Engenharia da Motocicleta

Já escrevi sobre vários livros que falam das motocicletas: manutenção, viagens e planejamento. Falei até sobre alguns livros que descrevem as motocicletas. Mas faltava comentar os livros de engenharia, que analisam as máquinas. Para isso é preciso entrar um pouco na engenharia, conhecendo os modelos e métodos matemáticos que permitem quantificar o que acontece em uma motocicleta.

Existe uma diferença muito grande entre descrição e análise. Um coisa é falar: o pistão desce aqui, gira o virabrequim etc etc. Outra coisa completamente diferente é calcular as dimensões de uma biela ou como deve ser a geometria do virabrequim de forma que fique balanceado.

Há vários aspectos técnicos em uma motocicleta: mecanismos, eletrônica, combustão, lubrificação, ciclística, aerodinâmica etc. Embora existam vários livros sobre engenharia automotiva, não é muito fácil encontrar livros específicos sobre motocicletas. Por isso é preciso juntar várias disciplinas diferentes.

A parte da ciclística da motocicleta é tratada em dois livros: Motorcycle Dynamics, de Vittore Cossalter e Motorcycle Design and Technology, de Gaetano Cocco. O primeiro é mais acadêmico, com uma análise um pouco mais aprofundada. Já o segundo, escrito por um engenheiro da Aprillia, é mais acessível. Um terceiro livro bem interessante, mas que não é de engenharia, é o The Grand Prix Motorcycle: The Official Technical History, de Kevin Cameron, que conta a evolução das motocicletas de competição.

Os mecanismos podem ser vistos sob três aspectos diferentes: dinâmica, resistência dos materiais e fabricação. Primeiro propõe-se um mecanismo que faça o movimento requerido. Por exemplo, transformar o movimento alternativo dos pistões em um movimento rotativo do eixo através do mecanismo de biela e virabrequim. Uma vez proposto o mecanismo, estudam-se as forças atuantes sobre ele e o seu movimento. Dois livros bem diferentes tratam do assunto: Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook, de Neil Sclater and Nicholas Chironis, que descreve milhares de mecanismos de sucesso e Kinematics and Dynamics of Machines, de George H. Martin, que apresenta os modelos físicos e os métodos matemáticos necessários para calcular as forças às quais os mecanismos estão submetidos. Calculadas as forças, é preciso determinar a deformação da peça e a distribuição de tensões, para verificar se o mecanismo realmente vai realizar o seu objetivo. Quem cuida disso é a área de Mecânica dos Sólidos. Os livros Projeto de Maquinas: uma Abordagem Integrada, de Robert L Norton e Fundamentos do Projeto de Componentes de Máquinas, de Juvinall e Marshek, aplicam essas técnicas diretamente no projeto de máquinas. Finalmente, o livro Manufacturing Engineering and Technology, de Serope Kalpakjian e Steven R. Schmid, trata dos processos de fabricação (usinagem, soldagem e fundição) usados para cada tipo de peça.

Não domino a parte eletrônica, então consulto apenas livros técnicos. Um livro muito acessível é Practical Electronics for Inventors, de Paul Scherz. Neste livro, o autor apresenta de forma bem clara a função de cada tipo de componente eletrônico, sempre fazendo analogia com um sistema hidráulico. Isso é muito prático para engenheiros mecânicos. Já o livro Schaums Outline of Basic Eletricity, de Milton Gussow, embora árido, é bastante útil para o cálculo de circuitos elétricos, impedâncias, geradores e medições de grandezas elétricas.

Sobre motores, com ênfase na combustão, há uma série de livros. Os mais clássicos são: Internal Combustion Engine in Theory and Practice, Vol 1&2, de Charles Fayette Taylor e Internal Combustion Engine Fundamentals, de John Benjamin Heywood. O primeiro, mais antigo, explica detalhadamente os motores, mas não trata de assuntos mais modernos, como catalisadores e injeção eletrônica. Já o livro de Heywood, mais recente, é voltado para a educação de engenheiros. Não fala tanto sobre problemas reais dos motores, atendo-se mais aos modelos físicos e métodos matemáticos para a análise. Outros livro interessantes sobre o equacionamento dos motores e sistemas de controle são Introduction to Modeling and Control of Internal Combustion Engine Systems, de Lino Guzzella e Cristopher H. Onder e Vehicle Propulsion Systems: Introduction to Modeling and Optimization, de Lino Guzzella e Antonio Sciarretta. Falam sobre poluentes, escoamento em válvulas e vários tipos diferentes de modelagem. Um livro muito importante sobre veículos motores, que fala desde a escolha da melhor cilindrada até o projeto dos retentores é Vehicular Engine Design, de Kevin L. Hoag. Valeria a pena fazer um curso só com esse livro. Ainda falando de motores de combustão interna, o Advanced Engine Technology, de Heinz Heisler, detalha todos os componentes, desde as válvulas, câmaras de combustão até o escape. Esse mesmo autor escreveu um outro livro que, embora fale mais sobre carros, detalha todos os componentes de veículos automores (embreagem, suspensão etc): Advanced Vehicle Technology, de Heinz Heisler.

Uma boa apresentação dos testes de motores está em Dyno Testing and Tuging, de Harold Bettes e Bill Hancock. Uma visão mais aprofundada dos testes, com a intenção de agrupar em um só lugar todo o material de testes espalhado pela indústria, é apresentada em Engine Testing: Theory and Practice, de Michael James Plint e Tony Martyr.

Falando de combustão há vários livros interessantes, dos quais destacam-se Combustion, de J. Warnatz , U. Maas e R.W. Dibble; e An Introduction do Combustion, de Stephen R. Turns. O primeiro é mais avançado, falando de questões específicas da combustão. O segundo já é mais acadêmico, com o intuito de ensinar as principais técnicas de modelagem usadas na combustão. Há vários livros muito bons de termodinâmica, mas um em especial tem um ótimo tratamento sobre reações químicas em pistões: Advanced Thermodynamics for Engineers, de D. Winterbone. Esse livro do Winterbone não é muito detalhado na parte de ciclos, mas isso é muito bem coberto nos livros anteriores de motores que eu comentei.

Para finalizar, três livros que não são exatamente sobre motociclismo, mas dão um bom suporte. Um sobre desenho – tanto a mão livre quanto com computador -, Drafting and Design, de Clois Kickkighter e Walter C. Brown. Outro inspirador, sobre a história da engenharia: Engineering in History, de Richard Shelton Kirby. Finalmente um livro introdutório de química, muito bom para entender as tintas, corrosão, colas e muito mais: Princípios da Química, de Peter Atkins e Loreta Jones.