma economia sustentável, a diminuição na emissão de gases poluentes na atmosfera tem sido destacada. Desde 1990 é sabido pela comunidade científica que alterações climáticas são principalmente provocadas por CO2 (dióxido de carbono) emitidos pela queima de combustíveis fósseis. Este processo é pertinente ao funcionamento de motores de combustão, principal tecnologia empregada em veículos automotores, conferindo ao setor de transporte a responsabilidade por 14% do aquecimento global. 
		Sendo assim, a busca por fontes energéticas mais limpas que sejam capazes de substituir o emprego de combustíveis fosseis, associada a eminente escassez de petróleo e seus derivados, tem ganhado enfoco de estudantes, pesquisadores, governos e empresas. Tais esforços nos levaram, entre outros resultados, a aprimorar uma conhecida tecnologia desenvolvida em 1828 pelo húngaro Ányos Jedlik, aplicando-a de forma efetiva em veículos: o motor elétrico.
4.1 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 1900, 28% de todos os carros nos Estados Unidos rodavam com eletricidade. 
 
Thomas Edison posa com seu primeiro carro elétrico e uma bateria que é usada no veículo (c. 1895)
	
	Contudo, pouco depois desse pico de popularidade, o carro elétrico caiu em declínio quando 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, transição que 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.
4.2 Tipos de Carros Elétricos 
 
	Existem atualmente dois tipos de carro elétricos comercializados no mundo: O carro com baterias que podem ser recarregadas e o carro a hidrogénio, que através de uma reação química com o oxigénio produz corrente elétrica (o mais autónomo). 
 
4.2.1 Carro com baterias recarregáveis 
 
	Este modelo de carro utiliza motores movidos a eletricidade que convertem a energia elétrica armazenadas em baterias químicas, atualmente constituídas de ácido-chumbo ou níquel-hidreto metálico (NiMH) ou lítio-íon (Li-ion), em energia mecânica e podem trabalhar tanto com corrente contínua ou com corrente alternada, sendo este último ligeiramente mais eficiente. 
	O funcionamento desses motores está baseado nos princípios do eletromagnetismo, mediante os quais, condutores situados num campo magnético e atravessados por corrente elétrica, sofrem a ação de uma força mecânica, força essa chamada de torque. 
 Esquema de funcionamento de um motor elétrico.
CONSTRUÇÃO DO PROTÓTIPO
5. Etapas da Construção
5.1 Chassi
	Estrutura de suporte que pode ser feita de aço, alumínio ou qualquer outro material rígido. Seu objetivo é sustentar os sistemas embarcados. 
 	De acordo com o Edital, o chassi deveria ser feito de acrílico ou alumínio. 
 	Usamos uma placa de alumínio. 
 
Direção
	A mudança de direção do veículo deve ser feita por meio da diferença de velocidade entre as esteiras, deverá ser controlado por um controle remoto com, ou sem fio.
	Desenvolvemos um carrinho controlado por sistema de comunicação Bluetooth com Arduino , o qual através de um dispositivo equipado com sistema Android e um aplicativo adequado, consegue realizar todos os comandos necessários para o processo de movimentação do carrinho.
 
Sistema Elétrico 
5.4 Cálculos
 
Cálculos para determinar a velocidade do carrinho.
Dados:
RPM do motor: 70 RPM (Polia B).
Raio da polia A: 58 mm - Raio da polia B: 50 mm - Raio da polia C: 58 mm.
Fórmula:
W= 2 π/60 x f ou w = f x π/30 = x rad/s.
V= wxr = x m/s.
WaxRa=WbxRb=WcxRc.
Resolução:
1º Passo: Vamos aplicar a fórmula onde transformamos RPM em rad/s.
W = f x (π/30)
Wb= 70 x (0,1047) = 7,329 rad/s.
2º Passo: Após encontrarmos a velocidade angular do ponto B (Wb), chegamos na etapa de descobrir o Wa e Wc. Devemos ficar atento se o valor do raio está no sistema internacional (em metro), caso não esteja, temos que transformar e concluir a resolução.
Ra = 58 mm (0,058 m / 5,8x10−3 m).
Rb = 50 mm (0,050 m / 5x10−3 m).
Rc = 58 mm (0,058 m / 5,8x10−3 m).
Ponto A
WaxRa=WbxRb
Wax0,058=7,329x0,050
Wax0,058=0,36645
Wa= 0,058/0,36645 = 6,3181 rad/s.
Ponto C
WbxRb=WcxRc
7,329x0,050=Wcx0,058
0,36645=Wcx0,058
Wc= 0,36645/0,058 = 6,3181 rad/s.
3º Passo: Nesta etapa do cálculo vamos encontrar a velocidade de cada ponto.
Velocidade angular dos pontos A, B e C.
Wa= 6,3181 rad/s / Wb= 7,329 rad/s / Wc= 6,3181 rad/s.
V=wxr
Ponto A
Va= WaxRa - Va= 6,3181x0,058 = 0,3664498 m/s.
Ponto B
Vb=WbxRb - Vb=7,329x0,050 = 0,36645 m/s.
Ponto C
Vc=WcxRc - Vc= 6,3181x0,058 = 0,3664498 m/s.
Observação: Após as análises do cálculo de velocidade angular, podemos afirmar que a velocidade é constante.
CONCLUSÃO 
6.1 Resultados Obtidos
 	No dia 22 de maio de 2018, apresentamos o protótipo. O mesmo fez o percurso ordenado. Houve apenas o escape da esteira que não havíamos previsto.
	Para solucionar este problema optamos por utilizar uma polia tensora (esticador) com a finalidade de aplicar pressão na correia (esteira) para evitar que a mesma se solte do sistema de polias, compensar eventuais folgas ou tensões excessivas que possam prejudicar o sincronismo com o motor.
 
Modelo com polia tensora instalada
	6.2 Apresentação
	
A proposta oferecida aos alunos de engenharia foi positiva pelo fato de proporcionar desenvolvimento de todos no contexto acadêmico, bem como na execução funcional, uma vez que todo trabalho em grupo leva a dedicação e desempenho de todos para alcançar o melhor trabalho possível. 
 	
	Trabalhos como este trazem grande relevância na formação do futuro engenheiro e contribuem na para o constante desenvolvimento a aprendizado como um todo.
Foto do grupo no dia da apresentação
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANEXOS:
I - Cronograma de elaboração do projeto:
	DATA
	PLANEJAMENTO
	TAREFA
	17/03/2018
	Montagem prática
	Desenvolvimento do Chassi
	31/03/2018
	Montagem prática
	Preparação da parte elétrica e programação
	07/04/2018
	Montagem prática
	Suporte para os motores
	21/04/2018
	Montagem prática
	Testes com esteiras compatíveis ao projeto
	22/04/2018
	Montagem prática
	Fixação da parte elétrica no chassi
	06/05/2018
	Montagem prática
	Testes
	19/05/2018
	Montagem prática
	Carroceria, pintura, fixação e ajustes finais
	05/05/2018
	Montagem teórica
	Introdução
	12/05/2018
	Montagem teórica
	Desenvolvimento teórico e revisão bibliográfica
	20/05/2018
	Montagem teórica
	Cálculos / planilha de custo e material
	26/05/2018
	Montagem teórica
	Desenho do protótipo e Conclusões após apresentação
II - Materiais e custo do projeto:
	UNID.
	QTD
	PRODUTO
	UNIT.
	TOTAL
	PÇ
	1
	Chassi - Placa de Alumínio de 8 mm (300mmx200mm)
	
	R$
	-
	PÇ
	4
	Polias de Polipropileno com rolamento de 58 mm
	
	R$
	-
	PÇ
	4
	Conjunto de 8 mm (parafuso,
arruela e porca).
	
	R$
	-
	PÇ
	2
	Motor de 70 RPM / 12 v
	R$ 30,00
	R$
	60,00
	PÇ
	1
	Motor Teste
	R$ 30,00
	R$
	30,00
	PÇ
	2
	Eixo Rígido de aço carbono
	
	R$
	-
	PÇ
	2
	Suporte com roletes para o eixo
	
	R$
	-
	PÇ
	2
	Suporte para os motores
	
	R$
	-
	PÇ
	1
	Placa Arduino
	
	R$
	-
	PÇ
	1
	Protoboard
	R$ 12,00
	R$
	12,00
	PÇ
	1
	Placa de circuito impresso
	R$
	3,50
	R$
	3,50
	PÇ
	1
	Módulo para motores
	R$ 48,00
	R$
	48,00
	PÇ
	1
	Módulo bluetooth
	R$ 45,00
	R$
	45,00
	PÇ
	13
	Jumpers
	R$
	1,00
	R$
	13,00
	PÇ
	8
	Resistores
	R$
	0,05
	R$
	0,40
	PÇ
	2
	Leds (Amarela)
	R$
	0,20
	R$
	0,40
	PÇ
	2
	Leds (Vermelha)
	R$
	0,20
	
	PÇ
	1
	Bateria de parafusadeira 12v
	
	R$
	-
	PÇ
	1
	Carregador de baterias para
alimentação de arduino
	R$
	6,90
	R$
	6,90
	PÇ
	1
	Acetato para carroceria
	
	R$
	-
	PÇ
	1
	Tinta spray preta para
carroceria
	R$ 10,00
	R$
	10,00
	PÇ
	1
	Durepoxi
	R$
	5,00
	R$
	5,00
	PÇ
	2
	Polia da saída dos motores 50 mm
	R$
	5,00
	R$
	10,00
	PÇ
	1
	Placa de energia solar
(Inovação)
	
	R$
	-
TOTAL R$ 244,20
III – Desenho do protótipo
IV- Termo de compromisso sobre plágio.
Nós alunos acima citados declaramos para os devidos fins que o Trabalho acima atendem as normas técnicas e científicas exigidas na elaboração de textos, previstas no Edital da APS.
Caso não apresente estas indicações, ou seja, caracterize crime de plágio, estamos cientes das implicações legais decorrentes deste procedimento. 
O Código Penal em vigor, no Título que trata dos Crimes Contra a Propriedade Intelectual, dispõe sobre o crime de violação de direito autoral – artigo 184 – que traz o seguinte teor: Violar direito autoral: Pena – detenção, de 3 (três) meses a 1 (um) ano, ou multa. E os seus parágrafos 1º e 2º, consignam, respectivamente: § 1º Se a violação consistir em reprodução, por qualquer meio, com intuito de lucro, de obra intelectual, no todo ou em parte, sem autorização expressa do autor ou de quem o represente, (...): Pena – reclusão, de 1 (um) a 4 (quatro) anos, e multa, (...). § 2º Na mesma pena do parágrafo anterior incorre quem vende, expõe à venda, aluga, introduz no País, adquire, oculta, empresta, troca ou tem em depósito, com intuito de lucro, original ou cópia de obra intelectual, (...), produzidos ou reproduzidos com violação de direito autoral. (Lei n.º 9.610, de 19.02.98, que altera, atualiza e consolida a legislação sobre direitos autorais, publicada no D.O.U. de 20.02.98, Seção I, pág. 3).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BARRETO, Gilmar. Veículo elétrico à bateria: contribuições a analise de seu desempenho e seu projeto. 1986. 360f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
Charles K. Alexander; Matthew N. O. Sadiku (2013). Motores Elétricos e Acionamentos: Série Tekne.
FORMATAÇÃO NAS NORMAS DA ABNT – Formatação nas normas ABNT. Referências para formatação do relatório. Disponível em: <http://formatacaoabnt.blogspot.com.br>.
INDRIÚNAS, Luís – Revista Superinteressante. Carros elétricos: velocidade limpa. Disponível em: < http://super.abril.com.br/tecnologia/carros-eletricos-velocidad e-limpa-447363shtml>. 
SEED, Schlumberger Excellence in Education Development – Desenvolvimento de Veículos Elétricos. Veículos com Eficiência Energética: Veículos 100% Elétricos. Disponível em: < http://www.planetseed.com/pt-br/node/102394>
SILVA, Marco Aurélio da – Brasil Escola. Eletricidade: acionamento de motores elétricos. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/fisica/eletricidade-acionamento-motores-eletricos.htm>.
WIKIPÉDIA – Wikipédia, a enciclopédia livre. Comandos Elétricos. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Comando_el%C3%A9trico>.
WIKIPÉDIA – Wikipédia, a enciclopédia livre. Veículo Elétrico. Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Ve%C3%ADculo_el%C3%A9trico >.