a física e o carro de fórmula 1
TRANSCRIPT
Introdução
A Fórmula 1 ( F1 ) movimenta milhões de dólares a cada temporada.
Aliás, um único carro pode superar o valor de 1 milhão de dólares. E esse
valor é apenas do carro. Soma-se a este valor o salário do piloto, as
concessões de transmissão pela TV, propagandas, transporte para os vários
circuitos espalhados pelo mundo. E marketing de empresas do automobilismo
como: Brawn, Ferrari, McLaren, Honda, Renault, BMW entre outras. Porém,
para que tudo corra bem durante a corrida, o carro precisa estar muito bem
preparado. Afinal, as leis da física não podem tirar férias e nem favorecer a
esta ou aquela equipe! A saída é procurar tê-las como aliadas. E isso é feito
através do design do carro, das condições de temperatura e umidade no
momento da corrida, direção e velocidade do vento, rendimento do motor,
material utilizado na composição das peças, etc.
O monobloco (habitáculo) se tornou uma célula de sobrevivência para o
piloto. Feita de material resistente foi projetada para permanecer intacta e
proteger o piloto em caso de acidente. Esta cabine inclui o banco, feito para
acomodar as dimensões exatas do piloto. O banco deve ser posicionado de
maneira que a cabeça do piloto não fique exposta e sujeita a traumas em caso
de capotagem.
O cockpit também é projetado com material ultra-resistente. Capazes de
suportar forças de até 25 toneladas lateralmente. Por isso, não é de se
assustar que um piloto saia caminhando naturalmente desta célula de
sobrevivência, após um choque violento. Aliado à proteção, outras tantas
partes do veículo são projetadas de tal forma a serem arremessadas
violentamente durante um choque. Isso garanta a dissipação da energia na
hora do impacto, evitando que essa energia tenha que ser recebida pelo
piloto, podendo provocar sua morte.
A Física e o Carro de Fórmula 1
A Física começa mostrar sua força na largada - quando a velocidade
dos carros é ainda muito baixa- pois eles partiram de um estado de repouso.
Enquanto a velocidade do carro é pequena, o ar que corre por baixo do veículo
é também muito lento. Como conseqüência, a pressão sobre o carro não é
suficientemente grande para mantê-lo estável na pista (esta pressão sobre o
carro é tratada comodown force pelos especialistas). Associado com a super-
tração fornecida pelo motor, o carro patina de um lado para o outro. Repare
esse efeito no momento da largada!
Isso poderia ser reduzido fazendo-se algumas adaptações no carro.
Porém as equipes precisam obedecer às normas impostas pela FIA. Essas
normas estabelecem algumas regras como (altura, peso, largura, distância
entre eixos...). Esses efeitos combinados nos levam a uma curiosidade: se a
distância entre os eixos, a massa, o comprimento do carro não forem
consideradas, o veículo poderia capotar durante uma curva ou no final de uma
grande reta devido a um efeito simples de transferência de massa!
Outra curiosidade, o carro "sofre ataque" de acelerações de até 5g no
momento em que faz uma curva a alta velocidade! Puxa!!! Este valor é tão
razoável, que na freada ao final de uma reta, lágrimas do piloto podem sair
espontaneamente e atingir o visor do capacete! A tontura e perda de sentido
são, também, reflexos de acelerações ou desacelerações intensas. Para
suportar tanta aceleração sem se movimentar, o piloto é preso por um cinto
especial apertado ao máximo suportável por ele.
Para manter esta grande bala com rodas, toda a atenção deve ser
voltada para a aerodinâmica do carro. Por isso, as suspensões têm um
desenho em forma de asa de avião invertida, aumentando a pressão sobre o
carro. Acredita-se que 2% da força aerodinâmica seja provenientes deste fato.
Tudo é verificado, a inclinação do bico e das asas são muito importantes. E
acredite, tal inclinação induz a presença de uma downforce muito grande. Tão
grande, que dentro do bico do carro temos uma terceira suspensão, mais
rígida e "inteligente" que as duas normais, responsável por entrar em ação
para evitar que o carro seja esmagado contra o solo! O termo "inteligente"
usado há pouco faz sentido. São conjuntos de molas, ligas, juntas e outras
"parafernalhas" que são segredo de cada equipe. Daí ficarem escondidas
dentro do bico do carro.
Embaixo dos carros, existe uma espécie de "ventoinha" – na verdade
muito mais que isso – cuja função é jogar o ar que passa por baixo do veículo
a uma velocidade ainda maior para trás. A pressão embaixo do carro diminui e
ele acaba sendo comprimido sobre o solo, estabilizando-se.
Os freios são acionados pelo próprio piloto e tem que ser feito com
muito cuidado para não travar as rodas. Pois, assim sendo, o coeficiente de
atrito com solo diminuiria. Estragaria o pneu e o carro poderia sair tangente à
um ponto na curva. Outro efeito: estando mais lisos, teriam menor aderência
pra arrancar, perdendo preciosos segundos ao longo da corrida. Para reduzir
a velocidade de um carro a 320Km/h, discos e pastilhas de fibra de carbono
são usados. Esse material é leve, resistentes e eficientes mesmo quando
submetidos a temperaturas superiores a 700ºC. Muitas vezes é possível ver o
sistema de freios avermelhados, frutos do aquecimento produzido durante a
corrida. Os pneus deixaram de ser absolutamente lisos desde 1998, por
determinação da FIA. Foi uma medida pra dar mais segurança nas curvas,
garantindo melhor aderência nas curvas. Essa aderência, complementando, é
melhor quando os pneus se encontram aquecidos. Por isso, é comum vermos
os pilotos "dançando" com o veículo nas pistas quando está em baixa
velocidade.
O cockpit também é projetado com material ultra-resistente. Capazes de
suportar forças de até 25 toneladas lateralmente. Por isso, não é de se
assustar que um piloto saia caminhando naturalmente desta célula de
sobrevivência, após um choque violento. Aliado à proteção, outras tantas
partes do veículo são projetadas de tal forma a serem arremessadas
violentamente durante um choque. Isso garanta a dissipação da energia na
hora do impacto, evitando que essa energia tenha que ser recebida pelo
piloto, podendo provocar sua morte.
Outra força muito importante é a força de arrasto. Essa força é aquela
responsável por "segurar" o carro enquanto ele se desloca. Uma duplicação
na velocidade do carro, implica numa força de arrasto quatro vezes maior. É
como se o ar possuísse mãos e segurasse o veículo. Como esta força é
proporcional à velocidade; é mais fácil que o carro atinja a velocidade de 150
Km/h do que vai daí à marca dos duzentos e tantos quilômetros horários.
Um carro de Fórmula 1 atinge, aproximadamente, 156 Km/h apenas de
primeira marcha! Gasta menos de 15,0 s para ir de 0 a 320 Km/h! Em algumas
equipes, a inclinação da asa traseira é ajustada automaticamente, para se
adaptar à força de arrasto e agir bravamente para que o carro não levante vôo
numa curva!
Mais uma curiosidade: as marchas são trocadas automaticamente,
através do comando do piloto num circuito eletrônico que fica sob o volante.
São pequenas alavancas e botões comandando uma Super- máquina. O piloto
deve ficar atento também ao sentido do vento. A equipe faz o monitoramento o
tempo todo. Se o vento estiver a favor do movimento do carro, o veículo pode
ter limite de rotações do seu motor atingido ao final de uma reta, o que é muito
arriscado. Deve-se evitar trabalhar na situação limite para reduzir o desgaste
das peças.
A massa carro + piloto + combustível também é limitada pela FIA.
Quando cheio, os carros da Fórmula 1 podem carregar algo ao redor de 115 -
125L, tendo um rendimento que dificilmente supera 1,9 Km/L. Também, para
produzir tanta potência! Durante períodos de chuva, em que um ritmo melhor é
exigido, esse rendimento aumenta um pouco.
O painel de controle é composto de algumas luzes indicadoras de
possíveis problemas em vários sistemas. Mais uma vez, molas, alavancas e
luzes auxiliam o piloto.
Podemos observar ainda durante uma corrida, que os olhos do piloto
ficam quase no nível da carroceria do carro. Não precisa mais, dizem os
pilotos. Eles têm como referência os contornos das pistas e os retrovisores.
E assim um carro vai para a pista. Eletricidade, magnetismo, forças de
atrito, pressão, alavancas, molas, suportes, massas, ótica, inércia, etc..
Por essas razões que durante todo o ano os engenheiros ficam atentos
ao comportamento dos carros. Numa reta ou numa curva, em alta ou baixa
velocidade. O desprezo de uma dessas variáveis pode significar a perda
completa do controle do carro.
Segurança na Fórmula 1
A segurança nem sempre foi prioridade em corridas de Fórmula 1, o que
causou inúmeras tragédias, tanto com pilotos quanto com espectadores. No
entanto, nas últimas décadas, muito foi feito para evitar que pilotos e seus fãs
se machuquem seriamente. Vamos dar uma olhada nas principais medidas de
seguranças utilizadas na Fórmula 1.
O monobloco (habitáculo) se tornou uma célula de sobrevivência para
o piloto. Feita de material resistente foi projetada para permanecer intacta e
proteger o piloto em caso de acidente. Esta cabine inclui o banco, feito para
acomodar as dimensões exatas do piloto. O banco deve ser posicionado de
maneira que a cabeça do piloto não fique exposta e sujeita a traumas em caso
de capotagem.
Monocoque
Um enorme conjunto de medidas ativas e passivas tem vindo a ser
implementado, mas vamos centrar-nos apenas ao nível da estrutura do carro,
com a absorção de energia e o aparecimento do robusto monocoque, que inclui
a chamada "célula de sobrevivência", talvez a "chave" fundamental da
sobrevivência do piloto, claramente evidenciada no acidente de Kubica a
275km/h, que sofreu um impacto de 75 G's, algo verdadeiramente assustador,
se bem que a este nível não tenha sido o mais violento.
No que toca à dissipação de energia originada pelo embate, é
fundamental garantir que esta seja distribuída pelos vários elementos que se
vão deformando e "soltando", minimizando assim a sua transmissão ao piloto e
desacelerando gradualmente o seu movimento.
O embate frontal num obstáculo rígido e fixo a meros 50km/h é
semelhante a uma queda da ordem dos 10m, com uma força G equivalente a
20. Importa realçar que diversos estudos apontam uma resistência do corpo
humano a valores nunca superiores a 80G's durante o instantâneo momento de
3 mili- segundos, ficando-se a partir destes valores, sujeito a lesões cerebrais
que podem levar à morte. Os valores para a zona torácica são inferiores,
situando-se nos 60G's.
A criação do monocoque, vem do ano de 1923, quando o Lancia
Lamba foi criado. Mais tarde, em 1934, a Chrysler e Citroen iniciaram a
primeira produção em massa de veículos utilizando o chassi monocoque.
Mas Colin Chapman , extraordinário projetista e certamente um dos mais
importantes valores que passou pelo "Grande Circo", foi o grande criador do
monocoque na F1, em 1962, através do Lotus 25.
Já antes, tinha iniciado melhoramentos no chassi, inserindo painéis na
estrutura tubular que demonstravam melhor resistência a forças de torção.
No Lotus 25, fabricaria o chassi à medida do piloto, o qual passou a
estar numa posição mais reclinada, o que resultava num centro de gravidade
menor. Com estas inovações, não é, pois estranho que em 1963, tenha
conquistado o título de construtores e sagrado Jim Clark como campeão.
Mas o desenvolvimento da sua idéia de monocoque não ficaria por aqui,
pois contando com a colaboração dos engenheiros Frank Costin e Keith
Duckworth e com o patrocínio da Ford, desenharia em 1967 o Lotus 49 de
forma a incorporar o primeiro motor de F1 (Ford Cosworth DFV) como parte
integrante da estrutura do chassi, em conjunto com a transmissão e a
suspensão traseira, originando assim um princípio ainda hoje seguido pela
maioria dos construtores.
Chapman seria ainda responsável por revolucionar uma vez mais a F1,
ao transferir os radiadores para a posição lateral, permitindo a configuração de
bico achatado, bem patente no Lotus 72 de 1970 e ao usar o túnel de vento
para aferir da importância do fluxo de ar na dinâmica do carro. Iniciaria a partir
desta descoberta, a era dos "wing cars" onde o Lotus 79 é exemplo.
Mas, voltando ao monocoque, este é atualmente feito em fibra de
carbono, revestindo uma estrutura interna em favo-de-mel, extremamente leve
e forte e sujeito a exigentes crash tests, sendo avaliados 3 pontos dinâmicos e
12 estáticos, antes da sua aprovação (ver no fim do capitulo em Informação
adicional).
Elementos MonocoqueFonte: http://autosport.aeiou.pt/gen.pl?p=stories&op=view&fokey=as.stories/52716
A fibra de carbono é 5 vezes mais leve que o aço e 2 vezes mais forte,
podendo ser facilmente moldada. Os seus filamentos de puro carbono têm o
diâmetro de 1/5 do cabelo humano. São embebidos em resina epoxi com
orientação multiangular, conferindo-lhe rigidez em diversas direções. São
criados rolos visualmente semelhantes aos conhecidos rolos têxteis.
O primeiro passo na cadeia de construção é muito semelhante ao de
uma fábrica de tecido. Moldes em alumínio ultra leve com estrutura de favo-de-
mel, são revestidos em várias camadas por folhas de fibra de carbono, que na
fase inicial são muito flexíveis. Regra geral são colocadas entre 5 a 7 camadas
mas em zonas que requerem maior robustez e rigidez, podem chegar às 10
camadas.
Mas não se pense que este processo é simples. Pelo contrário, a sua
aplicação é longa e meticulosa, pois é importante respeitar a correta orientação
das fibras, de acordo com os requisitos do projetista, a partir das simulações no
modelo FEA, de forma a garantir a resistência estrutural.
Métodos de análise computadorizada, nomeadamente o FEA - Finite
Element Analysis são empregues com o objetivo de prever o comportamento e
características dos elementos estruturais do chassi em condições severas,
garantindo ao mesmo tempo um baixo peso e elevada rigidez. Com estes
métodos de cálculo, obtêm-se rapidamente várias soluções, podendo verificar-
se a necessidade de acrescentar o retirar uma das camadas de fibra de
carbono em determinada área ou modificar a direção da sua aplicação.
É assombroso como um chassis com cerca de 35 kg, se torna capaz de
resistir a cargas de 2 toneladas a velocidades superiores a 350 km/h, podendo
ser observado tudo isto de forma computadorizada, em gráficos 3D em que as
diversas cores correspondem aos diversos parâmetros de análise de
resistência.
Finalmente, os moldes obtidos são colocados sobre vácuo num
receptáculo especial de nylon e cozidos a alta pressão (100 psi) e temperatura
por mais de 3 horas, tornando o produto final rígido e inquebrável que
conhecemos.
O trabalho termina com criação dos pontos de inserção da suspensão,
passagem da transmissão, acoplagem dos canais de ar laterais, do motor e do
fundo plano.
Ainda longe da tecnologia de fabricação atual, foi em 1981 que surgiu o
primeiro F1 com monocoque em fibra de carbono, o McLaren MP4/1
desenhado por John Barnard , responsável também pela introdução da caixa
semi-automática.
Quase 3 décadas se passaram e na constante procura de soluções, no
que à segurança concerne, estamos provavelmente ainda a meio caminho de
soluções que permitam ter uma Fórmula 1 mais segura e, fora dela, nas nossas
estradas, a par de condutores mais civilizados, um parque automóvel também
mais seguro.
Informação adicional:
Crash Test (fonte automotor)
IMPACTO FRONTAL Um monolugar completo, com um "boneco" no
lugar do piloto e os depósitos cheios de água (um peso total de 780 kg),
é lançado contra uma parede a uma velocidade de 50,4 km/h. O
monolugar não pode apresentar qualquer dano estrutural e a
desaceleração medida ao nível do torso do "piloto" não pode
ultrapassar os parâmetros definidos regularmente.
IMPACTO LATERAL O monolugar é atingido por uma massa de 780
kg a 36 km/h. As deformações não podem ir além da zona de impacto e
não podem afetar a célula de segurança. A desaceleração também é
medida.
IMPACTO NO VOLANTE O volante é atingido por um peso de 8 kg a
22,5 km/h. A direção deve continuar a funcionar e as deformações
admitidas apenas podem surgir ao nível da coluna de direção.
CAPOTAMENTO 1 (Teste estático) Uma força lateral de 50 KN
(KiloNewton), uma força longitudinal de seis toneladas e uma vertical de
nove toneladas são aplicadas na zona superior da estrutura.
CAPOTAMENTO 2 (Teste estático) É aplicada uma força de 7,5
toneladas no topo da estrutura.
IMPACTO LATERAL (Teste estático) Uma força de 2,5 toneladas é
aplicada na zona lateral da célula de segurança.
BASE DO DEPÓSITO (Teste estático) É aplicada uma força de 1,25
toneladas na plataforma sobre a qual surge o depósito de combustível.
IMPACTO LATERAL NO HABITÁCULO (Teste estático) É aplicada
uma força horizontal de 1 tonelada.
IMPACTO NO NARIZ (Teste estático) É aplicada uma força horizontal
de 4 toneladas.
PENETRAÇÃO LATERAL (Teste estático) Impacto com um cone de
metal.
IMPACTO TRASEIRO 1 (Teste estático) É aplicada uma força de 4
toneladas.
IMPACTO TRASEIRO 2 A estrutura por trás da caixa de velocidades é
atingida por um peso de 780 kg a 43,2 km/h. Os danos devem ser
limitados à zona posterior e às rodas traseiras.
MATERIAIS UTILIZADOS EM UM CARRO DE FORMULA 1
Titânio
Trata-se de um metal de transição leve, forte, cor branca metálica,
lustroso e resistente à corrosão, sólido na temperatura ambiente. O titânio é
muito utilizado em ligas leves e em pigmentos brancos.
É um elemento que ocorre em vários minerais, sendo as principais
fontes o rutilo e a Iemenita. Apresentam inúmeras aplicações como metal
de ligas leves na indústria aeronáutica, aeroespacial e outras.
O Titânio é um elemento metálico muito conhecido por sua excelente
resistência à corrosão (quase tão resistente quanto a platina) e por sua grande
resistência mecânica. Possui baixa condutividade térmica e elétrica. É um
metal leve, forte e de fácil fabricação com baixa densidade (40% da densidade
do aço). Quando puro é bem dúctil e fácil de trabalhar. O ponto de
fusão relativamente alto faz com que seja útil como um metal refratário. Ele é
tão forte quanto o aço, mas 45% mais leve. É 60% mais pesado que
o alumínio, porém duas vezes mais forte. Tais características fazem com que o
titânio seja muito resistente contra os tipos usuais de fadiga. Esse metal forma
uma camada passiva de óxido quando exposto ao ar, mas quando está em um
ambiente livre de oxigênio ele é dúctil. Ele queima quando aquecido e é capaz
de queimar imerso em nitrogênio gasoso. É resistente à dissolução nos
ácidos sulfúrico e clorídrico, assim como à maioria dos ácidos orgânicos.
Experimentos têm mostrado que titânio natural se torna
notavelmente radioativo após ser bombardeado por deutério, emitindo
principalmente pósitrons e raios gama. O metal é dimórfico com a forma
hexagonal alfa mudando para um cúbico beta muito lentamente por volta dos
800 °C. Quando incandescente ele se combina com oxigênio, e ao alcançar
550 °C é capaz de combinar com o cloro.
Quanto à fabricação do titânio metálico, existem atualmente seis tipos de
processos disponíveis: "Kroll", "Hunter", redução eletrolítica, redução gasosa,
redução com plasma e redução metalotérmica. Dentre estes, destaca-se
o processo Kroll, que é o responsável, até hoje, pela maioria do titânio metálico
produzido no mundo ocidental.
Na forma de metal e suas ligas, cerca de 60% do titânio são utilizados
nas indústrias aeronáuticas e aeroespaciais, sendo aplicados na fabricação de
peças para motores e turbinas, fuselagem de aviões e foguetes.
Propriedades Químicas do Titânio
Equivalente eletroquímico : 0.4468g/amp-hr
Electron função de trabalho : 4.33eV
Eletronegatividade : 1,54 (Pauling), 1,32 (Rochow Allrod)
Calor de Fusão : 15.45kJ/mol
Incompatibilidades:
Potencial de ionização
Primeiro : 6,82
Segunda : 13,58
Terceiro : 27,491
Valence Potencial Electron (eV) : 95,2
Propriedades físicas do titânio
Média de massa atômica: 47,88
Ponto de ebulição : 3560 K 3287 ° C ° 5949 F
Coeficiente de dilatação térmica linear / K -1 : 8.35E -6
Condutividade
Elétrico: 0,0234 10 6 centímetros Ω /
Térmica 0,219 W / cmk
Densidade : 4.54g/cc @ 300K
Principais Utilidades
1. Indústria química, devido à sua resistência à corrosão e ao ataque
químico;
2. Indústria naval: o titânio metálico é empregado em equipamentos
submarinos e de dessalinização de água do mar;
3. Indústria aeronáutica: é usado na fabricação das pás da turbina dos
turbofans, turbojatos e turbo-hélice;
4. Indústria nuclear: é empregado na fabricação de recuperadores de calor
em usinas de energia nuclear;
5. Indústria bélica: o titânio metálico é sempre empregado na fabricação
de mísseis e peças de artilharia;
6. Na metalurgia, o titânio metálico, ligado
com cobre, alumínio, vanádio, níquel e outros, proporcionam qualidades
superiores aos produtos. Outra aplicação, que se dá somente com o
rutilo, é no revestimento de eletrodos de soldar.
Outras Aplicações
1. Aproximadamente 95% de todo o titânio é consumido na forma
de dióxido de titânio (TiO2), um pigmento permanente intensamente
branco. Tintas feitas com dióxido de titânio são excelentes refletores
de radiação infravermelha sendo assim muito utilizadas por astrônomos;
2. Aplicações em produtos para consumo como bicicletas, óculos,
instrumentos musicais e computadores estão se tornando bem comuns.
As ligas mais comuns são com alumínio, ferro, manganês, molibdênio e
outros metais;
3. Tetra cloreto de titânio (TiCl4), um líquido incolor, é usado para
iridizar vidro;
4. Dióxido de titânio também é usado em protetores solares devido à sua
capacidade de proteger a pele;
5. Por ser considerado fisiologicamente inerte, o metal é utilizado em
implantes.
Fibra de Carbono
As fibras carbônicas sozinhas não são apropriadas para uso, porém, ao
serem combinadas com materiais matrizes, estas resultam num material com
propriedades mecânicas excelentes.
Estes materiais compósitos, também designados por Materiais plásticos
reforçados por fibra de carbono ("CFRP - Carbon Fiber Reinforced Plastic)"
estão neste momento a assistir a uma demanda e um desenvolvimento
extremamente elevados por parte da indústria aeronáutica, na fabricação de
peças das asas, na indústria das bicicletas na construção de todo o tipo de
peças desde quadros, guiadores, selins, rodas e até mesmo travões de disco
em fibra de carbono e transmissões; na formula 1 e nas superbikes a estrutura
principal das máquinas é de fibra de carbono; e basicamente em todos os
desportos de competição que a fibra de carbono tem dado resposta à
necessidade e procura constante de materiais cada vez mais leves e mais
resistentes.
Normalmente para se produzir componentes à base de fibras de carbono
são utilizados processos de modelagem ou moldagem, uma banheira de
compostos terão passado pelo departamento de fabricação de materiais
compostos, onde ela foi feita, curados em autoclave, aparados e limpos. Além
disso, os vários furos de montagem de precisão terá sido perfurado e tocou..
As peças que utilizam estes componentes têm sido utilizadas em equipamentos
de diversas tecnologias, desde a produção aeroespacial até a fabricação de
calçados.
A resistência das fibras de carbono à presença ou contato direto com
produtos químicos corrosivos, etc, e suas estruturas moleculares têm permitido
seu uso em peças móveis para a indústria automotiva. Dependendo de sua
composição, os componentes podem ser utilizados em condições adversas de
temperatura e pressão.
O uso da fibra de carbono avançou muito e agora corresponde a 80% do
carro, sendo empregada em itens como suspensão, assento do piloto, caixa de
pedais, embreagem e painéis que formam o chassi. Graças a este fantástico
material, a célula de sobrevivência do piloto pesa apenas 65 quilos e ainda é
capaz de resistir a impactos incríveis. O titânio também é muito empregado
(caixa de câmbio), assim como o alumínio (motor) e o magnésio (rodas).
Outro material avançado utilizado é o Metal Matrix Composite (ou
compósito de matriz de metal). Trata-se de um sofisticado coquetel de fibras
compósitas enriquecidas com metais que é empregado em usos específicos.
Mas o uso excessivo destas substâncias pode aumentar demais os custos de
se competir na F1. Assim, a FIA (entidade que organiza e regulamenta a F1)
impôs um limite na rigidez estrutural das peças utilizadas. Cada componente
mecânico é analisado em detalhes com o objetivo de identificar o limite tênue
entre poupar peso e comprometer a resistência do material por ter sido aliviado
demais.
Alumínio
O alumínio é um metal leve, macio e resistente. Possui um aspecto cinza
prateado e fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente
quando exposto ao ar. O alumínio não é tóxico como metal, não-magnético, e
não cria faíscas quando exposto a atrito. O alumínio puro possui tensão de
cerca de 19 megapascais (MPa) e 400 MPa se inserido dentro de uma liga.
Sua densidade é aproximadamente de um terço do aço ou cobre. É muito
maleável, muito dúctil, apto para a mecanização e fundição, além de ter uma
excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de
óxido. É o segundo metal mais maleável, sendo o primeiro o ouro, e o sexto
mais dúctil. Por ser um bom condutor de calor, é muito utilizado em panelas de
cozinha. Sua leveza, condutividade elétrica, resistência à corrosão e
baixo ponto de fusão lhe conferem uma multiplicidade de aplicações,
especialmente nas soluções de engenharia aeronáutica. Entretanto, mesmo
com o baixo custo para a sua reciclagem, o que aumenta sua vida útil e a
estabilidade do seu valor, a elevada quantidade de energia necessária para a
sua obtenção reduz sobre maneira o seu campo de aplicação, além
das implicações ecológicas negativas no rejeito dos subprodutos do processo
de reciclagem, ou mesmo de produção do alumínio primário.
Principais Utilidades
Considerando a quantidade e o valor do metal empregado, o uso do
alumínio excede o de qualquer outro metal, exceto o aço. É um material
importante em múltiplas atividades econômicas.
O alumínio puro é mais dúctil em relação ao aço , porém suas ligas com
pequenas quantidades de cobre, manganês, silício, magnésio e outros
elementos apresentam uma grande quantidade de características adequadas
às mais diversas aplicações. Estas ligas constituem o material principal para a
produção de muitos componentes dos aviões e foguetes.
Quando se evapora o alumínio no vácuo, forma-se um revestimento que
reflete tanto a luz visível como a infravermelha, sendo o processo mais utilizado
para a fabricação de refletores automotivos, por exemplo. Como a capa
de óxido que se forma impede a deterioração do revestimento, utiliza-se o
alumínio para a fabricação de espelhos de telescópios, em substituição aos
de prata.
Devido à sua grande reatividade química é usado, quando finamente
pulverizado, como combustível sólido para foguetes e para a produção
de explosivos. Ainda usado como ânodo de sacrifício e em processos
de alumino termia para a obtenção de metais.
Outras Aplicações
Meios de Transporte: Como elementos estruturais em aviões, barcos,
automóveis, bicicletas, tanques, blindagens e outros; na Europa têm sido
utilizados com freqüência para formar caixas de trens.
Embalagens: Papel de alumínio, latas, embalagens Tetra Pak e outras.
Construção civil: Janelas, portas, divisórias, grades e outros.
Bens de uso: Utensílios de cozinha, ferramentas e outros.
Transmissão elétrica: Ainda que a condutibilidade elétrica do alumínio
seja 60% menor que a do cobre, o seu uso em redes de transmissão
elétricas é compensado pelo seu menor custo e densidade, permitindo
maior distância entre as torres de transmissão.
Como recipientes criogênicos até -200 °C e, no sentido oposto, para a
fabricação de caldeiras.
Observação: As ligas de alumínio assumem diversas formas como
a Duralumínio.
Descobriu-se recentemente que ligas de gálio-alumínio em contato com
água produzem uma reação química dando como resultado hidrogênio, por
impedir a formação de camada protetora (passivadora) de óxido de alumínio
e fazendo o alumínio se comportar similarmente a um metal alcalino como
o sódio ou o potássio. Tal propriedade é pesquisada como fonte de
hidrogênio para motores, em substituição aos derivados de petróleo e
outros combustíveis de motores de combustão interna.
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Al/index.html 01/04http://www.environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Al.html 01/04
http://www.webelements.com/titanium/ 01/04www.dnpm.gov.br/assets/galeriadocumento/.../ aluminio .pdf 01/04
http://mais.uol.com.br/view/mtmv32w420ep/confira-como--o-processo-de-fabricao-de-um-carro-de-f1-0402366CD8B93346 22/03
http://mogambis.blogspot.com/2009/03/quanto-pesa-um-formula-1.html 22/03
http://autosport.aeiou.pt/gen.pl?p=stories&op=view&fokey=as.stories/52716 08/04