Os pneus de um veículo são um pilar importante em termos de desempenho: são, de facto, aqueles que o ligam ao solo. O pneu é o último, mas não o único, componente que transmite torque e potência ao asfalto. Uma famosa marca de pneus tem como slogan: “Sem Maestria a Potência não é nada”, e para isso os pneus requerem um estudo extremamente aprofundado. MegaRide, uma spin-off da Universidade Federico II de Nápoles, preocupa-se desde a sua criação em como extrair a máxima aderência e desempenho possíveis de diferentes pneus.
Durante os testes de pré-temporada da Fórmula 1 no Bahrein, alguns técnicos de pneus usaram uma ferramenta estranha em forma de arma nos pneus pouco antes de os carros entrarem na pista. Este é o novo instrumento chamado VESevo. É uma “arma” que permite realizar testes não destrutivos em pneus e revelar os seus mais pequenos segredos. Sendo desenvolvido também para estudar pneus de MotoGP, poderá chegar rapidamente ao paddock.
Em primeiro lugar, devemos perguntar-nos por que surge a necessidade de tal ferramenta. Na dinâmica veicular, o conhecimento da viscoelasticidade dos compostos é fundamental para modelar a mecânica do contato pneu-asfalto. Isto permite avaliar e prever o coeficiente de atrito para compreender o desempenho do veículo, também em termos de segurança. Portanto, oferece a possibilidade de obter mais informações e ao mesmo tempo tê-las com mais detalhes.
Comportamento dos pneus
Um material viscoelástico tem um comportamento intermediário entre um material puramente elástico, que respeita a lei de Hooke, e um material puramente viscoso que respeita a lei de Newton sobre a viscosidade. Isso significa que o material sob tensão se deformará dependendo do tempo e da temperatura. A resposta do hardware será atrasada, defasada da solicitação. A relação de análise de resposta, que expressa a resistência à deformação, é um módulo complexo que consiste na soma de dois fatores.
A parte real, conhecida como módulo de armazenamento, é uma medida da elasticidade do material. Está ligado à capacidade de armazenar energia durante o estresse. A parte imaginária, por sua vez, é chamada de módulo de perda e está ligada à capacidade do composto de dissipar energia na forma de calor. A relação entre essas quantidades é chamada de fator de perda. É graças a este último que é possível analisar as aplicações dinâmicas do veículo. Podemos prever, como dissemos anteriormente, a aderência, mas também o desgaste do pneu.
As propriedades viscoelásticas são geralmente determinadas por análise mecânica dinâmica (DMA), uma técnica que requer instrumentação laboratorial bastante cara e complexa. Além disso, as amostras a serem testadas com o DMA devem ter dimensões e características precisas e, sobretudo, devem ser obtidas do pneu, destruindo-o e fazendo-o perder a sua funcionalidade. Portanto, não é possível realizar testes em pneus que deverão ser montados em uma motocicleta para enviá-la à pista.
Exemplo: Comparação de 3 borrachas
Primeiramente é necessário definir o índice preliminar de comportamento viscoelástico: representa a variação da energia cinética antes e depois do primeiro contato entre a haste dentro do VESevo e a banda de rodagem, em uma determinada faixa de temperatura. A energia cinética é a energia possuída por um corpo em movimento e é proporcional ao quadrado da velocidade.
Megaride explica que este índice foi escolhido para esta análise preliminar por sua consistência física com o conceito intrínseco de dissipação por viscoelasticidade e por sua boa adaptação às curvas de referência de fator de perda disponíveis.
No diagrama acima observamos os dados relativos ao índice viscoelástico de três borrachas de referência de três pneus (A, B e C) em função da temperatura, bem como suas curvas de ajuste. As tendências apresentam boa correlação com as do fator de perda, que são normalizadas para segredo comercial no segundo gráfico.
Observamos um pico correspondente à temperatura de transição vítrea na qual ocorre a perda máxima de energia: por um lado, o pneu C aparece caracterizado por um pico de fator de perda maior que o outro; por outro lado, o pneu B parece ter a temperatura de transição vítrea mais baixa, estando a curva deslocada para a esquerda em comparação com os outros dois. A temperatura de transição vítrea representa a temperatura abaixo da qual ocorre o comportamento vítreo, ou seja, os movimentos das moléculas ficam “congelados”, limitando tudo a simples vibrações de átomos isolados, mas nada mais.
Na segunda parte deste arquivo veremos como a pistola VESevo permite caracterizar a viscoelasticidade da banda de rodagem do pneu.
