caros amigos  mais uma vez estamos juntos para falar sobre os freios  confira a primeira parte do especial aqui   porem hoje iremos muito alem da segurança  um conjunto de freios bem projetado permitira que um bom piloto freie mais tarde e mais que isso  mantenha a consistencia das frenagens durante a prova  sem que haja perda na dirigibilidade  hoje nos vamos entender como dimensionar o sistema  quais as forças atuantes e como realizar as melhores escolhas para os nossos projetos     requisitos de projeto [caption id= attachment_233022  align= aligncenter  width= 960 ] navigation[/caption]  para que possamos ir a um local desconhecido  precisamos de referencias  seja um endereço  um par de coordenadas geograficas ou mesmo um roteiro a seguir  a partir dai traçamos o nosso caminho no mapa  o mesmo acontece aqui  precisamos de informaçoes basicas sobre o veiculo para iniciarmos os calculos     massa do veiculo;   posiçao horizontal do centro de gravidade;   altura do centro de gravidade  leia aqui ;   dimensoes de pneus e rodas;   velocidade maxima pretendida;   uso previsto    padroes ou metas a serem alcançados  estes dados nos darao referenciais para o calculo da transferencia de peso no momento da frenagem e a consequente carga aplicada sobre cada eixo     entao antes de começar qualquer calculo do sistema de freios nos precisamos saber qual o coeficiente de adesao dos pneus antes deles começarem a derrapar  para estudos de engenharia aplicada  legislaçoes e desenvolvimento de pneus ha diversas equaçoes que trazem a fidelidade necessaria  mas o nosso caso de estudo  um texto tecnico introdutorio  nao pede esse nivel de precisao  neste caso utilizaremos uma tabela de aproximaçao para o coeficiente de adesao dinamico  quando o pneu nao esta sendo arrastado       com essas informaçoes vamos a um exemplo  ze do breque resolveu montar um ka 2005 para se divertir  como ele sempre faz a tarefa de casa o ze fez todas as mediçoes da lasanha  e anotou a seguinte ficha     massa total  893 kg   entre eixos  2448 mm   altura do centro de gravidade  663 mm   posiçao horizontal do centro de gravidade  832 3 mm / 1615 7 mm   dimensoes das rodas  15  x 6 5    dados dos pneus  205 / 565 r15 pista    transferencia de peso longitudinal   quando nao ha força de aceleraçao  positiva ou negativa  atuando sobre o veiculo a transferencia de peso nao existe  entao a carga sobre cada eixo vai depender da distribuiçao de massa  vamos calcular a carga de cada eixo para termos a base para as etapas seguintes       o limite de desaceleraçao de qualquer veiculo fica entre o limite de adesao dos pneus e o limite de transferencia de peso  aquele que apresentar o menor valor sera o limiar de escorregamento dos pneus     durante uma frenagem em linha reta  a quantidade de peso transferida do eixo traseiro para o dianteiro depende desaceleraçao provocada  a maxima transferencia acontece quando alcançamos o limite de desaceleraçao     com a maxima transferencia de peso nos podemos encontrar a carga aplicada a cada eixo e os respectivos limites de aderencia       com o uso de pneus slick o limite de desaceleraçao passou a ser o limite de transferencia de peso do veiculo  nessa condiçao todo o peso se concentraria no eixo dianteiro tornando a traseira instavel  entao e necessario redistribuir a força entre os eixos de modo a manter a maxima capacidade de frenagem  mas com uma menor transferencia de peso  para recalcular as cargas nos utilizamos a seguinte equaçao de equilibrio     agora podemos definir as novas cargas sobre os eixos dianteiro e traseiro a partir dos novos limites de aderencia     ergonomia da frenagem e pedais de competiçao  https //www youtube com/watch v=lgk1p3 3kgy  por questoes de segurança estudos definiram que  num carro de rua  a força maxima que deve ser exercida pelo motorista sobre o pedal do freio deve estar entre 445 e 823 newtons  mas quando tratamos de carros de competiçao valores entre 850 e 1400 newtons sao esperados  principalmente levando em conta que para estas maquinas  normalmente nao ha servo assistencia devido a divisao dos circuitos de freios  falaremos sobre este assunto mais adiante    alem do esforço maximo realizavel  a distancia de deslocamento do pedal deve ser controlada para que as reaçoes sejam curtas  o curso maximo percorrido pelo embolo do cilindro mestre  e seu eixo consequentemente  deve ser de 30 mm  enquanto o curso admissivel para que o sistema alcance a pressao maxima fica entre 10 e 12 mm  entao a depender do fator de multiplicaçao do pedal o curso pode chegar a quase 200 mm   este fator de multiplicaçao se deve pela alavanca formada pelo pedal  que tem o intuito de amplificar a força exercida pelo motorista  por exemplo  se o pedal tem razao de 4 1 e o motorista aplica uma força de 500 n  a força aplicada ao eixo do cilindro mestre sera de 2000 n  sistemas de frenagem que possuem servo assistencia normalmente apresentam relaçoes de 4 1 e 5 1 e aqueles que nao tem esse artificio se utilizam de relaçao entre 5 1 e 7 1    quando falamos de pedais voltados para competiçao  ha algumas diferenças construtivas  uma das mais importantes e a capacidade de ajuste da distribuiçao de frenagem entre os eixos atraves de um dispositivo chamado barra de balanço de freio  a barra e ligada a dois cilindros mestre  cada um deles comanda um eixo      quando a barra e girada ela se desloca no fulcro  aumentando seu comprimento relativo a um dos cilindros  entao pelo principio de arquimedes  aquele da alavanca  a distribuiçao da força aplicada muda  entao como num pe de cabra a parte mais longa da alavanca aplica uma quantidade de força menor que a parte mais curta  entao podemos definir a força aplicada a cada cilindro atraves das equaçoes       dimensionamento dos discos e pinças e ergonomia   com os valores das forças de frenagem definidos nos podemos iniciar o dimensionamento dos discos e pinças  mas antes de rabiscar qualquer equaçao  busque por catalogos dos fabricantes  tenha em maos as dimensoes dos discos originais para referencia  verifique a necessidade de modificaçao dos suportes das piças  voce provavelmente vai precisar fazer isso  e claro  se voce e iniciante no assunto  procure um profissional gabaritado  abaixo temos uma tabela para referencia dos diametros maximos de discos para cada diametro de roda  por razoes obvias eu coloquei apenas as dimensoes mais comuns no nosso pais     os discos de freio sao solidarios ao movimento dos eixos  entao quando a força de frenagem e aplicada contra os discos e gerado um torque  vetor de força aplicada em rotaçao   entao este torque tem relaçao direta com o raio do disco de freio  ou seja  quanto maior o disco maior o torque aplicado ao eixo de rotaçao  mas ha limites nesse sentido  alem das questoes de dimensionamento a inercia de uma massa rotativa muito grande ira prejudicar as frenagens e aceleraçoes  por isso procure sempre o equilibrio nas suas escolhas     o diametro do pneu tem relaçao inversa a força de frenagem  pois a força de adesao gerada pela area de contato do pneu com a superficie esta distante do ponto de aplicaçao da força de frenagem  entao quanto maior o raio do pneu menor sera a carga aplicada sobre o eixo  outro fator de influencia e o coeficiente de atrito das pastilhas  ja falamos sobre caracteristicas das pastilhas aqui  sendo os raios e o coeficiente de atrito fatores estaticos  o unico fator que fara a carga sobre os eixos variar e a força aplicada as pastinhas      convertendo as unidades temos mais de tres toneladas de força aplicada  a primeira vista esse numero pode parecer bem estranho e ate improvavel  mas vamos fazer alguns calculos para vermos qual a quantidade de força que deve ser aplicada ao pedal  primeiro determinamos os fatores fixos da equaçao  escolhemos um disco de 278 mm de diametro  45 mm de pista e raio efetivo de 118 4 mm   para as pastilhas a escolha ficou com um composto de coeficiente de atrito 0 63 e temperatura de operaçao 380°c e 20 mm de espessura maxima de desgaste  as pinças possuem quatro pistoes de 26 e 30 mm e area total de 2475 mm²  0 002475 m²   com estes dados em maos vamos fazer uma serie de calculos para descobrir quanta força deve ser aplicada ao pedal para alcançarmos a maxima desaceleraçao       se as pastilhas exercem uma força de 33707 4 newtons e a area para a aplicaçao desta e de 0 002475 m²  a força exercida pelos pistoes e resultado da pressao do sistema hidraulico  entao       a pressao do circuito dianteiro e gerada pelo cilindro mestre  que e acionado pelo usuario atraves do pedal de freio  por questoes de segurança vamos determinar que a força maxima realizada pelo motorista sera de 870 newtons  o pedal tem fator de multiplicaçao de 6 1  entao a força atuante sobre o cilindro e de 5220 n  utilizando a equaçao da pressao temos       com a area em maos podemos calcular o volume deslocado pelo cilindro e comparar com o volume necessario para que o sistema mantenha sua capacidade maxima ate o limite de desgaste das pastilhas  como vimos acima  o curso do embolo do cilindro mestre deve ser limitado a 30 mm  0 03 m   como o volume de um cilindro e resultado da area da sua base multiplicada pela altura  entao       com o valor de referencia nos devemos buscar no catalogo as medidas mais proximas  lembrando que esta preferencialmente nao deve ser menor que o valor calculado  pois isto implica num aumento da força a ser aplicada pelo motorista  encontramos um cilindro com 20 64 mm de diametro       o volume de fluido hidraulico necessario para deslocar os pistoes ate o limite de desgaste das pastilhas e fornecido pelo reservatorio  entao precisamos calcular o volume necessario para que as pastilhas cheguem ao seu limite e nao haja uma  pane seca  no sistema  devemos levar em conta a area total das duas pinças  ou seja  quatro vezes a area que usamos como referencia       da mesma forma que antes  nos devemos buscar no catalogo um reservatorio com capacidade maior que a calculada  preferencialmente com 20% ou mais de volume para evitar a cavitaçao durante as frenagens mais fortes     essa mesma sequencia deve ser usada para dimensionarmos o sistema de freios traseiro  mas devemos levar em conta que a força aplicada ao pedal e a mesma  porem a força de frenagem a ser aplicada deve ser a anteriormente calculada para este eixo     numero de pistoes e localizaçao das pinças   quando nao conhecemos bem o assunto e normal imaginar que uma pinça com uma quantidade maior de pistoes pode gerar uma força de frenagem maior  bem  como vimos acima  o fator de maior influencia para a frenagem e a força exercida sobre o pedal  a funçao das pinças de multiplos pistoes e permitir que a força seja distribuida de forma mais equilibrada   durante a frenagem existe uma tendencia natural de que as pastilhas se inclinem em direçao ao sentido de rotaçao do disco  se a força aplicada as pastilhas nao compensar esta tendencia nos teremos um desgaste angular e prematuro do material de atrito  alem de uma distribuiçao heterogenea da temperatura pelo disco e pastilha     para evitar estas situaçoes os fabricantes buscam diversas soluçoes de projeto  uma soluçao comum e a utilizaçao de pistoes deslocados do centro da pinça  isso gera uma assimetria na aplicaçao da força o que se contrapoe a tendencia de inclinaçao das pastilhas  sistemas teves hammerhead realizam a mesma funçao utilizando prolongamentos dos suportes como limitadores de movimento   porem quando falamos de alta performance estas soluçoes se mostraram pouco eficazes  pois acabavam por reduzir a força efetivamente aplicada no limiar de frenagem  foi entao que os projetistas decidiram pela aplicaçao nao uniforme da força atraves de pistoes de diferentes diametros     a ideia e simples  se a pressao aplicada aos pistoes e igual  a forma exercida por eles sera diretamente proporcional a suas respectivas areas  por esse motivo temos pinças de multiplos pistoes com tamanhos diferentes  os pistoes tem diametro crescente no sentido de rotaçao do disco  por isso pinças com multiplos pistoes possuem posiçao a ser instalada  outra questao que determina a posiçao de instalaçao das pinças e o ponto de sangria  que deve sempre estar na posiçao mais alta  pois assim e garantido que nao haverao bolhas dentro das camaras     falando em posiçao  voces ja repararam que as pinças variam de posiçao de acordo com o tipo de veiculo que observamos  na foto acima a diferença de posiçao e clara  isso se deve a necessidade de um melhor posicionamento da massa nao suspensa e do centro de gravidade  com o tempo os projetistas perceberam que manter essa massa mais proxima do centro e o mais baixa possivel ajuda sensivelmente na dirigibilidade e reaçoes do veiculo  em casos extremos como na f1 as pinças sao posicionadas o mais baixo possivel  entao se voce estiver montando um projeto e a geometria da sua posiçao permitir  mantenha as pinças  para dentro  do eixo e o mais baixo que voce puder     monitoramento de temperatura   ok  sabemos que as pastilhas e os discos possuem uma temperatura ideal de operaçao  mas como saber se voce esta realmente operando na faixa correta  sera que passou do ponto  ou nem chegou la  imagine uma situaçao dessas numa equipe de corrida  onde todos os dados possiveis fazem diferença  como a necessidade e a mae da maioria das invençoes  os engenheiros foram buscar nas industrias a soluçao  entao os discos passaram a receber faixas de tinta termo sensivel  a cor tinta muda em uma temperatura especifica  e mesmo que ela se resfrie depois  nao volta a cor anterior  com isso basta aplicar tintas com tres temperaturas sets diferentes  uma abaixo do ideal  uma muito proxima e outra acima  para monitorar se o piloto esta levando os freios ao ponto otimo  passando do limite ou nao chega nem perto     mas como no mundo dos esportes a motor ninguem se sente satisfeito com o que tem  os engenheiros queriam mais precisao nas informaçoes  com isso foram criados adesivos termo sensiveis com uma barra de indicaçao  assim uma informaçao mais detalhada pode ser lida ao final de cada sessao      ao final da sessao  ai estava o problema    um engenheiro que se preze quer a informaçao na hora  ao vivo  em cores e alta resoluçao  nao estamos falando de pixels por polegada  mas sim de amostras de sinal por segundo  assim ele pode chamar a atençao do piloto pelo radio  ouvir uma resposta no melhor estilo do raikkonen   entao as equipes passaram a utilizar sensores de infravermelho para monitorar os freios em tempo real     sera que cabe    depois de todo esse trabalho de dimensionar  escolher entre as inumeras opçoes dos catalogos  guardar seu rico dinheirinho e torcer pro pessoal do buraco negro de curitiba liberar sua encomenda  voce vai instalar as piças na sua lasanha e descobre que as rodas  que voce comprou antecipadamente  nao se dao bem com o sistema que voce escolheu  para que isso nao aconteça com voce jovem  o flatout traz um guia ilustrado que vai te safar dessa onça   passo 1  se voce ja tem as rodas  faças as mediçoes do espaço disponivel na parte traseira da roda     passo 2  com as dimensoes na cachola verifique as medidas que constam no manual e desenhe um esboço  alguns fabricantes disponibilizam estes rascunhos nos seus sites     passo 3  coloque o esboço sobre o assentamento do cubo e verifique o espaço livre na roda  veja se ha pelo menos 3 mm de distancia no ponto mais proximo     se deu tudo certo  monte seu conjunto e seja feliz  mas se houver interferencia  voce pode optar por outro conjunto  um chapeu mais concavo  rodas com offset diferente ou mesmo espaçadores     carbono ceramica e os novos limiares para os freios   com certeza voce ja viu videos  fotos e textos sobre os discos de carbono ceramica  eles estao nos carros que habitam nossos sonhos e nas categorias de ponta dos esportes a motor  esse material começou a ser usado na aviaçao em 1969 com o concorde  no mundo das quatro rodas esses freios apareceram dez anos depois com a brabham na f1 e finalmente em 2001 a porsche foi a primeira fabricante a aplica los num carro de produçao   as vantagens desse tipo de sistema ficam por conta do seu baixo peso  ate 70% inferior aos discos de aço   grande resistencia ao desgaste e principalmente a potencia de frenagem que pode ser gerada e sua capacidade de gerenciamento de calor  as desvantagens ficam por conta do custo e do feedback menor em relaçao aos discos de aço     na f1 a evoluçao trouxe a evoluçao para discos de puro carbono  operando entre 350 °c e 1000 °c com peso de apenas 1 5 kg  o grande desafio neste caso e a refrigeraçao dos discos  os engenheiros descobriram que pequenos canais permitem uma melhor refrigeraçao para esse tipo de material  sao cercar de 1200 canais que geram um grande fluxo de ar atraves do disco mantendo um bom controle de temperatura     por aqui nos encerramos o papo de hoje  espero ter ajudado a esclarecer algumas duvidas e criado outras  no nosso proximo papo vamos tratar das unicas coisas que mantem o contato com o solo em qualquer carro  os pneus  lembram daquele famoso logo da pirelli   potencia nao e nada sem controle   pois e  vamos fazer um passeio atraves dessa filosofia  ate la