garagem do odois

Certa vez, a pedalar a “triagem” até a fazenda Pico-Paraná, em uma tradicional homenagem a limpeza e boa conservação da BR-116 furamos o pneu em algum dos frequentes obstáculos desda rodovia ( pregos, cacos de vidro, arames, etc etc).

Como ainda estávamos no inicio e ainda queríamos ter mais de uma câmara reserva resolvemos para em uma dessas borracharias para caminhões (sujas e escuras) e remendar a câmara furada, ja que neste dias estavamos sem kit de reparo, apenas 2 câmaras extras.

Acostumado com a tradicional utilização de kit de remendo de emergência, me espantei com o método que o mecânico utilizou, que com certeza deveria ser o mesma forma de remendar um pneu de caminhão.

Após alguns anos resolvi testar tal método e de fato a qualidade fica muito melhor. Obviamente que em emergências ( na estrada ) nada substitui os kits. Porém, em casa com ferramentas e tempo, vale experimentar as vantagens de uma manutenção mais bem feita.

Irá precisar dos seguintes materiais:

-Câmara velha ( para cortar um pedaço)

-Cola de sapateiro. Se você for menor de 18 anos esqueça, em alguns lugares pedem até CPF para vender este produto.

-Tesoura com qualidade suficiente para cortar uma câmara

-Lixa com granulação acima de 400 (acima significa um número menor, por exemplo 120). Se possuir alguma ferramente elétrica como uma microretífica, use-a. Irá ganhar em tempo, esforço e qualidade.

-Sargento ou morsa ou chave de pressão. Para prensar.

Comece localizando o furo e cortando um pedaço da câmara velha com tamanho compatível com o tipo e dimensões do furo.

Lixe as superficies. Lixe muito bem. Esta técnica possui dois segredos para ser eficiente, lixar é um deles.O senhor da borracharia utilizou uma esmerilhadeira. Não precisa de tanto, mas isso mostra a importância de lixar.

Aplique a cola em uma fina camada em ambas as partes.

Espere a cola secar parcialmente. Na prática isso acontece quando ela deixa de ficar brilhante e fica fosca.Este é o segundo segredo da técnica.

Una as partes e aplique pressão com alguma ferramenta. Caso não possua nada para isso, pode se utilizar algum objeto bem pesado, tomando cuidado para que nenhuma parte pontiaguda corte a câmara.

Após algum tempo, o remendo está feito. É muito mais barato e fica com qualidade muito boa .

Na bicicleta, durante pedaladas, nada substitui as bombas manuais portáteis. Elas são leves, pequenas e funcionam para seu propósito.

Funcionar de fato funcionam. Mas para encher um pneu de bicicleta todo terreno com medidas acima de 2.0″ é necessário persistência, afinal o volume injetado pela bomba é muito menor que o volume de ar dentro do pneu. Outra situação é nas estradeiras, cujo volume de ar nos pneus é pequeno porém a pressão de cerca de 8 Bar (100 psi) exige grande força para comprimir o ar a medida que enche o pneu.

Na estrada, longe de qualquer posto, ou numa trilha longe de qualquer coisa, não temos muita opção. Em casa porém, no conforto da energia elétrica não é preciso deste esforço, ainda mais correndo o risco de danificar o bico da câmara.

Na hora da manutenção, troca de pneus ou simplesmente calibrada pré-pedalada semanal, vale a pena utilizar equipamentos mais adequados e deixar para gastar energia pedalando.

Existem várias soluções para isso, que vão desde “bombas de pé” a compressores comerciais. Minha sugestão é montar um compressor de baixo custo.

Para isso é precisa de um compressor destes feitos para operar a 12v no plugue do acendedor de cigarros do carro. Custa em torno de 40 reais um parecido com a figura 1.Pode ser encontrados até em alguns supermercados.

Porém se pedalar é seu hobby, palavras como cigarro e carro não devem cair bem. Por isso recomendo utilizar um transformador de voltagem e utilizar a rede elétrica disponivel nas tomadas. Este transformador deve aguentar mais de 10A, por isso a solução mais barata é utilizar uma fonte de computador usada. Acha-se uma fonte AT por 10 reais mas com um pouco de paciência acha-se com facilidade alguma dessas “jogada” por ai.

Com esta fonte ( figura 2) em mão, basta identificar os fios +12v e Ground. Geralmente são descritos por uma tabela que relaciona as cores com as tensões na propria tampa da fonte. Depois, basta ligar estes dois fios aos fios que saem do compressor ( corta-se o plug que liga no acendedor de cigarro).

Embora o motor elétrico do compressor gire em sentido diferente de acordo com a forma que liga os fios, não ha problemas , ja que o compressor ira funcionar de qualquer forma por causa das suas válvulas.

Pode-se deixar esta montagem mais elaborada com interruptores e mangueiras pneumáticas mais longas, mas o básico é isto.

Aros raiados são uma das construções mais leves e resistentes da mecânica. Um aro de bicicleta convencional suporta facilmente 500kgf em carregamento estático e lateralmente mais de 50kgf. Um aro construido com bons materiais e raios de boa qualidade dificilmente irá estragar, exceto por fadiga dos raios onde eles prendem no cubo ou por algum abuso do ciclista.

Seu conceito é uma treliça 3D onde os raios sofrem tração entre o cubo e o aro. Considerando cada extremidade de cada raio como um ponto, ao ligarmos estes pontos teremos uma estrutura composta por inúmeros tetraedros.

Vamos citar algumas observações interessantes:

1: Os Niples que fazem o ajuste da tensão a conexão entre o aro e o raio são apenas apoiados. Ou seja, se empurrar um raio solto no sentido do pneu faz ele sair. Os niples apenas permitem a tração dos raios.

2: O ponto de contado do raio com o cubo não é engastado, ou seja, permite 2 graus de liberdade ( como se fosse uma articulação).

3: Os raios, apesar de parecerem rigidos, para a ordem de grandeza dos esforços eles se comportam flexivelmente ( como se fosse um cabo de aço). Inclusive o indice de esbeltez ( comprimento dividido pelo diâmetro) é superior a 200, por isso não possui rigidez para compressão sem que haja flambagem.

Mesmo com estas características, a sistema todo se comporta como uma estrutura rígida ( desconsiderando as deformações nos elementos). De maneira simplificada, poderiamos subistituir os raios por cabos de aço que ela resistiria da mesma forma.

A distribuição de forças se da seguinte forma ( figura 1). Supondo o carregamento no cubo ( força para baixo), o cubo fica “pendurado” nos raios superiores (figura 1A). Porém se só existissem estes raios, facilmente deformaria o aro.

O mesmo aconteceria se só existissem os raios laterais ( figura 1B). O mínimo necessário para suportar é a composição de raios laterais e superiores, sendo que os superiores “penduram” o cubo e os laterais ajudam a manter a intregridade da roda(figura 1C). Obviamente isto é uma abstração momentanea, uma vez que a roda pode girar, deixando de ter sentido as palavras “superiores” e “laterais”.

Mas E OS RAIOS DE BAIXO?

Quando os raios estão na parte inferior da roda, pouco ou nenhuma contribuição dão para a sustentação, ao contrario do que a intuição visual nos faz acreditar. Como ja foi dito, eles não resistem a compressão.

Podemos estender estas considerações a qualquer roda raiada, desde motos até rodas de aviões (desde a época do 14bis!).

Rodas maçiças como as de carros atuais ou as rodas de 3 ou 4 raios de material composito funcionam com outros conceitos, praticamente apenas calculáveis com modelos númericos de elementos finitos ( CAE).

Podemos considerar relativamente simples a construção dos quadros, sendo constituídos, em maioria, de tubos cilíndricos soldados e calandrados, excetuando-se apenas aqueles sem solda e os de fibra de carbono (mais recentes; moldados no formato definitivo).

Em uma publicação futura será dada a devida atenção ao processo de fabricação.  Nesta apenas iremos abordar sobre os possíveis materiais usados nas bicicletas.

Especificações

Para compará-los existem diversos aspectos, entre eles: sensibilidade ao entalhe, KiC, resistência à abrasão, à corrosão, entre muitas outras possibilidades. Porém como se trata de um veículo que utiliza uma quantia de potência muito baixa, o peso acaba sendo um parâmetro muito adequado.

Isoladamente, o peso ( representado pela densidade; massa /volume), não representa muita informação. Quanto atrelado à resistência à tração (força/área), é possível gerar um só número de resistência e massa, elaborando um indicador justo para avaliação de materiais.

A resistência máxima a tração é representada usualmente pela unidade Mpa (Mega Pascal) e corresponde a quantos N (Newtons) um milimetro quadrado suporta.

A densidade será representada por Mg/m³ , ou toneladas por metro cúbico. O novo valor será dado por Mpa/(Mg/m³) e corresponde a uma resistência específica, ou seja, quanto uma massa deste material consegue suportar de força.

Os Materiais

1. Aço ao carbono (Aisi 1020). Das antigas bicicletas de estrada de 10 marchas até “bicicletas de supermercado” da atualidade.
2. Cromo Molibdênio Cr-Mo (Aisi 4340) . As chamadas “de cromo”, presentes há alguns anos atrás, porém rarissímas de serem encotradas novas.
3. Alumínio 6061 e alumínio 7075. Chamadas de ligas aeronáuticas, vão de ligas fáceis de soldar e baratas como o 6061 até as carissímas 7075, também chamadas de Scandium.
4. Magnésio (ZK60A).  Preços estratosféricos. No Brasil são impossíveis de achar a pronta entrega.
5. Titânio. Pode ter várias ligas, porém iremos arbitrar que se trata da T1-13 V-11 Cr-3 Al, já que os fabricantes não divulgam qual é a correta.
6. Fibra de carbono. Modernos, caros e com propriedades que dependem muito dos processos de fabricação (moldagem  e cura), pouco padronizados até o momento.

Estes valores explicam a predominância de quadros de fibra de carbono em bicicletas de competição . Obviamente, na prática, os valores são inferiores pela da perda parcial de alguns tratamentos térmicos no processo de soldagem.

Também não se pode confiar 100% que as ligas descritas pelos fabricantes são exatamente as mesmas que eles utilizam na fabricação, principalemente com a presença de inúmeros fabricantes genéricos chineses nas bicicletarias.

É muito fácil estimar a idade de uma bicicleta. Mesmo de longe, mesmo sem ver os componentes, podemos dar um palpite sobre época em que ela foi fabricada olhando apenas as espessuras dos tubos que compõe o quadro.

Nos anos dourados das bicicletas de 10 marchas ( 2×5) os tubos eram muito finos, feitos de aço ao carbono (provavelmente da ordem dos AISI 1020).

Uns 10 anos depois entravam em cena as primeiras bicicletas todo-terreno de alto nível, estreando materiais novos como o aço liga de Cr-Mo ( cromo e molibdêmio) e paralelamente a isso tinhamos avanços na geometria, com tubos ligeiramente maiores ( maior diâmetro)

Com a entrada do alumínio na construção de bicicletas, material de propriedades muito diferentes do aço (baixo peso porém baixa resistência a tração e baixo módulo de elasticidade, ou seja, mais mole e menos resitente) as dimensões usuais dos tubos tiveram que ser revistas.

Os tubos de um quadro praticamente só sofrem dois tipos de esforços:

Flexão, quando se pedala de pé e “torce ” a bicicleta.

Tração e compressão. Tratando o quadro como uma treliça, vemos que alguns tubos são “puxados” e outros apertados.

A tração e compressão em tubos de aluminio pode ser facilmente compensada se utilizar tubos com espessura maior, ou seja, aumentando a área transversal temos mais material para aguentar o esforço.

A resistência a flexão , entretanto, não tem um comportamento proporcional com a área transversal. Ela se relaciona com um termo conhecido pelo simbolo Ix ou Iy ou Iz cuja fórmula é dada, para o caso específico de tubos cilindricos por:

Ix= pi * ( D² + d²)*(d²-d²)/4    onde D é o diâmetro externo e d é o diâmentro interno e pode ser simplificada para

Ix= pi/4* (D^4-d^4)

Ou seja, é mais vantajoso, para melhorar o comportamento para a flexão usar tubos de baixa espessura porêm de diâmetros grandes ao invés de tubos finos e espessos.

No exemplo da figura 3 temos 2 tubos vistos de frente. Ambos possuem a mesma área transversal, ou seja pesariam exatamente o mesmo se tivessem o mesmo comprimento e teriam a mesma quantidade de material. A única diferença entre eles é a espessura e o diâmetro.

Pode-se ver pelo valor calculado para o Ix, que o tubo de diâmetro maior e menor espessura possui quase 80% maior resistência a flexão que o tubo mais fino.

Porém não podemos reduzir muito a espessura do tubo, pois isso deixaria ele sensível demais a pequenos impactos laterais ( pedras, batidas da corrente).