24Horas de Le Mans

As 24 Horas de Le Mans é uma das mais tradicionais corridas automobilísticas do mundo. A corrida é disputada na França anualmente, desde 1923.
Em 1920, o Automobile Club de l'Ouest pôs em obra a realização de uma competição cujo caráter contribuísse para a evolução do progresso técnico e favorecer o desenvolvimento do automóvel. Em 1922, o clube anuncia a criação de um novo tipo de competição na Sarthe, uma prova de resistência. Durante a prova, equipes de dois Pilotos por carro vão-se alternando dia e noite. A primeira edição, com 33 concorrentes, desenrolou-se nos dias 26 e 27 de Maio de 1923 num circuito perto da cidade de Le Mans, no departamento da Sarthe. Hoje, as 24 Horas de Le Mans têm lugar cada ano em Junho. É a mais antiga e a mais prestigiada corrida de resistência para carros desportivos e protótipos

O circuito tem uma extensão de 13,650 metros, usa parte do circuito Bugatti e é em grande parte composto por estrada nacional. As mais célebres passagens são as curvas de Tertre Rouge, Mulsanne, Arnage, Casa Branca e, principalmente, a reta de Hunaudières: extensão de 5 km onde os protótipos mantém uma velocidade de mais de 400 km/h durante um minuto. Esta porção do circuito foi dividida em três trechos graças à instalação de duas chicanes em 1990. Essa medida foi necessária porque alguns automóveis insuficientemente carregados aerodinamicamente, para poderem atingir uma maior velocidade, acabavam tendo a tendência de levantar vôo nesse trecho. Agravava ainda o fato de que, quando rodavam em velocidades próximas aos 400 km/h (o recorde estabelecido foi de 405 km/h), os pneus eram submetidos a pressões muito intensas, que os levavam a deformações extremas e ao rebentamento se não estivessem em boas condições. A situação era ainda pior visto que esse tipo de situação podia acontecer de noite e em meio a carros de GT, que rodam cerca de 100 a 150 km/h mais devagar.
O recorde de vitórias individuais por piloto é detido pelo dinamarquês Tom Kristensen, com oito sucessos, e o recorde de vitórias por construtores é detido pela Porsche, com dezesseis sucessos. O recorde da distância e a mais elevada velocidade média ao longo das 24 Horas permanece imbatido desde 1971, quando o Porsche 917K de Helmut Marko e Gijs Van Lennep percorreu 5.335 km à media de 222,304 km/h. recorde batido pelo O Audi R15 TDi em 2010, designado como carro #9, completou um total de 397 voltas, cobrindo uma distância de 5,410.713km, quebrando o anterior recorde fixado em 1971 pelo Dr. Helmut Marko e Gijs van Lennep ao volante do Porsche 917, com 5,335.313km. Nessa altura o circuito não tinha chicanes.

Nitrometano

Composto químico de fórmula CH₃NO₂ , é usado como combustível em aeromodelos e alguns carros de competição, como estabilizante para solventes clorados (ex. clorofórmio), como solvente em laboratório e precursor de outros produtos, como tampão de pH e fumigantes (cloropitrina, também usada em guerra química na 1º Guerra Mundial).
Industrialmente, é formado pela reação entre propano e ácido nítrico a 350ºC, quando também são formados nitroetano e nitropropanos, através de um mecanismo de radicais livres. Em laboratório, é formado pela reação entre um haleto de metila (por exemplo, iodeto de metila, brometo de metila) e um nitrito inorgânico, geralmente nitrito de prata e nitrito de sódio, embora em menor rendimento com este último. Uma reação mais prática envolve o cloroacetato de sódio e o nitrito de sódio, ambos solúveis em água, formando bicarbonato, cloreto de sódio e nitrometano.
Em comparação com a gasolina, possui uma queima mais lenta e menos energética, porém seu nivel de oxigenação o torna um explosivo líquido, pois o nitrometano possui 2 oxigenios para cada carbono molecular, e assim precisa de apenas 1,7 vezes a sua massa em ar para queima completa, enquanto a gasolina necessita de 14,6 vezes a mesma massa de ar para queimar completamente. Nos Estados Unidos o dragster da U.S.ARMY gera 8000hp com uma mistura densimétrica de 90% de nitrometano com 10% de metanol puro, no motor regulamentado de 500 polegadas cúbicas, se o mesmo motor fosse alimentado com a melhor gasolina, não seriam extraídos mais que 2500hp. As equipes que participam de arrancada no brasil desconhecem a mistura densimétrica e utilizam a incorreta mistura volumétrica, felizmente já existem profissionais na área de combustiveis de competição realizando suporte técnico nos maiores eventos, fornecendo tabelas termodensimétricas, aferições com densímetros, termômetros e balanças digitais, além de importar grandes remessas de nitrometano e metanol puro, começando a popularizar e desmistificar o uso do nitrometano, além de fazer o custo final se tornar mais acessivel.

Razões para andar com alcool.

Álcool x Gasolina

Como está em alta aqui a conversão de motores a gasolina para usar álcool como combustível, resolvi escrever este artigo para que se possa ter uma noção dos problemas que podem ocorrer nesta transformação. Acho que a melhor forma de fazer isto é explicar as diferenças entre os combustíveis e o que isto pode acarretar no comportamento de um motor ciclo Otto. Assim, quem quiser converter o motor pode te uma idéia dos problemas que podem ocorrer e por que eles ocorrem.

A Gasolina

A gasolina não é uma substância pura: É uma mistura de centenas de hidrocarbonetos que têm entre 3 a 12 carbonos, proveniente de uma faixa da destilação do petróleo. Há componentes mais leves e mais pesados na gasolina. Conforme o tempo passa, os mais leves se evaporam, deixando apenas os mais pesados. Por isso se diz que a gasolina "ficou velha" ou "estragou". Em aproximadamente 2 meses, a gasolina muda sua composição por causa da evaporação dos componentes leves, sobrando os mais pesados, que costumam ter octanagem menor. Por isto é que a gasolina velha pode causar "batidas de pino" no motor. Normalmente, quanto maior o número de carbonos na cadeia (mais pesada a molécula), menor é a octanagem: Por isto o querosene e outros solventes, se misturados à gasolina, fazem o motor "bater pino". Estes componentes mais pesados também têm uma vaporização mais difícil. Quando expostos ao calor em estado líquido, vão se degradando e formam a conhecida "borra" de gasolina. A gasolina vendida no Brasil tem, por lei, 22% de álcool etílico em volume na sua composição, para reduzir a emissão de poluentes. Outra coisa que não se fala (não sei por que...) é que a gasolina, por conter hidrocarbonetos aromáticos (como o benzeno) na sua composição, é cancerígena, especialmente se inalada em excesso. Com certeza não há estudos sobre isto (não "interessa" que haja...), mas a incidência de câncer entre os frentistas, que trabalham expostos aos vapores da gasolina, provavelmente é muito mais alta do que no resto da população.

O Álcool

O álcool, ao contrário da gasolina, é uma substância pura (etanol), embora seja encontrado nos postos como sendo uma mistura de 95% de etanol e 5% de água, em volume. É uma molécula cuja fórmula é C2H5OH. Por ter oxigênio na composição, a molécula ganha uma polaridade que faz com que o álcool seja líquido à temperatura ambiente (o etano, C2H6 é um gás) pela maior coesão entre as moléculas. É um combustível que não deixa borras, sendo bem mais "limpo" que a gasolina, ao contrário do que se pensava nos primeiros anos do Proálcool. Tem a desvantagem de ser mais corrosivo no estado líquido que a gasolina, o que demanda um tratamento anticorrosivo nos metais que têm contato com o álcool em sua fase líquida, normalmente através de um revestimento com um metal que não reaja com ele, como o níquel, usado para revestir o Zamak dos carburadores.


As diferenças entre os combustíveis

Poder calorífico (capacidade de gerar energia)

O álcool, por conter oxigênio na molécula, tem um poder calorífico menor que o da gasolina, uma vez que o oxigênio (34,7% do peso molecular do etanol é oxigênio) aumenta o peso molecular, mas não produz energia. Isto explica a menor km/l de um motor a álcool em relação ao mesmo motor a gasolina. O álcool hidratado (95%) produz a energia de 20,05 MJ/litro, enquanto a nossa alcoosolina (22% de álcool) produz 27,57 MJ/l. Por aí já se vê que a 1 litro de gasolina produz 37,5% mais energia do que 1 litro de álcool: Daí, em um motor com o mesmo rendimento térmico, um motor a gasolina que fizesse 10 km/l iria fazer 7,27 km/l de álcool.

Proporção estequiométrica

O álcool tem proporção estequiométrica de 8,4:1 (8,4 partes de ar para cada parte de álcool) em massa, enquanto a gasolina tem 13,5:1. Para a mesma massa de ar, é utilizado 60% a mais de massa de álcool. Em volume, é necessário mais 43% de álcool do que de gasolina. Por isto, bicos para álcool tem que ter uma vazão em torno de 50% maior do que bicos para gasolina. Uma coisa interessante que decorre disto é a seguinte: Apesar de a gasolina fornecer mais 37,5% de energia, o fato de ser necessário 43% a mais de álcool para a mistura faz com que um motor ganhe em torno de 5% de torque e potência só de passar a queimar álcool.
Octanagem

O álcool tem um maior poder antidetonante do que a gasolina. Enquanto a gasolina comum tem 85 octanas, o álcool tem o equivalente a 110 octanas. Isto significa que ele consegue suportar maior compressão sem explodir espontaneamente. Isto faz com que um motor a álcool possa ter uma taxa de compressão maior do que um motor a gasolina. Enquanto as taxas para gasolina variam entre 9 e 10,5:1, as taxas para álcool ficam entre 12 e 13,5:1. Como o rendimento térmico de um motor (rendimento térmico é quantos % da energia do combustível é transformada em movimento pelo motor) aumenta conforme aumenta sua taxa de compressão, os motores a álcool tendem a ter um rendimento térmico maior do que um motor a gasolina, compensando parte do menor poder calorífico. Assim, nosso motor não faria apenas 7,27 km/l, faria algo entre 7,5 e 8 km/l, devido ao melhor aproveitamento da energia do combustível. A velocidade da chama do álcool é menor, demandando maiores avanços de ignição.

Calor de vaporização

O álcool tem um calor de vaporização de 0,744 MJ/l, enquanto a gasolina tem 0,325MJ/l. Isto quer dizer que o álcool necessita de mais do que o dobro de energia para se vaporizar. Esta vaporização acontece dentro do coletor de admissão, nos carros carburados e com injeção monoponto. A energia para vaporizar é conseguida através do calor do motor, que também aquece o coletor. Porém, ao se vaporizar, o combustível diminui a temperatura do coletor, pois está "roubando" energia. Não é difícil concluir que o álcool "rouba" mais que o dobro de energia, diminuindo muito mais a temperatura do coletor. Se a temperatura cair muito, o combustível não se vaporiza mais e caminha em estado líquido pelo coletor, causando uma súbita falta de combustível na mistura, fazendo o motor falhar. Para evitar isto, faz-se passar água do radiador pelo
coletor de admissão, para aquecê-lo. Este aquecimento é muito mais necessário em um motor a álcool, pela sua maior demanda de energia para vaporizar-se.

Ponto de fulgor

Uma explosão é uma reação em cadeia. Quando uma molécula de combustível reage com o oxigênio presente no ar, ela gera energia, que faz com que a molécula vizinha também reaja e por aí vai. O ponto de fulgor é a temperatura a partir da qual pode haver uma quantidade suficiente de combustível vaporizado a ponto de gerar uma reação em cadeia. Bem, o ponto de fulgor do álcool é 13ºC. Isto significa que não é possível haver combustão do álcool abaixo desta temperatura. Isto explica por que
é necessário usar gasolina para a partida a frio em motores a álcool em temperaturas baixas. O ponto de fulgor da gasolina pura é de aproximadamente -40ºC.

Estas 2 propriedades acima decorrem do oxigênio presente na molécula do álcool, que a polariza. Isto faz com que a força de coesão entre as moléculas seja maior do que as da gasolina, que se mantém líquida pelo maior peso de suas moléculas, apolares em sua grande maioria. A menor atração molecular da gasolina é que faz com que esta tenha menores calor de vaporização e ponto de fulgor.

Resumo

Pelas razões explicadas acima, podemos concluir que, para fazer um motor a gasolina funcionar com álcool, precisam ser feitas as seguintes mudanças:

1) Taxa de compressão (para aproveitar a maior octanagem)
2) Proporção de combustível (43% maior, por causa da relação estequiométrica)
3) Curva de avanço de ignição (menor velocidade de chama)
4) Aquecimento do coletor em coletores úmidos (carb. e monoponto) (maior calor de vaporização)
5) Sistema de partida a frio (alto ponto de fulgor)
6) Niquelamento do carburador (em carros carburados)

O item 1 pode ser conseguido através da utilização de pistões mais cabeçudos ou rebaixamento do cabeçote. E os itens 2 e 3 são feitos remapeando o chip de injeção ou troca de giclês/distribuidor.

Dragster

As corridas de dragsters são divididas em diversas categórias dependendo da potência e do tipo de motor, além do preço do carro, como Pro Mod, Top Fuel, Pro Stock etc. Há atualmente duas associações que congregam os competidores e organizam os eventos: a NHRA (National Hot Rod Association) e a IHRA (International Hot Rod Association), sendo a primeira a responsável por maior popularidade. As disputas ocorrem entre carros divididos em quatro categorias principais: Pro Stock Motorcycle, Pro Stock, Funny Car e Top Fuel, esta última a que abordaremos aqui por se tratar da mais "violenta" de todas e a que é considerada a categoria Topless.
Os motores da categoria Top Fuel e "Funny Cars" podem utilizar combustiveis de alta combustão como nitrometano e podem alcançar até 8.000 hp de potência. Os Dragsters da categoria Top Fuel são capazes sim de alcançar mais de 515 km/h de velocidade final e percorrer cerca de 400 metros em menos de 5 segundos, por mais absurdos que estes números possa parecer para aqueles que nunca viram um carro destes acelerando, se é que se pode chamar uma máquina destas de carro! O nitrometano é um poderoso explosivo, em que apenas uma gota é capaz de criar um buraco de razoável tamanho em um piso de concreto. Ele pertence a um grupo conhecido como nitroalcanos, que consiste em uma molécula de alcano (como metano, propano ou etano) de onde um átomo de Hidrogênio e é substituído por um grupo nitro (-NO²). O nitrometano utilizado para este fim não é 100% puro, mas reduzido a uma concentração em torno de 2%, por razões óbvias.