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Alivio de volante - desmistificando o assunto.
Volante aliviado.
Por quê funciona?
Antes explorei o assunto ponderando... aliviar ou não... vantagens e desvantagens, porém agora o assunto é bem direcionado àqueles que entenderam a real vantagem de um volante aliviado num motor mais esportivo.
Este tópico nãos se adequa àqueles que gostam de andar na estraca apenas em 4ª marcha com o braço esquerdo pendurado na janela, “vencendo alguns aclives aproveitando o “embalo do carro”, que neste caso é auxiliado pelo volante pesadão.
Não Não...
Nem isto é tão verdadeiro assim...
Hoje falamos àqueles que querem a melhor aceleração possível do seu veículo.
Tenho lido muita besteira sobre o assunto nos mais diversos foruns de discussão, assim achei interessante dar minha opinião, mostrando como realmente o volante influencia na aceleração do veículo.
Em outra oportunidade podemos comentar como ele é projetado para determinada condição de funcionamento original, mas original... não é minha praia. hehe!
O que o volante faz no motor?
O volante é apenas um reservatório de energia cinética (energia disponível no movimento de um corpo), e este reservatório se faz necessário pelo fato do motor a combustão interna não gerar energia de forma continua.
Num motor 4 tempos de 1 cilindro por exemplo, somente a cada duas voltas se gera energia, e apenas durante meia volta do virabrequim, ou seja 180 graus, durante os outros 540 graus restantes (perfazendo os 720 graus de duas voltas do virabrequim), apenas se absorve energia, seja na admissão, no escape ou na compressão.
Para evitar que o virabrequim e tudo que estiver a ele ligado, tivesse uma grande variação de rotação, instala-se um volante, que recebe energia no ciclo de expansão (queima) e devolve nos demais 540 graus.
Num motor 4 cilindros isto é menos necessários, pois alternadamente a cada 180 graus um cilindro gera energia, assim o volante é menos necessário, somente balanceando a rotação nas transições entre as queimas de dois cilindros de queima sucessiva.
Quanto maior o número de cilindros, menor ainda é sua necessidade.
A industria automobilística calcula o volante de modo a deixar o motor o mais suave possível, com ele conseguindo armazenar e devolver a energia nos momentos em que ela é gerada e nos momentos em que é absorvida. Isto gera um inconveniente, que é uma maior demora nas variações de rotação.
Assim como o volante evita flutuações de rotação pelo seu próprio funcionamento, ele também atrapalha nas subidas e descidas de giro.
Falando um pouco sobre inércia.
Inércia é a propriedade física que diz:
Um corpo em movimento, tende a se manter em movimento com velocidade constante.
Um corpo em repouso, tende a se manter sempre em repouso,
Velocidade constante e repouso (velocidade = 0), definem aceleração igual a zero, pois lem brando, aceleração é variação de velocidade.
È isto que queremos no veículo, aceleração, e a maior possível.
O volante é um re4servatório de energia, ou seja é um conjunto inercial.
Para melhor esclarecer o quanto o volante impacta no desempenho do veículo vou partir para teoria. Nela os números mostrarão se é ou não recomendável o alivio de peso do mesmo.
O que quero mostrar é que o volante do motor equivale a um acréscimo de peso no veículo, ou seja numa arrancada, quanto mais pesado o volante, temos um efeito como se o veículo fosse mais pesado do que realmente é, e numa proporção enorme.
Vamos lá:
Da enrgia cinética, temos que seu calculo é:
m.v2/2 para movimentos lineares (por exemplo o automóvel)
J.ω2/2 para movimentos circulares (por exemplo o virabrequim e o volante a ele montado).
Para definir quanto um volante gera de peso adicional numa arrancada, igualamos as duas expressões:
m.v2/2 = J.ω2/2
onde o primeiro membro se refer ao veículo e o segundo ao volante.
Precisamos porém relacionar algumas grandezas, assim como utilizar os índices m para motor, r para roda, f para volante e c para o carro, assim teremos:
v= ω.r
J=m.r2,
I = ωm/ ωr que é a relação da marcha utilizada (relação do par de engrenagens, multiplicado pela relação do diferencial)
Onde?
ω= rotaçao, seja do motor ou das rodas
m=massa seja do volante, seja a massa acrescida inercialmente ao veículo.
r =raio, seja do conjunto roda pneu, seja do volante
Substituindo estas relações e utilizando os índices m para motor, r para roda e f para volante, teremos:
mc*( ωr*rr)² = mf*rv²* ωm² , isolando mc,
mc = mf * (rv/rr)² * (ωm/ ωr)², porém como ωm/ ωr = I, teremos:
mc = mf * (rv/rr)² * I²,
Um exemplo:
Quantos kgs inercialmente temos adicionado a um Fusca em 1a marcha com os dados abaixo:
mf = 7 kg (massa do volante)
rv = 0,15m (raio do volante)
rr = 0,30m (raio do pneu)
I = 16,625 (relação total de 1ª marcha, 3,8 x 4,375 do diferencial 35x
Teremos:
mc = 7 * (0,15/0,3)² * 16,625²
mc = 483 kg!!!
Ou seja em 1a marcha, nosso fusquinha que pesa por volta de 800kg (conforme a versão), passa a pesar durante toda a aceleração desta marcha (800 + 483) = 1283 kg!
Isto ocorre em qualquer veículo e é mais perceptível nas marchas mais curtas.
Refaça para quarta marcha, que tem relação de 0,88 no lugar de 3,8 de 1ª, e terá um acréscimo de peso de apenas 25,9 kg.
Assim um volante influencia sim na aceleração, e principalmente nas marchas mais curtas.
Agora se aliviarmos hipoteticamente este volante em 2kg, teremos um volante de 5kg e o peso adicionado inercialmente em 1ª marcha será de:
mc = 5 * (0,15/0,3)² * 16,625²
mc = 345kg!!!, ou seja o equivalente a um alivio de 138 kg (praticamente duas pessoas).
O fusca nesta situa;’ao em primeira marcha passaria a secomportar como tendo (800 + 345) = 1145kg.
1145 em relação aos originais 1283 kg, resulta numa redução de inercia em primeira marcha de 11%.
Assim mesmo sem fazer qualquer outra preparação no motor, a aceleração em primeira melhoraria 11%.
Façam os demais cálculos e verão que teremos num fusca sem alivio de peso de carroceria, ou seja pesando ao redor dos 800kg, os seguintes ganhos de aceleração por marcha com o alivio do volante:
1ª = 11%
2ª = 4,3%
3ª = 2%
4ª=0,9%
Vejam que em 4ª marcha a diferença de aceleração é de apenas 0,9%, portanto nesta marcha o alivio de volante pouco influi, da mesma forma, pouco influi no aspecto de vencer aclives como os “velhinhos gostam”, desta forma, até mesmo para os que gostam de andar em 4ª nas estradas o tempo todo, o volante aliviado não trará prejuízo para a preguiça de reduzir uma marcha . hehe!
Para se ter uma idéia, uma aceleração de 0-100km/h melhora ao redor de 6% com um alivio de pelo menos 1,5 kg.
Assim se um Fusca 1600cm3 original a álcool fazia por exemplo 16s no 0-100km/h passará a fazer esta arrancada em 15s.
1 segundo! no 0-100km/h, isto é o que um volante aliviado pode te oferecer num motor 1600cm3 original.
Vale a pena?
Agora sim podemos opinar a vontade. hehe!
Por quê funciona?
Antes explorei o assunto ponderando... aliviar ou não... vantagens e desvantagens, porém agora o assunto é bem direcionado àqueles que entenderam a real vantagem de um volante aliviado num motor mais esportivo.
Este tópico nãos se adequa àqueles que gostam de andar na estraca apenas em 4ª marcha com o braço esquerdo pendurado na janela, “vencendo alguns aclives aproveitando o “embalo do carro”, que neste caso é auxiliado pelo volante pesadão.
Não Não...
Nem isto é tão verdadeiro assim...
Hoje falamos àqueles que querem a melhor aceleração possível do seu veículo.
Tenho lido muita besteira sobre o assunto nos mais diversos foruns de discussão, assim achei interessante dar minha opinião, mostrando como realmente o volante influencia na aceleração do veículo.
Em outra oportunidade podemos comentar como ele é projetado para determinada condição de funcionamento original, mas original... não é minha praia. hehe!
O que o volante faz no motor?
O volante é apenas um reservatório de energia cinética (energia disponível no movimento de um corpo), e este reservatório se faz necessário pelo fato do motor a combustão interna não gerar energia de forma continua.
Num motor 4 tempos de 1 cilindro por exemplo, somente a cada duas voltas se gera energia, e apenas durante meia volta do virabrequim, ou seja 180 graus, durante os outros 540 graus restantes (perfazendo os 720 graus de duas voltas do virabrequim), apenas se absorve energia, seja na admissão, no escape ou na compressão.
Para evitar que o virabrequim e tudo que estiver a ele ligado, tivesse uma grande variação de rotação, instala-se um volante, que recebe energia no ciclo de expansão (queima) e devolve nos demais 540 graus.
Num motor 4 cilindros isto é menos necessários, pois alternadamente a cada 180 graus um cilindro gera energia, assim o volante é menos necessário, somente balanceando a rotação nas transições entre as queimas de dois cilindros de queima sucessiva.
Quanto maior o número de cilindros, menor ainda é sua necessidade.
A industria automobilística calcula o volante de modo a deixar o motor o mais suave possível, com ele conseguindo armazenar e devolver a energia nos momentos em que ela é gerada e nos momentos em que é absorvida. Isto gera um inconveniente, que é uma maior demora nas variações de rotação.
Assim como o volante evita flutuações de rotação pelo seu próprio funcionamento, ele também atrapalha nas subidas e descidas de giro.
Falando um pouco sobre inércia.
Inércia é a propriedade física que diz:
Um corpo em movimento, tende a se manter em movimento com velocidade constante.
Um corpo em repouso, tende a se manter sempre em repouso,
Velocidade constante e repouso (velocidade = 0), definem aceleração igual a zero, pois lem brando, aceleração é variação de velocidade.
È isto que queremos no veículo, aceleração, e a maior possível.
O volante é um re4servatório de energia, ou seja é um conjunto inercial.
Para melhor esclarecer o quanto o volante impacta no desempenho do veículo vou partir para teoria. Nela os números mostrarão se é ou não recomendável o alivio de peso do mesmo.
O que quero mostrar é que o volante do motor equivale a um acréscimo de peso no veículo, ou seja numa arrancada, quanto mais pesado o volante, temos um efeito como se o veículo fosse mais pesado do que realmente é, e numa proporção enorme.
Vamos lá:
Da enrgia cinética, temos que seu calculo é:
m.v2/2 para movimentos lineares (por exemplo o automóvel)
J.ω2/2 para movimentos circulares (por exemplo o virabrequim e o volante a ele montado).
Para definir quanto um volante gera de peso adicional numa arrancada, igualamos as duas expressões:
m.v2/2 = J.ω2/2
onde o primeiro membro se refer ao veículo e o segundo ao volante.
Precisamos porém relacionar algumas grandezas, assim como utilizar os índices m para motor, r para roda, f para volante e c para o carro, assim teremos:
v= ω.r
J=m.r2,
I = ωm/ ωr que é a relação da marcha utilizada (relação do par de engrenagens, multiplicado pela relação do diferencial)
Onde?
ω= rotaçao, seja do motor ou das rodas
m=massa seja do volante, seja a massa acrescida inercialmente ao veículo.
r =raio, seja do conjunto roda pneu, seja do volante
Substituindo estas relações e utilizando os índices m para motor, r para roda e f para volante, teremos:
mc*( ωr*rr)² = mf*rv²* ωm² , isolando mc,
mc = mf * (rv/rr)² * (ωm/ ωr)², porém como ωm/ ωr = I, teremos:
mc = mf * (rv/rr)² * I²,
Um exemplo:
Quantos kgs inercialmente temos adicionado a um Fusca em 1a marcha com os dados abaixo:
mf = 7 kg (massa do volante)
rv = 0,15m (raio do volante)
rr = 0,30m (raio do pneu)
I = 16,625 (relação total de 1ª marcha, 3,8 x 4,375 do diferencial 35x
Teremos:
mc = 7 * (0,15/0,3)² * 16,625²
mc = 483 kg!!!
Ou seja em 1a marcha, nosso fusquinha que pesa por volta de 800kg (conforme a versão), passa a pesar durante toda a aceleração desta marcha (800 + 483) = 1283 kg!
Isto ocorre em qualquer veículo e é mais perceptível nas marchas mais curtas.
Refaça para quarta marcha, que tem relação de 0,88 no lugar de 3,8 de 1ª, e terá um acréscimo de peso de apenas 25,9 kg.
Assim um volante influencia sim na aceleração, e principalmente nas marchas mais curtas.
Agora se aliviarmos hipoteticamente este volante em 2kg, teremos um volante de 5kg e o peso adicionado inercialmente em 1ª marcha será de:
mc = 5 * (0,15/0,3)² * 16,625²
mc = 345kg!!!, ou seja o equivalente a um alivio de 138 kg (praticamente duas pessoas).
O fusca nesta situa;’ao em primeira marcha passaria a secomportar como tendo (800 + 345) = 1145kg.
1145 em relação aos originais 1283 kg, resulta numa redução de inercia em primeira marcha de 11%.
Assim mesmo sem fazer qualquer outra preparação no motor, a aceleração em primeira melhoraria 11%.
Façam os demais cálculos e verão que teremos num fusca sem alivio de peso de carroceria, ou seja pesando ao redor dos 800kg, os seguintes ganhos de aceleração por marcha com o alivio do volante:
1ª = 11%
2ª = 4,3%
3ª = 2%
4ª=0,9%
Vejam que em 4ª marcha a diferença de aceleração é de apenas 0,9%, portanto nesta marcha o alivio de volante pouco influi, da mesma forma, pouco influi no aspecto de vencer aclives como os “velhinhos gostam”, desta forma, até mesmo para os que gostam de andar em 4ª nas estradas o tempo todo, o volante aliviado não trará prejuízo para a preguiça de reduzir uma marcha . hehe!
Para se ter uma idéia, uma aceleração de 0-100km/h melhora ao redor de 6% com um alivio de pelo menos 1,5 kg.
Assim se um Fusca 1600cm3 original a álcool fazia por exemplo 16s no 0-100km/h passará a fazer esta arrancada em 15s.
1 segundo! no 0-100km/h, isto é o que um volante aliviado pode te oferecer num motor 1600cm3 original.
Vale a pena?
Agora sim podemos opinar a vontade. hehe!
"Master Vader"
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