Engenharia Mecânica e os Transportes – Mobilidade...

Engenharia Mecânica e os Transportes –

Mobilidade Individual

Bicicletas, Motociclos e Bicicleta Elétrica

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica 2016/2017

Supervisor: Prof. José Ferreira Duarte

Monitor: Marco Guimarães

Trabalho realizado pelo grupo 1M02_02: Afonso Soares - [email protected]

António Pedro Ribeiro - [email protected] Catarina Soares - [email protected] Catarina Parente - [email protected]

Diogo Moreira - [email protected]

I Mobilidade Individual – Bicicletas, Motociclos e Bicicleta Elétrica

Resumo

A mobilidade individual pode ser realizada por vários meios, entre os quais

se destacam a bicicleta e o motociclo. Por um lado, temos a bicicleta, um veículo com duas rodas construído no fim do século XVIII e que, desde então, se tem vindo a tornar mais barato e sustentável, a nível da sua camada ecológica. Este objeto move-se aplicando a força das pernas sobre os pedais, que, por sua vez, estão ligados às rodas por uma corrente e as colocam em movimento.

Por outro, o motociclo é um veículo motorizado também com duas rodas. No entanto, este responde a um código de estrada diferente da bicicleta e é mais prejudicial para o meio ambiente por causa do seu uso de combustíveis fósseis. Financeiramente a mota não se revela tão acessível quanto o veículo mencionado anteriormente.

Foi então atingido um meio termo entre ambos na bicicleta elétrica, que consiste na estrutura física de uma bicicleta comum, com um motor elétrico inserido no sistema, passando de um sistema mecânico a um sistema elétrico.

Neste trabalho, apresentaremos as três hipóteses de mobilidade individual, cada qual com as suas características, vantagens e desvantagens.

Palavras – Chave

� Engenharia Mecânica; � Transportes; � Mobilidade Individual; � Bicicletas; � Motociclos; � Bicicletas elétricas; � Qualidades; � Defeitos; � Materiais; � Funcionamento.

II Mobilidade Individual – Bicicletas, Motociclos e Bicicleta Elétrica

Agradecimentos

A realização deste relatório só foi possível devido a todos aqueles que contribuíram direta ou indiretamente para a realização do mesmo. Como tal, gostaríamos de agradecer primeiramente aos docentes que, durante a primeira semana dedicada totalmente a este projeto, através das suas apresentações nos esclareceram algumas dúvidas formais que existiam quanto á realização de trabalhos deste tipo.

Por fim, não será de mais fazer um agradecimento especial ao Professor José Ferreira Duarte, nosso supervisor, e ao monitor Marco Guimarães, por nos terem acompanhado nas restantes semanas, disponibilizando assim o seu tempo, saber, juízos e recursos.

III Mobilidade Individual – Bicicletas, Motociclos e Bicicleta Elétrica

Índice Lista de figuras .................................. ............................................................... 1

Lista de gráficos ................................. .............................................................. 1

Introdução ........................................ ................................................................. 2

1.Bicicleta........................................ .................................................................. 3

1.1.Introdução Histórica .......................... ..................................................... 3

1.2.Peças, Materiais e Processos de Fabrico ....... ...................................... 4

1.2.1.Quadro ................................................................................................ 5

1.2.2.Transmissão ....................................................................................... 6

1.2.2.1Pedais e Crenque ............................................................................. 6

1.2.3.Sistema de Travagem ......................................................................... 8

1.2.4.Direção ............................................................................................... 9

1.3. Habilitação legal para condução .............. .......................................... 10

2.1.Introdução Histórica .......................... ................................................... 11

2.2.Componentes ................................... ..................................................... 13

2.2.1.Motor ................................................................................................. 13

2.2.2.Chassi ............................................................................................... 14

2.2.3.Travões ............................................................................................. 15

2.2.4.Pneus ................................................................................................ 15

2.2.5.Eletrónica .......................................................................................... 15

2.2.6.Carenagem ....................................................................................... 16

2.3.Habilitação legal para condução ............... .......................................... 16

3.Bicicleta Elétrica .............................. ............................................................ 17

3.1.Introdução Histórica .......................... ................................................... 17

3.2.Constituição .................................. ........................................................ 19

3.2.1.Bateria .............................................................................................. 20

3.2.2.Motor elétrico .................................................................................... 24

3.3. Habilitação legal para condução .............. .......................................... 26

Conclusão ......................................... .............................................................. 27

Referências ....................................... .............................................................. 28

Anexos ............................................ ................................................................ 34

Anexo 1 – Artigos da Lei n.º72/2013 da Assembleia d a República ......... 34

1 Mobilidade Individual – Bicicletas, Motoci clos e Bicicleta Elétrica

Lista de figuras Figura 1 – Esboço de bicicleta de Da Vinci ....................................................... 3 Figura 2 – Peças da bicicleta ............................................................................. 4 Figura 3.1 – Tipos de quadros ............................................................................ 5 Figura 3.2 – Tipos de quadros ............................................................................ 5 Figura 4 – Sistema de transmissão de uma bicicleta ........................................ 7 Figura 5 – Representação, em diagrama, do funcionamento do sistema de travagem hidráulico ............................................................................................ 9 Figura 6 – Constituição de um tubo de eixo ou headset .................................. 10 Figura 7 – Sylvester Howard Roper e a sua invenção ..................................... 11 Figura 8 – Componentes do motor ................................................................... 14 Figura 9 – Ilustração do fator estético num motociclo ...................................... 16 Figura 10– Primeiro veículo elétrico ................................................................. 17 Figura 11 – Patente concedida a Ogden Bolten em 1895 ................................ 17 Figura 12 – Correia motriz de Matthew J.Steffens ........................................... 18 Figura 13 – John Schnepf, bicicleta elétrica de 1899 ....................................... 18 Figura 14 – 1969, bicicleta com quatro motores, A. Wood Jr ........................... 18 Figura 15 – bicicleta com dois motores, Hosea W. Libbey ............................... 19 Figura 16 – Batreia de Chumbo ...................................................................... 21 Figura 17 – Baterias de Lítio ............................................................................ 23 Figura 18 – Motor elétrico com escovas vs Motor elétrico sem escovas ......... 26

Lista de gráficos Gráfico 1- Gráfico da utilização de bicicletas...................................................... 4

2 Mobilidade Individual – Bicicletas, Motociclos e Bicicleta Elétrica

Introdução

Este trabalho foi realizado pela equipa 2 da turma 2, de alunos de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, sob a supervisão do professor José Ferreira Duarte e do monitor Marco Guimarães.

Segundo o dicionário, engenharia é: “A aplicação dos princípios científicos à exploração dos recursos naturais,

ao projeto e construção de comodidades e ao fornecimento de utilidades” (in

DICIONÀRIO DA LÍNGUA PORTUGUESA-8ª EDIÇÃO – Dicioná rios EDITORA – J. Almeida Costa e A. Sampaio e Melo ),

o que está intrinsecamente relacionado com mobilidade. Deste modo, é da competência de um engenheiro melhorar a qualidade das infraestruturas e dos meios de transporte proporcionando um aumento na qualidade de vida da sociedade moderna. Esta é uma das diversas formas como este profissional tem impacto na sociedade atual, visto que através de uma maior pró-eficiência é possível melhorar a qualidade de vida, pois se as pessoas despenderem menos tempo nas suas viagens entre casa e o trabalho, podem usufruir deste tempo de vários modos.

Deste modo, temos como resposta dos engenheiros mecânicos ao problema da mobilidade três meios de transporte, que, apesar de serem três soluções ao mesmo problema, as suas desvantagens e as suas vantagens são muito díspares, sendo estas a bicicleta, o motociclo e a bicicleta elétrica.


1.Bicicleta

1.1.Introdução Histórica

A bicicleta é um dos meios de transporte individuais mais comum a nível mundial. No entanto, o conceito físico atual deste veículo nem sempre foi aquilo que hoje concebemos. O nome deriva do prefixo latim bi- (dois) e da palavra grega kyklos (objeto circular; roda) e as primeiras projeções deste objeto registadas surgiram no século XV, por obra do ilustre Leonardo Da Vinci (figura 1). [1]

O primeiro género de bicicleta construído foi um quadro de madeira com

duas rodas paralelas que se movia empurrando o chão com os pés a fim de dar impulso. O conde francês Sivrac criou este artigo em 1790 e denominou-o de celerífero.

Mais tarde, em 1818 apareceu, em França, o velocípede, uma evolução do celerífero com guiador para definir a trajetória. E em 1840, com o intuito de o tornar mais veloz e estável, é acrescentada uma versão muito primitiva do pedal à roda traseira. O pedal moderno foi projectado e produzido por Michaux em 1855. [2]

No ano de 1874, H. J. Lawson acrescentou uma corrente que unia o pedal e as duas rodas, de modo à energia cinética aplicada pela pessoa nos pedais ser mais aproveitada. Em 1875 é efetuada a primeira produção em série de bicicletas pela empresa Companhia Michaux.

Desde então, o ciclismo já se tornou uma vertente desportiva e embora, nos dias de hoje, existirem variados estilos de bicicletas, dependendo do seu propósito e uso, aquela que mais se aproximava, fisicamente, da bicicleta moderna, foi criada em 1880. [3]

Figura 1 – Esboço de bicicleta de Da Vinci


Atualmente, em muitos países, a bicicleta é o transporte escolhido para

fazer percursos de rotina, casa-trabalho e vice-versa (gráfico 1). Entre os países que mais usam a bicicleta urbana diariamente encontram-se os Países Baixos, a Dinamarca e a Itália. Entre outros estilos de bicicleta encontram-se as BTT, as de montanha e as de ciclismo. Contudo, é necessário avaliar se este meio é viável e prático, considerando as diferentes variáveis que influenciam a sua utilização. [4]

1.2.Peças, Materiais e Processos de Fabrico

A

B

CD

E

F G

Figura 2 – Peças da bicicleta

A- Quadro B- Roda C- Guiador D- Selim E- Travões F- Prato Pedaleiro G- Corrente

Gráfico 1 – Gráfico da utilização de bicicletas


1.2.1.Quadro

O quadro surge como a parte mais importante na estrutura física de uma bicicleta, visto que é não só a parte central, mas também aquela que une todas as outras componentes. Os diferentes tipos de quadros destinam-se às variadas aplicações que o velocípede pode ter, se for desportivo, de montanha, urbano, entre outros (figura 3.1 e 3.2).

O quadro é o esqueleto da bicicleta e é constituído por um conjunto de tubos. A sua infraestrutura pode variar, sendo a mais comum a de diamante, com dois triângulos unidos. O material em que o quadro é feito pode igualmente variar, sendo os mais usuais o aço, o alumínio, o titânio e a fibra de carbono. [5]

Dependendo do tipo de aplicação da bicicleta (desporto, transporte, montanha, etc.) o material e o quadro serão alterados, o que influenciará o processo de produção dos tubos usado e o processo de junção dos mesmos.

Os tubos podem ser obtidos através de moldes, o que permite uma produção rápida, em série e barata, ou unindo manualmente os tubos metálicos, aumentando a qualidade da peça. Este último processo apresenta a vantagem da precisão e da espessura da fibra ser mais pequena, o que torna o velocípede mais leve e rápido.

Quando são obtidos os diferentes tubos e estes são organizados consoante o tipo de quadro a ser construído, prossegue-se à junção dos mesmos. Existem dois principais processos de ligação: a soldadura ou a colagem. Caso seja necessário que a bicicleta tenha o quadro resistente e duro, a soldadura é o processo mais aconselhável. Se a rapidez, o peso e a flexibilidade forem aspetos a ter em conta, então são utilizadas resinas industriais para colar os diferentes tubos do quadro. [6,7,8]

No quadro está também situado o selim, o assento que fornece conforto ao ciclista. No caso de ciclismo como desporto profissional, por vezes, o selim é feito de plástico e não é essencial que este proporcione conforto, enquanto que no caso de ser de uso urbano o conforto do selim é uma das componentes do velocípede a ter-se em maior consideração. [9]

Figura 3.2 – Tipos de quadros Figura 3.1 – Tipos de quadros


1.2.2.Transmissão

A transmissão, de uma forma geral, consiste na ligação entre a fonte de energia e as rodas de um veículo, permitindo, assim, o seu movimento.

No caso de uma bicicleta, esta é constituída por várias partes (figura 4): transmissão central, prato pedaleiro, crenque, pedais, cassete, desviadores traseiro e dianteiro, alavancas de mudança e corrente. O correto funcionamento de todas estas peças, onde a energia necessária é transmitida pelo ciclista, proporciona a movimentação deste meio de transporte.

A transmissão central é a base, formada por um eixo, um cubo fixo, um cubo móvel, um parafuso de fixação e uma arruela, aonde todas os outros componentes se vão ligar e interligar. [10]

1.2.2.1Pedais e Crenque

Os pedais estão colocados no final do crenque, situado no prato pedaleiro. São o ponto de contacto entre os pés do ciclista e o velocípede, ou seja, são neles que é a exercida a força necessária para a deslocação.

O seu design varia consoante o seu intuito e, deste modo, produzem-se diferentes tipos: em resina ou nylon; com correias; de aço cromado ou de alumínio.

Quando se fabrica um pedal deve-se ter em conta vários aspetos, entre os quais: força, peso, aerodinâmica, compatibilidade com o calçado e área de contacto.

Os crenques são, então, braços que possibilitam a criação do movimento circular e contínuo fulcral para o movimento da bicicleta. O seu comprimento não é fixo e, assim, assume medidas entre 165 mm e 180 mm. [11]

1.2.2.2.Prato Pedaleiro

O prato pedaleiro consiste num conjunto de rodas dentadas, situadas na parte dianteira da bicicleta. O tamanho destas influencia, de forma proporcional, a força exercida, isto é, quanto maior for a roda, mais força será necessária exercer. São concebidas em aço ou liga de alumínio, porém, opta-se, preferencialmente, pela produção em aço, uma vez que conferem mais resistência, algo essencial devido ao facto destas rodas se situarem junto ao solo e, daí, estarem propícias ao desgaste. A quantidade de rodas presentes no prato pedaleiro varia, contudo, normalmente, estão presentes na forma


tripla, sendo que cada todas as rodas dentadas diferem no tamanho ao nível do diâmetro.

1.2.2.3.Cassete Na parte traseira encontra-se, também, um conjunto de rodas dentadas

de diferentes tamanhos, designado por cassete. Aqui, as rodas dentadas possuem uma dimensão inferior e estão em maior número comparativamente com as do prato pedaleiro, variando entre 5 a 8, existindo até em alguns velocípedes 11. [10]

1.2.2.4.Corrente

A corrente pode ser considerada o principal constituinte de uma bicicleta. Estruturalmente, é constituída por pequenas placas, em forma de oito, que se ligam através de eixos cilíndricos bem consistentes, formando pequenos elos que encaixam nos dentes das rodas dentadas. Isto garante-lhe resistência para suportar uma enorme força longitudinal e não quebrar.

O prato pedaleiro e o cassete estabelecem uma relação direta com a corrente, que por sua vez estabelece, também, uma relação direta com o crenque, sendo, assim possível, o funcionamento da bicicleta, que é melhor, quanto menor for o atrito entre estes componentes. [11]

1.2.2.5.Desviadores e alavancas de mudança

Os desviadores traseiro e dianteiro e as alavancas de mudança trabalham de forma sincronizada, a fim de fazerem com que a corrente passe de uma roda dentada, do prato pedaleiro, para outra e de um cassete para outro.

Figura 4 – Sistema de transmissão de uma bicicleta

Legenda: Cassette – Cassete Rear Derailleur – Desviador Traseiro Front Derailleur – Desviador Dianteiro Chain – Corrente Chain Wheel – Prato Pedaleiro


Os desviadores colocados junto ao prato pedaleiro e aos cassetes funcionam através de uma tensão exercida por um cabo. Quando existe a tal tensão, o desviador move-se, ligeiramente, e, consequentemente, a corrente altera a sua posição para outra roda dentada do prato pedaleiro ou cassete, consoante seja acionado o desviador dianteiro ou traseiro, respetivamente.

Desta forma, são as alavancas de mudança, situadas no guiador da bicicleta, responsáveis pelo exercer ou pela folga da tal tensão nos cabos. Estas alavancas, ao longo dos anos, foram apresentando diversas formas, todavia, a sua função sempre permaneceu constante. Entre elas, podem-se destacar as seguintes:

• Downtube (modelo mais antigo e simples em termos de design, situada no quadro);

• Thumb (um pouco mais evoluída em relação à anterior, situa-se no guiador);

• Trigger (uma das formas mais recentes, fácil de utilizar, situa-se, também, no guiador);

• Grip (funciona através da rotação do pulso, localiza-se na extremidade do guiador);

• Integrated (bastante utilizada nas bicicletas de estrada, está integrada na alavanca de travagem). [10]

1.2.3.Sistema de Travagem

Para além de todos os componentes já referidos, a bicicleta possui um sistema de travagem. Assim, no guiador encontram-se duas alavancas de travagem que permitem que o ciclista bloqueie as rodas sempre que necessário, funcionando através de um cabo de travagem, sendo que cada alavanca garante a travagem de apenas uma roda. Os seus principais elementos são: manete da alavanca (parte com que o ciclista entra em contacto), pivô (ponto sobre o qual a manete gira), grampo (utilizado para que seja montado o corpo da alavanca), ajustador de barril (local onde está ligado o cabo de travagem e que permite o seu controlo), corpo da alavanca (onde se conectam todos os outros componentes) e mola de retorno (responsável pelo retorno da manete à posição inicial).

O bloqueio das rodas, como meio o cabo de travagem, pode ser feito com recurso a diferentes tipos de travões, tais como: travão de aro, travão de disco, travão de pedal e travão a tambor.

Atualmente, existe, também, um sistema de travagem que não funciona através de cabo, mas sim através de um fluido incompressível (a sua densidade permanece constante com o tempo e resiste à compressão), designado por sistema de travagem hidráulico (figura 5). Neste caso, a


travagem é bastante eficaz, permite parar, quase instantaneamente, uma bicicleta que circula a velocidade elevada. A sua única desvantagem cinge-se ao facto de apresentar um custo elevado quando adquirido, bem como de manutenção. [10]

1.2.4.Direção

A direção de uma bicicleta é constituída por um garfo dianteiro, um tubo de eixo e um guiador.

O guiador consiste num único tubo, normalmente, produzido em alumínio e é um dos principais constituintes do velocípede, uma vez que é nele que estão localizados componentes importantes, como as alavancas de mudança e de travagem e, para além disto, permite a colocação de acessórios bastante úteis, como um foco de iluminação dianteira. Deve ser confortável, ou seja, facultar um bom apoio, visto que é nele que o ciclista se apoia durante todo o percurso. A suas formas e medidas variam consoante a utilização.

O garfo é formado por um duplo braço e faz a ligação entre o guiador e a roda dianteira. Neste momento, já é possível encontrar bicicletas que contêm garfos com suspensão.

No entanto, a ligação entre o guiador e o garfo não é direta, é feita por meio de um objeto designado por tubo de eixo ou, em inglês, headset (figura 6). Este tem um papel fundamental na direção, já que permite a rotação da parte do guiador sobre a parte inferior (o garfo) e, logicamente, faculta a

Figura 5 – Representação, em diagrama, do funcionamento do sistema de travagem hidráulico


mudança de direção sempre que necessário, durante a viagem. De uma forma mais generalista, auxilia também na manutenção do equilíbrio. [10]

1.3. Habilitação legal para condução

Segundo o Código da Estrada, para que um veículo seja considerado velocípede tem de respeitar determinadas regras, destacando-se o facto de a sua movimentação ter origem no funcionamento de pedais ou de objetos semelhantes.

Existem outros veículos que trabalham através de um motor auxiliar e são considerados, também, velocípedes desde que o motor não exceda a potência de 0,25 kW.

Durante a condução, é extremamente proibido circular com as mãos e os pés fora do guiador ou dos pedais, respetivamente, e realizar manobras perigosas como o levantar de uma das rodas. Também não é possível a circulação a par, exceto nos casos em que se se transita em pistas especiais ou não se causa perigo para os outros utentes. Para além disto, há outras normas a ter em conta: não é permitido transitar na autoestrada; pode-se circular nas bermas, desde que não haja perturbação para os peões; as crianças até aos 10 anos podem circular nos passeios; e, em caso de avaria de luzes o velocípede deve ser conduzido à mão e, neste caso, é equiparado a um peão.

A condução de velocípedes ou de veículos equiparados não necessita de habilitação legal, no entanto o condutor deverá, sempre, ser portador do seu documento de identificação pessoal. Em todas as situações, este meio de transporte pertence à categoria de “utilizadores vulneráveis”. [12]

Figura 6 – Constituição de um tubo de eixo ou headset


2.Motociclo


O motociclo como hoje em dia o conhecemos é o produto de mais de um século de desenvolvimento. Tendo este sido inventado em diversas partes do mundo ao mesmo tempo, naturalmente, por deficiências na transmissão de informação. No entanto nem sempre foi o ícone de rebeldia que é atualmente.

Sylvester Howard Roper foi um dos pioneiros na invenção deste veículo, no entanto, este tinha diferenças substanciais face à sua definição atual. Por exemplo, este era propelido por um motor a vapor enquanto que, hoje em dia, um motociclo tem um motor de combustão interna. Este motor era de dois cilindros e o veículo foi inventado em 1867(figura 7). Enquanto este veículo estava a ser inventado nos EUA, na Europa um francês, Ernest Michaux, realizava uma experiência semelhante, colocando num velocípede um motor a vapor.

Posteriormente, em 1885, Gottlieb Daimler, juntamente com o seu amigo

e colega Wilhelm Maybach, aproximou o veículo existente ao conceito atual, colocando numa bicicleta um motor de combustão interna. No entanto, este motor não foi concebido por estes dois, mas por Nicolaus Otto em 1876.

Os motores inseridos em velocípedes por Sylvester Howard Roper ou Ernest Michaux eram de tamanho tal que não eram práticos e, devido às diferenças estruturais destes veículos com os motociclos, o título de “pai do motociclo” é atribuído a Gottlieb Daimler, apesar de, posteriormente, toda a sua vida foi dedicada ao automóvel e não ao motociclo.

Em 1894, a história do motociclo avançou drasticamente já que os alemães Heinrich Hildebrand e Alois Wolfmuller apresentaram um veículo que

Figura 7 – Sylvester Howard Roper e a sua invenção


atingia os 60 quilómetros por hora, valor extremamente superior aos 6 quilómetros por hora atingidos por Daimler e Maybach. No entanto, este tinha diversos problemas como o facto de a ignição falhar frequentemente quando em marcha.

Neste ano os irmãos franceses Werner produziram o primeiro motociclo que não era alemão impulsionando o setor fora deste país.

A evolução do motociclo também foi fulcral para a evolução de outros componentes atualmente presentes neste e noutro veículos como é o caso do pneu. Em 1887, Dunlop inventou uma camada de borracha para ser colocada por cima do aro de madeira do triciclo do seu filho para diminuir as vibrações. Esta camada foi, também implementada nos motociclos, no entanto, devido à sua estrutura, as costuras que prendiam a borracha ao aro da roda rompiam facilmente e eram necessárias três horas de reparação para o pneu estar novamente operacional. Então os irmãos Michelin estudaram este problema e três meses mais tarde apresentaram um sistema mais duradouro que necessitava apenas de 15 minutos para ser substituído.

As aplicações do motociclo expandiram-se em larga escala devido à primeira guerra mundial, visto que até então os mensageiros viajavam a cavalo. No entanto, apesar do transporte de pessoas através deste animal ser mais viável do que andar a pé, o motociclo sempre o ultrapassou pois não precisava de descansar, visto que o cavalo é um animal enquanto que a alternativa é uma máquina. Só necessita de combustível, logo durante este conflito, os mensageiros em motociclos passaram a fazer parte do quotidiano. A certa altura, a Harley-Davidson, uma conceituada marca de motociclos fundada em 1903, colocava metade dos seus esforços em fins bélicos, assim sendo, metade dos veículos produzidos nas suas fábricas eram destinados a este fim. Devido ao lucro da marca na venda destes veículos esta conseguiu tornar-se o maior fabricante de motociclos. Após este conflito mundial ter terminado a procura destes veículos aumentou drasticamente, tendo os fabricantes destes veículos de duas rodas aumentado exponencialmente os seus lucros.

Devido às evoluções tecnológicas aquando da segunda guerra mundial os motociclos produzidos conseguiam atingir velocidades instantâneas na ordem dos 160 quilómetros por hora. Após a segunda guerra mundial os motociclos passaram a desempenhar duas funções, a de mobilidade, o principal objetivo destas, mas também eram elementos recreacionais que projetavam um estilo de vida. Devido a esta sua função, a sua aparência tornou-se mais agressiva, os motores mais barulhentos e todo o veículo maior. Este estilo de vida era associado a velocidades elevadas, o que é comprovado pelo recorde obtido pela Vincent Black Shadow em 1949 que atingiu o recorde de velocidade de um motociclo de sensivelmente 200 quilómetros por hora. Este recorde foi mantido durante 24 anos.


Este mercado era claramente dominado pelos países da Europa e pelos Estados Unidos da América, no entanto após a segunda guerra mundial o Japão juntou-se a este grupo pois conseguiu produzir motas de alta performance a preços acessíveis. Devido a este fator, nos dias de hoje são as marcas japonesas as que obtêm uma maior quota de mercado neste setor.

2.2.Componentes

Numa abordagem à importância do motociclo como meio de deslocação na cidade, devemos ter em atenção os diversos componentes que constituem a máquina, de forma a aferirmos as melhores opções a incorporar neste veículo.

2.2.1.Motor

Assim, iniciamos esta análise pelos motores que podem equipar este meio de transporte destacando as tendências do atual mercado. Os motores são, geralmente, divididos em motores com dois cilindros, os V-twin divulgados na Europa, nos Estados Unidos e Japão, tendo como exemplo mais conhecido a utilização pelo fabricante norte americano Harley Davidson; estes motores têm os cilindros colocados em V.

A tendência atual está direcionada para motores de quatro cilindros, os quais podem estar condicionados num bloco em V ou em linha, colocados em pares.

A capacidade destes motores situa-se entre os 50 cm³ e os 1500 cm³, sendo que a faixa de utilização na cidade mais adequada será entre os 125 cm³ e os 250 cm³, considerando as características do tráfego urbano.

O motor é um órgão complexo formado por vários elementos, destacando-se entre eles:

• Válvula de admissão; • Tampa de válvulas; • Sistema de admissão; • Cabeça do motor; • Bloco de motor; • Cárter de óleo; • Óleo e água; • Comando de válvulas; • Válvulas de escape; • Vela de ignição, • Sistema de escape; • Biela; • Cambota.


De uma forma sucinta, podemos descrever o funcionamento de um motor da seguinte maneira:

1. O movimento dos pistões desloca-se no sentido ascendente e descendente, no bloco de cilindros, são movidos pela explosão da combinação ar-combustível, a qual é ativada por uma faísca;

2. A função das válvulas consiste em ao abrir e fechar, permitir a entrada da mistura ar-combustível na câmara de combustão;

3. A deslocação dos pistões, provoca uma ação giratória automática sobre a cambota a qual transmite a energia dos pistões num movimento rotativo;

4. A energia rotativa da cambota é transmitida à roda traseira da mota, através da transmissão, o que faz com que o motociclo comece a circular. [16]

2.2.2.Chassi

O chassi é um componente importante de um motociclo, pois que o mesmo vai incorporar um vasto conjunto de componentes. Podemos distinguir vários tipos de chassis, com vários formatos de construção, condicionados pelo tipo de utilização que se pretende obter.

Assim, temos o chassi tubular de aço carbono, em relação ao qual distinguimos vários tipos, tais como, Diamond frame, berço simples, berço duplo, chassi monobloco de aço estampado e soldado pelo processo de solda a ponto, e chassi de liga de alumínio (utilizado em motas desportivas).

Figura 8 – Componentes do motor


Independentemente do modelo a função do chassi é servir de estrutura

para fixar vários elementos, entre eles, motor, suspensão, tanque de combustível e assento. O chassi é uma peça fundamental no capitulo da segurança e estabilidade do motociclo pelo que é dada relevância ao equilíbrio da sua geometria. [27]

2.2.3.Travões

Os sistemas de travagem têm evoluído significativamente nas últimas décadas, inicialmente, tínhamos sistemas puramente mecânicos, acionadas por cabos ou varões e com sistemas de tambor e calços, evoluindo para os sistemas hidráulicos, dotados de discos e pinças. Atualmente, os sistemas hidráulicos, conjugando discos e pinças generalizaram-se no setor dos motociclos. Os equipamentos mais sofisticados incorporam a tecnologia eletrónica, como é exemplo o sistema ABS (Antilock Brake System), o qual usa utiliza sensores nas duas rodas. Este sistema é o mais eficaz, pois que evita o bloqueamento das rodas em situações de emergência. [17]

2.2.4.Pneus

Relativamente aos pneus, há uma enorme variedade no mercado, representando a evolução tecnológica e as preocupações ambientais que marcam a época em que vivemos.

Temos pneus que se adaptam à utilização e características do motociclo. Estão disponíveis pneus desportivos, de competição, touring, mistos ou trail e, ainda, de todo o terreno. [18]

2.2.5.Eletrónica

No campo da eletrónica, a evolução nos motociclos acompanha todos os avanços que nas ultimas décadas se deram neste setor. Identificamos componentes eletrónicos nos motociclos no já referido sistema de travagem ABS e nos sistemas de injeção eletrónica, que têm substituído os convencionais sistemas de carburadores. [17]


2.2.6.Carenagem

Por fim, no campo estético (figura 9) e da aerodinâmica temos a carenagem que para lá de proteger os vários componentes, melhora a prestação da mota, protege o condutor e tem um efeito apelativo, podendo os materiais utilizados ser plástico, fibra de vidro e, até mesmo, fibra de carbono, material muito resistente e leve. [17]

2.3.Habilitação legal para condução

Quanto às leis na condução de um motociclo, estas encontram-se no código da estrada e são muito semelhantes às leis para a condução de veículos ligeiros, vulgarmente denominados de carros. No entanto, enquanto que para a habilitação à condução de um veículo ligeiro é necessário ter completado 18 anos, para os motociclos esta idade varia conforme a cilindrada e potência, ou seja, se a cilindrada for igual ou inferior a 125cc, só é necessário ter completado 16 anos de idade. Se o motociclo tiver potência inferior a 35kW é necessário o aprendiz ter completado 18 anos. Por fim, para poder ter habilitação legal para conduzir qualquer motociclo sem restrições de potência nem de cilindrada é necessário ter 24 anos. Naturalmente, para adquirir a habilitação legal para condução destes veículos é necessário ser aprovado num exame que consiste numa prova teórica e numa prova prática.

Figura 9 – Ilustração do fator estético num motociclo


3.Bicicleta Elétrica


Foi na segunda metade do século XIX que começaram a surgir os primeiros trabalhos a fim de reduzir o esforço humano na realização de certas tarefas, tais como andar de bicicleta.

Em 1881 Gustave Trouvé, engenheiro francês, eletrificou oficialmente o primeiro veiculo elétrico da história, um triciclo Coventry-Rotary Inglês ao qual foram adicionados dois motores de 5kg ás rodas mais pequenas e uma bateria de seis acumuladores. A massa do veículo aumentou para 160 kg e o a velocidade máxima do foi de 12 km/h. [19]

Mais tarde, a 31 de dezembro de 1895 foi concedida a patente (figura 11) a Ogden Bolten pela bicicleta que concebeu com um motor elétrico de 100 amperes no cubo da roda traseira e uma bateria de 10 volts. Essa bicicleta não possuía pedais e já era uma melhoria de alguns protótipos já existentes. [20]

Figura 10– Primeiro veículo elétrico

Figura 11 – Patente concedida a Ogden Bolten em 1895


Figura 14 – 1969, bicicleta com quatro motores, A. Wood Jr

Em 1898, Matthew J. Steffens emitiu uma patente de uma bicicleta elétrica

de tração traseira que funcionava através de uma correia motriz, cinto que envolvia a roda traseira e o motor da bicicleta. (figura 12) [21]

Um ano mais tarde, com base nos trabalhos de Matthew J. Steffens relativos ao atrito, John Schnepf introduziu uma bicicleta que utilizava uma roldana colocada na superfície superior da roda posterior (figura 13). A roldana rodava com ajuda do motor, que por sua vez impulsionava a roda.

Já em 1969 A. Wood Jr tornou a invenção de John Schnepf mais

complexa, ficando o sistema de fricção composto por quatro motores diferentes que impulsionavam a roda dianteira. (figura 14) [22]

Figura 13 – John Schnepf, bicicleta elétrica de 1899

Figura 12 – Correia motriz de Matthew J.Steffens


Em 1946, Jesse D. Trucker criou um motor com engrenagens internas que

permitiam que a roda ficasse livre, tendo sido assim a primeira proposta de bicicleta que permitia pedalar com ou sem auxilio do motor, hoje uma das principais características da bicicleta elétrica.

Dois anos mais tarde Hosea W. Libbey inventou uma bicicleta elétrica com dois motores, duas baterias e duas rodas (figura 15). Uma das baterias era sempre utilizada enquanto que a outra só era ligada nas subidas. No projeto original de Horesa W. Libbey, os motores usavam cambota para rodar as rodas, mas passado algum tempo ele alterou para uma corrente de transmissão. [23]

Outras patentes foram e têm sido atribuídas a trabalhos inovadores

realizados nesta área. Atualmente, as principais alterações têm surgido nas baterias e motores que têm sido os objetos de pesquisa das grandes marcas do mercado.

3.2.Constituição

Uma Bicicleta elétrica é, normalmente, composta por: � Quadro; � Pedais e bielas; � Transmissão; � Corrente; � Coroas; � Cassete; � Sistema de travagem; � Direção; � Desviadores traseiro e dianteiro; � Alavancas de mudança; � Motor; � Bateria; � …

Figura 15 – bicicleta com dois motores, Hosea W. Libbey


Como alguns destes componentes já foram abordados relativamente á

bicicleta, seguidamente iremos restringir o nosso estudo ás baterias e aos motores elétricos.

3.2.1.Bateria

A bateria converte, através de um processo eletroquímico (reação espontânea de troca de eletrões entre duas espécies (elétrodos), geralmente metálicas em que se forma, no momento em que se tem um fragmento metálico imerso em uma solução de seus iões, um elétrodo), energia química em energia elétrica. A bateria é responsável por alimentar e dar energia ao motor da bicicleta. Atualmente utilizam-se vários tipos de baterias nas bicicletas elétricas. [24]

Na construção mais comum das baterias, existem dois elétrodos, um positivo (ânodo) e um negativo (cátodo) que são placas retangulares planas, dispostas e interligadas alternadamente, com separadores de material poroso não condutor para evitar contato elétrico direto. O conjunto fica no interior de uma cuba, submerso no eletrólito. Atualmente as baterias mais utilizadas são as de níquel, as de chumbo e as de lítio, como tal, seguidamente vamos tentar perceber melhor a sua composição e características.

3.2.1.1.Bateria de Chumbo

A composição básica da bateria é essencialmente, chumbo na forma de chumbo metálico, ligas de chumbo, bióxido de chumbo e sulfato de chumbo, materiais plásticos e ácido sulfúrico que se encontra na forma de solução aquosa com concentrações que variam entre os 27% e os 37% em volume.

Estas baterias nos dias de hoje são produzidas em larga escala permitindo gerar uma fonte de energia de relativamente baixo custo. Além disso, o facto de terem sido bastante utilizadas ao longo dos últimos 50 anos fornece a esta tecnologia alguma maturidade no mercado. No entanto, as baterias de ácido de chumbo não são adequadas em situações em que as temperaturas são baixas e em que a descarga alcança um valor abaixo dos 20% da sua capacidade, visto que faz reduzir o seu ciclo de vida. Devido ao peso dos coletores de chumbo a densidade de energia e potência da bateria são baixas, contudo estão a ser desenvolvidas diferentes baterias de ácido de chumbo com melhor desempenho para os veículos elétricos. De referir ainda que, as baterias de ácido de chumbo contêm elementos que colocam em risco os ocupantes de um veiculo na presença deste tipo de baterias, e para evitar este tipo de risco a bateria deve ser selada perdendo dessa forma a presença de gases na carcaça da bateria,


provocando constrangimentos ao nível mecânico. Por fim, a partir dos desenvolvimentos que têm sido feitos têm-se verificado um aumento da energia específica e da possibilidade de carregamento mais rápido deste tipo de bateria.

Como já foi referido, as baterias de chumbo podem ser seladas e desta forma não requerem manutenção. Segundo o fabricante a água da bateria dura durante a vida útil, que normalmente chega a 4 anos se a bateria for bem cuidada. Nestas baterias o processo químico para produzir eletricidade consome uma quantidade insignificante de água. O problema é que em alguns casos de sobrecarga a água desaparece da bateria e não existe uma forma de recarregar ou verificar o nível da água. Contudo as baterias podem não seladas o que obriga a execução de manutenção. O nível da água deve ser verificado pelo menos uma vez por ano, se o nível da água estiver sempre completo a bateria pode durar tanto quanto uma bateria selada bem cuidada. Estas baterias o processo químico para produzir eletricidade consome água e por este motivo deve ser verificado e completado. A desvantagem fica por conta de ser mais uma coisa a ser verificada na hora da manutenção. [25]

3.2.1.2.Bateria de Níquel

O níquel é um metal mais leve que o chumbo e apresenta características desejáveis para baterias, uma vez que apresenta propriedades eletroquímicas bastante favoráveis. Existem vários tipos de baterias baseadas no metal de níquel dentro das quais: níquel ferro, níquel zinco, níquel cádmio e níquel hidreto metálico.

As baterias de níquel ferro foram comercializadas nos primeiros anos do século 20. Tendo estas baterias apresentado problemas com a gasificação, corrosão e auto descarga. Estes problemas foram parcialmente resolvidos em protótipos que ainda não chegaram ao mercado. Além disso, estas baterias apresentam uma grande complexidade devido à necessidade de manter o nível de água e fazer uma eliminação segura do hidrogénio e oxigénio libertado

Figura 16 – Batreia de Chumbo


durante o processo de descarga. As baterias de níquel ferro apresentam problemas com as baixas temperaturas, embora as baterias de ácido de chumbo apresentem mais problemas a esse respeito. Estas baterias têm a capacidade de suportar 2000 descargas profundas e o níquel é mais barato que o ácido de chumbo.

As baterias de níquel cádmio sofreram o seu desenvolvimento na mesma altura que as baterias de níquel ferro e dessa forma apresentem um desempenho similar. Esta tecnologia de bateria de níquel têm vindo a sofrer um aperfeiçoamento técnico enorme devido às suas vantagens de potência específica elevada, tempo de ciclos de vida, alta tolerância ao nível elétrico e mecânico, queda de tensão numa ampla faixa de correntes de descarga, larga faixa de temperaturas de funcionamento, taxa de descarga baixa, excelente a longo prazo em situações de armazenamento devido à corrosão desprezável e pelo facto da disponibilidade na variedade de tamanho das baterias. No entanto, a bateria de níquel cádmio tem algumas desvantagens incluindo um custo inicial alto, a tensão da bateria relativamente baixa e o perigo ambiental de cádmio. A bateria de níquel cádmio pode ser geralmente dividida em duas categorias principais, ou seja, as que são do tipo ventilado ou as seladas. A placa sintetizada ventilada é o desenvolvimento mais recente dentro do tipo de ventilação e apresenta uma alta energia específica, mas é mais caro. Caracteriza-se por uma superfície plana de perfil de descarga de tensão e baixa temperatura de desempenho. A bateria de níquel cádmio selada incorpora uma célula específica que contém umas características particulares de projeção de células para evitar uma acumulação de pressão causadas pelo gás durante a sobrecarga. Como resultado a bateria não necessita de manutenção.

A bateria de níquel de zinco tem um curto ciclo de vida e dessa forma não é uma alternativa válida para os veículos elétricos. A bateria de níquel hidreto metálico está no mercado desde 1992. A bateria tem um desenvolvimento semelhante ao da bateria de cádmio em que a principal divergência é o uso do hidrogénio. A bateria de níquel hidreto metálico apresenta uma energia específica superior à bateria de níquel cádmio e por não apresentar cádmio não apresenta o risco ambiental introduzido por este. A bateria de níquel hidreto metálico ainda está em desenvolvimento, as suas vantagens baseadas na tecnologia atual são: ter maior energia especifica, maior potência especifica do que os outros tipos de baterias níquel, respeitando o ambiente, com menor queda de tensão, e capacidade de recarga rápida. No entanto, esta bateria ainda apresenta um custo inicial elevado. De referir ainda que, ainda pode apresentar um efeito de memória sendo necessário descarrega-la até ao fim. A bateria de níquel hidreto metálico tem sido considerada como uma opção a curto prazo importante para aplicações nos veículos elétricos. [26]


3.2.1.3.Bateria de Lítio

O lítio é o metal mais leve de todos os metais e apresenta características muito interessantes de ponto de vista eletroquímico. Este metal permite um nível muito elevado de tensão termodinâmica, o que resulta em uma energia específica muito alta e potência específica muito elevada. Existem duas tecnologias principais de baterias com metal de lítio e são estas as baterias de polímero de lítio metálico e as de iões de lítio.

A bateria de polímero de lítio metálico permite oferecer uma grande

flexibilidade e segurança de design deste tipo de baterias. As vantagens correspondentes são muito baixa taxa de auto descarga, a capacidade de fabricação em uma variedade de formas e tamanhos e permitir segurança de projeção das baterias. No entanto, tem a desvantagem de um desempenho relativamente fraco a baixas temperaturas devido à dependência da temperatura da condutividade iónica.

A bateria de iões de lítio teve a sua origem no ano de 1991, tendo esta

tecnologia tido um desenvolvimento sem precedentes até aos dias de hoje, este tipo de bateria é considerado como o mais promissor para o futuro. Embora ainda em fase de desenvolvimento, a bateria de iões de lítio já ganhou aceitação para os veículos elétricos. O facto de ter uma energia específica e a densidade de energia elevadas faz aumentar o custo deste tipo de tecnologia, tal como tem um aumento significativo da taxa de auto descarga (5 a 10% / mês). [27]

Figura 17 – Baterias de Lítio


3.2.2.Motor elétrico

Uma parte fundamental de qualquer bicicleta elétrica é o seu motor, uma vez que sem este todo o seu conceito perderia o sentido. O motor elétrico é um dispositivo que converte a energia elétrica em energia mecânica que, por sua vez, neste caso é responsável pela deslocação da bicicleta, sem a necessidade de recorrer aos pedais.

Os motores elétricos podem ser de corrente contínua ou alternada e podem ter escovas (brush) ou não ter escovas (brusheless). No caso de motores para bicicletas elétricas estes só podem ser de corrente continua, visto que são alimentados por baterias. [28]

Um dos principais fenómenos ligados à tecnologia do motor elétrico é a indução eletromagnética, descoberta no século XIX por Michael Faraday e Joshep Henry. Segundo este fenómeno, a variação de um fluxo magnético nas proximidades de uma espira induz uma corrente elétrica na mesma, sendo que o ao fazermos percorrer corrente elétrica numa espira também criamos um campo elétrico (indução eletromagnética descoberta por Hans Christian Oersted). [29]

Com base nos fenómenos anteriormente descritos é possível descrever o funcionamento de um motor elétrico, visto que num motor elétrico se recorre a fenómenos físicos, tais como interação entre campos magnéticos, linhas de campo entre outros, por forma a gerar energia mecânica.

3.2.2.1.Motor com escovas (brush)

Um motor com escovas rotativas tem um conjunto de bobinas de fio enrolado (armação), que atua como um eletroíman com dois polos. Um interruptor mecânico rotativo (comutador) inverte o sentido da corrente elétrica, duas vezes em cada ciclo, a fluir através da armadura de modo que os polos do eletroíman atraiam e repilam os imanes permanentes na parte externa do motor. À medida que os polos do eletroíman da armadura passam os polos dos ímanes permanentes, o comutador inverte a polaridade do eletroíman da armadura. Durante o instante de mudança de polaridade, a inércia mantém o motor na direção correta.

VANTAGENS

• Controle de dois fios • Baixo custo de construção • Alguns são reparados e têm maior vida útil • Controlo simples e barato • Opera em ambientes extremos, devido à falta da eletrônica


DESVANTAGENS

• Requer manutenção periódica • Fraca dissipação de calor devido á construção do rotor interno • Baixa velocidade devido ás limitações mecânicas das escovas • Ruído e interferência eletromagnética devido ás escovas [30]

3.2.2.2.Motor sem escovas (brusheless)

Um motor sem escovas utiliza um sensor Hall1 que está ligado ao estator. Ele enfrenta os ímanes perpendicularmente e pode identificar a posição dos polos dos mesmos.

Quando ele sente o polo sul, mantém a bobina desligada. Quando deteta que não há nenhum campo magnético, então liga as bobinas. As bobinas têm ambas a mesma polaridade magnética, Norte. Então elas puxam o polo oposto e é então criado binário2.

VANTAGENS

• Menos manutenção devido á ausência das escovas • Permite a operação em todas as velocidades com carga nominal • Muito eficiente, sem queda de tensão através das escovas • Alta potência de saída em proporção ao tamanho • Tamanho reduzido

• Melhores características térmicas: melhor dissipação de calor • Ruído reduzido

DESVANTAGENS

• Elevado custo de construção • Controlo complexo e caro • Necessário um controlador elétrico para manter o motor a correr que

pode ser mais caro que o próprio motor [30]

1 Um sensor Hall ou sensor de efeito de Hall é um dispositivo, que quando exposto a um campo magnético varia a sua tensão de saída. [31] 2 Momento de uma força


3.2.2.3.Posicionamento do motor

MOTOR CENTRAL

Com o motor central, a bicicleta fica com o seu peso melhor distribuído e equilibrado, o que faz com que se tenha uma condução uniforme e equilibrada.

MOTOR TRASEIRO

Um motor traseiro representa sempre condução desportiva. Seja na estrada ou fora dela, a transmissão direta da potência à roda traseira, faz com que o ciclista sinta esse poder instantaneamente.

MOTOR DIANTEIRO

O motor dianteiro é uma solução também interessante, económica e funcional. Assumindo que a bateria está localizada na parte traseira da bicicleta, obtém-se uma melhor distribuição do peso. Além disso, a bicicleta passa a ser uma unidade de duas rodas motrizes (roda traseira pedalar e assistência do motor da roda dianteira). Estas bicicletas são melhores para uso em superfície molhada pois a bicicleta ganha mais aderência. [32]

3.3. Habilitação legal para condução Segundo o artigo 112 do código da estrada: “1 – Velocípede é o veículo, com duas ou mais rodas, acionado pelo

esforço do próprio condutor por meio de pedais ou dispositivos análogos. 2 – Velocípede com motor é o velocípede equipado com motor auxiliar

elétrico com potência máxima contínua de 0,25 kW, cuja alimentação é reduzida progressivamente com o aumento da velocidade e interrompida se atingir a velocidade de 25 km/h, ou antes, se o ciclista deixar de pedalar.

3 – Para efeitos do presente Código, os velocípedes com motor e as trotinetas com motor são equiparados a velocípedes.” [12]

Como tal, a legislação aplicada a este tipo de veículos é igual á aplicada ás bicicletas normais, desde que estas não possuam um motor elétrico com potência máxima superior a 0,25kW.

Figura 18 – Motor elétrico com escovas vs Motor elétrico sem escovas


Conclusão

Concluído o trabalho, o grupo apurou que a bicicleta elétrica surge como a solução intermédia entre a bicicleta tradicional e o motociclo. Deste modo, este novo veículo foi produzido com o intuito de agrupar as vantagens dos outros dois meios de transporte e, em simultâneo, eliminar as suas desvantagens.

Por um lado, e positivamente, pode-se destacar o facto de não ser necessária qualquer habilitação especial para condução (vantagem da bicicleta tradicional) e o facto da bicicleta elétrica ser movida a motor (vantagem do motociclo), o que atenua o cansaço derivado do pedalar e, consequentemente, permite alcançar velocidades mais elevadas do que a bicicleta tradicional.

Para além disto, a bicicleta elétrica tem uma pegada ambiental significativamente inferior à dos motociclos, visto que, existe a possibilidade da força motriz ser humana. Em acréscimo, este veículo tem um custo menor do que o motociclo. Pelo lado negativo, a bicicleta elétrica apresenta, apenas, um aspeto: quando é necessário pedalar (por exemplo, caso haja uma avaria no motor), o esforço exercido deverá ser elevado, devido ao seu peso acrescido, provocado pelo componente auxiliar.


Referências FIGURAS: Figura de Capa acedido a 09/10/2016 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/Cycling_in_Amsterdam_2010-1.JPG Figura 1 acedido a 13/10/2016 https://herberttiemens.wordpress.com/2013/11/12/how-many-bicycles-do-the-dutch-own/ Figura 2 - acedido a 13/10/2016 https://pixabay.com/static/uploads/photo/2016/03/27/19/19/bicycle-1283785_960_720.jpg Figura 3.1 - acedido a 13/10/2016 https://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwim-43ByIDQAhVLuhQKHc1gCXQQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.shutterstock.com%2Fsearch%2Ffoldable%2Bbicycle&psig=AFQjCNHOiwhdPRUeUGAKS3fqEatLz6YHeg&ust=1477849487786975 Figura 3.2 - acedido a 13/10/2016 https://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiBnovuyIDQAhWJvhQKHSLrCH0QjRwIBw&url=https%3A%2F%2Fjanheine.wordpress.com%2F2012%2F01%2F30%2Fthe-downsides-of-wide-tires%2F&psig=AFQjCNHOiwhdPRUeUGAKS3fqEatLz6YHeg&ust=1477849487786975 Figura 4 - acedido a 10/10/2016 http://www.choosemybicycle.com/static/images/cktips/800x478xDerailleur_Bicycle_Drivetrain.jpg.pagespeed.ic.rxvUNA_h3w.jpg

Figura 5 - acedido a 10/10/2016 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Hydraylic_disc_brake_diagram.jpg Figura 6 - acedido a 11/10/2016 http://www.avt.bike/images/ChrisKing/Headsets/Chris-King-headset-parts-exploded-view-InSet5-Black.jpg


Figura 7 – acedido a 21/10/2016 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Detail_Sylvester_H_Roper_Died_in_the_Saddle_Boston_Daily_Globe_2_June_1896.png Figura 8 - acedido a 11/10/2016 https://www.carrodegaragem.com/quais-sao-principais-partes-motor-carro/ Figura 9 - acedido a 11/10/2016 http://www.andardemoto.pt/motos-novas/b/suzuki/ Figura 10 - acedido a 09/10/2016 https://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiphbP8tszPAhWBuhoKHUnpA60QjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fttmax.zikforum.com%2Ft229-datas-da-historia-do-automovel-english&bvm=bv.135258522,d.ZGg&psig=AFQjCNEYpj77CEvIiviDhZO59xYvrSt-5A&ust=1476058055981262 Figura 11 - acedido a 09/10/2016 https://patentimages.storage.googleapis.com/pages/US552271-0.png Figura 12 - acedido a 09/10/2016 https://ebikepowertrainefficiency.files.wordpress.com/2013/12/figure4_mathew-j-steffens.png?w=300&h=254 Figura 13 - acedido a 09/10/2016 https://ebikepowertrainefficiency.files.wordpress.com/2013/12/figure5_john-schnepf.png Figura 14 - acedido a 09/10/2016 https://ebikepowertrainefficiency.files.wordpress.com/2013/12/figure6_a-wood-jr.png?w=300&h=209 Figura 15 - acedido a 09/10/2016 https://ebikepowertrainefficiency.files.wordpress.com/2013/12/figure2_hosea-w-libbey.png?w=300&h=207 Figura 16 - acedido a 09/10/2016 http://www.thinkrc.com/faq/images/brushed-brushless.jpg Figura 17 - acedido a 09/10/2016 http://blogbringit.com.br/wp-content/uploads/2012/01/4-Acumulador-de-Chumbo.jpg


Figura 18 - acedido a 09/10/2016 http://s3.static.brasilescola.uol.com.br/img/2012/10/bateria-de-ion-litio.jpg Gráfico:

Gráfico 1 acedido a 13/10/2016 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leonardo_Folio_133v_Bicycle.jpg Texto: [1] Tudo Sobre Rodas, 27/07/2004, "A História da Bicicleta". Acedido a 08/10/2016 http://www.tudosobrerodas.pt/tsr/outros-temas/1000003919-a-historia-da-bicicleta/ [2] Bellis, Mary, "History of the Bicycle". Acedido a 11/10/2016 http://inventors.about.com/od/bstartinventions/a/History-Of-The-Bicycle.htm [3] Escola da Bicicleta, "A História da Biciceta no Mundo". Acedido a 08/10/2016 http://www.escoladebicicleta.com.br/historiadabicicleta.html [4] Goodyear, Sarah, 30/04/2013, "The World's Top 20 Cycling Cities". Acedido a 12/10/2016 http://www.citylab.com/commute/2013/04/worlds-top-20-cycling-cities/5442/ [5] Silva, Ana Dulce de Meneses Machado, André Duarte Barros Lopes Ferreira, Mariana Inês Moura Costa, Sofia Alexandra Chaves Abreu, Abril 2014, "Análise Estrutural do Quadro de uma Bicicleta". Acedido a 11/10/2016 http://estudomec.info/files/SPT_Analise_Quadros_Bicicletas.pdf [6] Via Pedal, 09/04/2012, "Como é fabricado um quadro de bicicleta em fibra de carbono?". Acedido a 11/10/2016 https://www.youtube.com/watch?v=4a5bdX1muxk [7] Brownwood Cycling, 11/02/2013, "Trek carbon bicycles - the manufacturing". Acedido a 11/10/2016 https://www.youtube.com/watch?v=tT4yS5wTkY0


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[26] Laboratório de Química do Estado Sólido “Bateria de Thomas Edison volta a interessar os cientistas.”. Acedido a 10/10/2016 http://www.lqes.iqm.unicamp.br/canal_cientifico/lqes_news/lqes_news_cit/lqes_news_2012/lqes_news_novidades_1646.html [27] Bocchi N., Ferracin L.C., Biaggio S.R., maio 2000 “Pilhas e Baterias: Funcionamento e Impacto Ambiental”. Acedido a 10/10/2016 http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc11/v11a01.pdf [28] DERYCKE P., BEDA C., FÉO R., 2012 “Especial Bicicleta Elétrica”. Acedido a 10/10/2016 http://www.revistabicicleta.com.br/bicicleta.php?&id=2351 [29] VENTURA G., FILOLHAIS M., FIOLHAIS C., PAIVA J., FERREIRA A.J., 11F - FÍSICA E QUIMICA A, Física 11º ano, 1ª edição, Lisboa: Texto Editora, 2014 “Ondas magnéticas e comunicação” [30] Think RC “Brushed vs Brushless Motors”. Acedido a 11/10/2016 http://www.thinkrc.com/faq/brushless-motors.php CORRAL, LUCAS, 2005“Como funciona um motor elétrico”. Acedido a 11/10/2016 http://www.vix.com/pt/bbr/68/como-funciona-um-motor-eletrico OLIVEIRA, JOÃO GABRIEL “Materiais usados na construção de motores eléctricos”, Faculdade de Engenharia Pontefícia Católica do Rio Grande do Sul http://www.motoreletrico.net/upload/materiais_motores.pdf [31] “O que é um Sensor de Efeito Hall”. Acedido a 11/10/2016 http://blog.novaeletronica.com.br/o-que-e-um-sensor-de-efeito-hall/ [32] DOUROBIKE “TIPOS DE MOTOR”. Acedido a 10/10/2016 http://www.dourobike.com/tipos-de-motor/


Anexos

Anexo 1 – Artigos da Lei n.º72/2013 da Assembleia da República Artigo 1.º — Definições legais Para os efeitos do disposto no presente Código e legislação complementar, os termos seguintes têm o significado que lhes é atribuído neste artigo:

q) ‘Utilizadores vulneráveis’ — peões e velocípedes, em particular, crianças, idosos, gravidas, pessoas com mobilidade reduzida ou pessoas com deficiência.

Artigo 14.º-A — Rotundas 2 - Os condutores de veículos de tração animal ou de animais, de velocípedes e de automóveis pesados, podem ocupar a via de trânsito mais à direita, sem prejuízo do dever de facultar a saída aos condutores que circulem nos termos da alínea c) do n.º 1.

Artigo 17.º - Bermas e Passeios 2 — Sem prejuízo do disposto no número anterior, os velocípedes podem circular nas bermas fora das situações previstas, desde que não ponham em perigo ou perturbem os peões que nelas circulem.

3 — Os velocípedes conduzidos por crianças até 10 anos podem circular nos passeios, desde que não ponham em perigo ou perturbem os peões.

Artigo 32.º — Cedência de passagem a certos veículos 3 - Os condutores devem ceder passagem aos velocípedes que atravessem as faixas de rodagem nas passagens assinaladas.

Artigo 38.º — Realização da manobra 2 - O condutor deve, especialmente, certificar-se de que:


e) Na ultrapassagem de velocípedes ou à passagem de peões que circulem ou se encontrem na berma, guarda a distância lateral mínima de 1,5 m e abranda a velocidade.

Artigo 72.º — Autoestradas 1 - Nas autoestradas e respetivos acessos, quando devidamente sinalizados, é proibido o trânsito de peões, animais, veículos de tração animal, velocípedes, ciclomotores, motociclos e triciclos de cilindrada não superior a 50 cm3, quadriciclos, veículos agrícolas, comboios turísticos, bem como de veículos ou conjuntos de veículos insuscetíveis de atingir em patamar velocidade superior a 60 km/h ou aos quais tenha sido fixada velocidade máxima igual ou inferior àquele valor. Artigo 78.º — Pistas especiais 1 - Quando existam pistas especialmente destinadas a animais ou veículos de certas espécies, o trânsito destes deve fazer-se preferencialmente por aquelas pistas. 3 - Nas pistas destinadas a velocípedes, é proibido o trânsito daqueles que tiverem mais de duas rodas não dispostas em linha ou que atrelem reboque, exceto se o conjunto não exceder a largura de 1 m. Artigo 82.º — Utilização de dispositivos de segurança 5 - Os condutores e passageiros de velocípedes com motor e os condutores de trotinetas com motor e de dispositivos de circulação com motor elétrico, autoequilibrados e automotores ou de outros meios de circulação análogos devem proteger a cabeça usando capacete devidamente ajustado e apertado. Artigo 85.º — Documentos de que o condutor deve ser portador 3 - Tratando-se de velocípede ou de veículo de tração animal, o respetivo condutor deve ser portador de documento legal de identificação pessoal. Artigo 90.º — Regras de condução 1 - Sem prejuízo do disposto no n.º 2, os condutores de motociclos, ciclomotores ou velocípedes não podem:

a) Conduzir com as mãos fora do guiador, salvo para assinalar qualquer manobra;

b) Seguir com os pés fora dos pedais ou apoios; c) Fazer-se rebocar;


d) Levantar a roda da frente ou de trás no arranque ou em circulação;

e) Seguir a par, salvo se transitarem em pista especial e não causarem perigo ou embaraço para o trânsito.

2 - Os velocípedes podem circular paralelamente numa via, exceto em vias com reduzida visibilidade ou sempre que exista intensidade de trânsito, desde que não circulem em paralelo mais que dois velocípedes e tal não cause perigo ou embaraço ao trânsito. 3 - Os condutores de velocípedes devem transitar pelo lado direito da via de trânsito, conservando das bermas ou passeios uma distância suficiente que permita evitar acidentes.

Artigo 91.º — Transporte de passageiros 2 - Os velocípedes só podem transportar o respetivo condutor, salvo se: a) Forem dotados de mais de um par de pedais capaz de acionar o veículo em simultâneo, caso em que o número máximo de pessoas a transportar corresponde ao número de pares de pedais e em que cada pessoa transportada deve ter a possibilidade de acionar em exclusivo um par de pedais;

b) Forem concebidos, por construção, com assentos para passageiros, caso em que, além do condutor, podem transportar um ou dois passageiros, consoante o número daqueles assentos;

c) Se tratar do transporte de crianças com idade inferior a 7 anos, em dispositivos especialmente adaptados para o efeito.

3 - Nos velocípedes a que se refere a alínea b) do número anterior, deve ser garantida proteção eficaz das mãos, dos pés e das costas dos passageiros. Artigo 92.º — Transporte de carga 1 - O transporte de carga em motociclo, triciclo, quadriciclo, ciclomotor ou velocípede só pode fazer-se em reboque ou caixa de carga. Artigo 93.º — Utilização das luzes 3 - Sempre que, nos termos do artigo 61.º, seja obrigatório o uso de dispositivo de iluminação, os velocípedes só podem circular com utilização dos dispositivos que, para o efeito, forem fixados em regulamento. Artigo 94.º — Avaria nas luzes 2 - Em caso de avaria nas luzes, os velocípedes devem ser conduzidos à mão. Artigo 104.º — Equiparação


É equiparado ao trânsito de peões: b) A condução à mão de velocípedes de duas rodas sem carro

atrelado e de carros de crianças ou de pessoas com deficiência; c) A condução de velocípedes por crianças até 10 anos, nos termos do n.º 3 do artigo 17.º;

Artigo 112.º — Velocípedes 1 - Velocípede é o veículo com duas ou mais rodas acionado pelo esforço do próprio condutor por meio de pedais ou dispositivos análogos. 2 - Velocípede com motor é o velocípede equipado com motor auxiliar com potência máxima contínua de 0,25 kW, cuja alimentação é reduzida progressivamente com o aumento da velocidade e interrompida se atingir a velocidade de 25 km/h, ou antes, se o condutor deixar de pedalar. 3 - Para efeitos do presente Código, os velocípedes com motor, as trotinetas com motor, bem como os dispositivos de circulação com motor elétrico, autoequilibrados e automotores ou outros meios de circulação análogos com motor são equiparados a velocípedes. Artigo 113.º — Reboque de veículos de duas rodas e carro lateral 1 - Os motociclos, triciclos, quadriciclos, ciclomotores e velocípedes podem atrelar, à retaguarda, um reboque de um eixo destinado ao transporte de carga. 2 - Os velocípedes podem atrelar, à retaguarda, um reboque de um eixo especialmente destinado ao transporte de passageiros e devidamente homologado. 3 - Os velocípedes podem ainda ser equipados com uma cadeira especialmente concebida e homologada para o transporte de crianças.

Artigo 121.º — Habilitação legal para conduzir 6 - A condução, na via pública de velocípedes e de veículos a eles equiparados, está dispensada da titularidade de licença de condução. (Lei n.º 72/2013 de 3 de setembro Décima terceira alteração ao Código da Estrada, aprovado pelo Decreto-Lei n.º 114/94, de 3 de maio, e primeira alteração ao Decreto-Lei n.º 44/2005, de 23 de fevereiro) [12]

Engenharia Mecânica e os Transportes – Mobilidade...

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