Projeto de carro movido a ar

              Apesar da alta eficiência dos motores elétricos, a tecnologia de baterias elétricas disponíveis no mercado acabam tornando os veículos elétricos muito caros e além disso elas requerem

uma recarga lenta, então comecei a buscar soluções alternativas para um veículo menos poluente. Pensando nisso, vi o carro pneumático como uma solução, pois o mesmo pode ter uma recarga rápida, peças de baixo custo, menor custo de manutenção e poluição zero.

             Nesse projeto, sabendo das vantagem, procurei descobrir se é possível construir um carro pneumático eficiente levando em conta os seguintes fatores: Potência, autonomia, custo e segurança. Para definir esse parâmetros, precisei pesquisar um pouco mais sobre pneumática, peças disponíveis no mercado, modelos já construídos e outras questões que vão aparecendo ao longo do planejamento do projeto.

             Primeiro passo: Arbitrar um peso para o carro. Ele ficaria com algo em torno de uns 500Kg, pois os motores pneumáticos são muito leves, quando comparados a um motor de combustão interna, o reservatório de ar comprimido de 500L pesaria em torno de 100Kg, provável que menos, e o resto do peso seria chassi e os passageiros.

             Segundo: A escolha do motor tem que ser com base no torque dele. Para saber qual será o torque apropriado do motor, fiz uma comparação com a relação peso/torque do motor de um carro 1.0 popular, para tanto utilizei como parâmetro o VW Gol G5 que possui um motor com torque de 10,6 Kgfm a 3850rpm e pesa 946Kg. 946/10,6 = 89,25Kg por Kgfm Para que o carro pneumático pesando 500Kg fique com força comparada a de um carro popular, o torque teria que ficar em 5,6Kgfm ou 55Nm e uma rotação próxima a 3850rpm, também seria necessário uma redução e um câmbio de marchas equivalente ao do Gol.

             Terceiro: Pesquisa e mais pesquisa. É necessário pesquisar os tipos de motores pneumáticos e os que consomem menos ar. Esse é praticamente o coração do projeto. O motor que mais se aproximou nas minhas pesquisas é o motor pneumático de pistão M17 (510) com 21,7 hp, 140Nm, 1150rpm, consumo de 19810 L/min, pesa cerca de 30Kg. Só para afeito de cálculo com redução 1:3, ele ficaria com 46,7Nm ou 4,6Kgfm e 3450rpm.

• Gol G5 946/10,6 = 89,25Kg por Kgfm
• Carro pneumático 500/4,8 = 108,7Kg por Kgfm

              Ele seria um pouco melhor que Fiesta Rocam 1.0 que tem 116,56 Kg por Kgfm.
              Alguns carros para comparações:

• Ford Ka –  96,17 Kg por Kgfm
• VW Gol G5 –  89,25 Kg por Kgfm
• Fiat Mille Economy –  90,22 Kg por Kgfm
• Fiat Novo Uno Way –   92,93 Kg por Kgfm
• Nissan March – 93,80 Kg por Kgfm
• Chery QQ 1.1 L –  97,80 Kg por Kgfm
• Renault Clio Campus 1.0 16v – 86,27
• Fiat Novo Palio – 103,03
• Renault Sandero – 101,49
• Kia Picanto 3 cilindros, 12 v - 95,10
• Peugeot 207 1.6 16 v  -  71,29
• Ford Fiesta Rocam 1.6 –  74,18  
• VW Gol 1.6 –  60,71
• Citroën C3 1.4 –   86,59
• Citroën C3 1.6 16 v –  72,91
• Chery Cielo 1.6 16v –  90,46  
• VW Passat CC 3.6 V6 –  45,71
• Peugeot 508 –  58,36
• Ford Fusion 2.5 –  66,38
• Ford Fusion Hybrid 2.5 CVT –  38,85
• Ford Fusion 3.0 V6 –  53,57
• Kia Optima –  65,72
• Hyundai Sonata – 64,72
• Chevrolet Omega Fittipaldi 3.6 V6 24v – 47,90
• Mercedes-Benz E 350 – 49,44
• Mercedes-Benz E 500 – 29,90
• BMW 535i 3.0 Biturbo – 41,29
• Audi A6 3.0 TSFi V6 Quattro Auto 7 – 38,75

         Agora vem o que me fez desistir da ideia... O consumo é muito alto, 19810 litros de ar por minuto a uma rotação de 3450rpm. Para que o carro possua uma autonomia razoável, ele teria que ter um reservatório de ar gigante ou um pequeno com um pressão absurda o que não seria nada seguro no caso de um acidente. Ex: Admitindo a ar como um gás ideal, o que é bem razoável, pode-se usar a lei do gases ideais (PV=nRT). Com um reservatório de 500 Litros a um pressão de 50 Bar, admitindo-se que não haverá mudança na temperatura e um número constante de mols, ou seja nRT constante:

Pressão antes*Volume antes=Pressão depois*Volume depois 

50*500=Vd*1 

Vd =25000 Litro de ar

          Ou seja: o motor só iria funcionar durante menos de dois minutos.
          Para desencargo de consciência, resolvi fazer um tabela para calcular como seria o rendimento de um motor com dois pistões pneumáticos movendo um virabrequim.
          

          Baixar a tabela -> http://www.4shared.com/file/E5chcr5A/carro_a_ar_motor_m1_2_.html
          Com a tabela, ficou bem claro que o consumo de ar está muito acima do ideal. No print acima, coloquei um reservatório, muito grande, de 500L e mesmo assim ele só conseguiu realizar 115 rotações. Até que seja apresentado um motor movido a ar comprimido mais eficiente, o projeto é inviável.