Saiba tudo sobre aerodinâmica nas motos de corrida

Quando criança, você deve ter brincado de fazer aviões de papel para ver qual chegava mais longe. O que é improvável é que, ainda quando criança, você tenha se perguntado por que um avião chegava mais longe ou ficava no ar por mais tempo, certo? Afinal, como explicar que o autor do avião vencedor sabia mais de aerodinâmica desde pequeno?

Primeiro, vamos entender o que é aerodinâmica! Dinâmica é a frente da mecânica que estuda o comportamento de um corpo em movimento e a ação das forças que modificam seu movimento. Aerodinâmica é a parte que estuda a interação deste objeto sólido quando o fluido do ambiente é o ar. A força do ar sob as asas de um avião durante a decolagem ou sob uma fatia de pão caindo no chão são estudadas pela aerodinâmica! A aerodinâmica é a frente que estuda a reação de qualquer objeto e as forças sobre ele, sempre que ele estiver cortando o ar ou o ar esteja passando por ele.

E o que a interação do ar com a moto influencia durante uma corrida? Para uma equipe de motovelocidade que briga por centésimos de segundos nas corridas em que todo tipo de melhoria pode determinar uma vitória, conhecer e entender a ação do ar sobre a moto é fundamental para se manter competitiva.

Desde as primeiras corridas de moto, algumas premissas de preparação continuam as mesmas, como a importância de reduzir a massa total do conjunto. A retirada de itens obrigatórios para motos de passeio e desnecessários na pista (seta, placa, retrovisor, etc.), substituição dos materiais por alternativas mais leves e até cálculo de combustível para completar a prova, são medidas que seguem sendo colocadas em prática pelas equipes até os dias atuais. O desenvolvimento aplicado em cima das motos da principal categoria de motovelocidade atual foi tão grande que as motos da MotoGP™ pesam atualmente no máximo 157 kg, mesmo contando com motores 4 cilindros que superam 260 cv de potência máxima.

Outros estudos foram desenvolvidos conforme necessidade e avanço tecnológico, como o uso de refrigeração líquida e estudos aerodinâmicos, por exemplo. Mesmo com a utilização de carenagens com perfil mais eficiente há mais tempo, a popularização de aparatos aerodinâmicos no grid da MotoGP™ é relativamente recente e tem sido debatida cada vez mais.

A aplicação de dispositivos aerodinâmicos pode ser utilizada para diferentes finalidades. Dentre elas, destacam-se:

Redução do arrasto

Uma das forças que o ar aplica sobre a moto durante a corrida é a Força de Arrasto (ou Drag Force, em inglês). Esta força, contrária ao movimento, reflete a dificuldade que a moto enfrenta na pista. Quanto maior o arrasto aerodinâmico, maior a dificuldade.

Alguns perfis permitem que essa força contra o deslocamento seja reduzida. Imagine, por exemplo, se uma bola de golfe fosse substituída por um bloco quadrado de mesma massa. Mesmo que o jogador acertasse o bloco com o mesmo taco, mesma técnica e mesma força, o perfil quadrado apresenta maior arrasto aerodinâmico comparado ao redondo e a nova bola alcançaria uma distância menor.

A gota d’água é considerada um dos perfis aerodinâmicos mais eficientes existentes, já que minimiza a resistência do ar e otimiza o fluxo ao seu redor. A tentativa de replicar uma gota em aeronaves, carros esportivos, trens e quadros de bicicletas é comum, em busca de reduzir a Força de Arrasto, e em motos de corrida não é diferente.

Vamos analisar a foto do piloto Pedro Acosta em detalhes a seguir:

Além do uso popular de carenagens por motos esportivas que buscam entregar altas velocidades, outra prática é o projeto de modelos com perfis cada vez mais eficientes quanto à resistência aerodinâmica. Em motos de alta performance, o posicionamento do piloto é minuciosamente considerado, já que menos arrasto significa que a moto pode alcançar maiores velocidades com menos esforço. Além de melhorar a eficiência de consumo de combustível, a aplicação destes conceitos é crucial para ganhar vantagens em retas.

Melhora na eficiência de refrigeração

A aplicação de alguns elementos aerodinâmicos é utilizada para direcionar o ar ou aumentar sua velocidade em regiões estratégicas, de modo a aumentar a eficiência de arrefecimento. Mesmo com a transição de motos refrigeradas a ar para os modelos utilizados atualmente, que contam com um radiador para água e outro para óleo do motor, o ar continua exercendo papel fundamental para refrigeração do conjunto. Isto se deve ao fato de os radiadores demandarem ar para reduzir a temperatura do fluido que circula dentro de cada um, justificando o posicionamento dos sistemas logo à frente da moto, onde o fluxo de ar é maior.

Além do motor, outros componentes precisam de temperaturas controladas para bom funcionamento, como módulos eletrônicos.

Além de avaliar os pontos para entrada de ar, as equipes devem considerar também os pontos de saída, já que o ar quente direcionado ao piloto pode afetar drasticamente seu cansaço e, consequentemente, sua performance.

Outro conjunto que pode demandar elementos específicos para manter a temperatura de trabalho em condições ideais a fim de prevenir o superaquecimento e melhorar o desempenho geral é o conjunto de freio que, dependendo da pista ou do piloto, conta com defletores ou dutos para otimizar a refrigeração da pinça e pastilhas a partir de maior fluxo de ar. 

Apesar da busca por menores temperaturas ser comum, o resfriamento do conjunto de freios não pode ser exagerado, já que os discos de freio de carbono são projetados para funcionar eficientemente em altas temperaturas. Cabe às análises aerodinâmicas no processo de projeto da moto garantir que o fluxo de ar seja aproveitado adequadamente, assegurando que os regimes de trabalho de cada peça ou sistema sejam respeitados.

Condições de pilotagem

Apesar do conforto do piloto não ser prioridade na fase de projeto de uma moto de corrida, muitos fatores são levados em consideração, já que o piloto é peça complementar do conjunto aerodinâmico. Além do desvio de ar quente em busca de melhores condições de pilotagem durante a corrida, os dispositivos aerodinâmicos são posicionados para gerenciar o fluxo de ar ao redor do piloto. Isso pode reduzir o cansaço, já que ele enfrenta menos resistência do ar, e melhorar o conforto e a eficiência geral em pista.

A bolha é o elemento mais popular para combinar o desvio de ar do piloto com menor arrasto. Algumas motos custom, por exemplo, contam com para-brisa para maior conforto durante uma viagem ao desviar grande fluxo de ar do peito e cabeça do motociclista, mas acabam por aumentar a Força de Arrasto sobre a moto devido ao seu formato e ângulo. 

Diferentes perfis de bolhas são explorados em motos de corridas, desde motos Cafe Racer conhecidas pelas bolhas utilizadas na época para preparar as motocicletas para correr entre os cafés na beira de estrada, até motos esportivas ou preparadas para diferentes categorias de motovelocidade, que podem variar de acordo com a potência da moto ou preferência do piloto.

Otimização da admissão de ar

A admissão de ar para dentro da câmara é fundamental para o desempenho do motor à combustão. O estudo aerodinâmico no projeto de uma moto de alta performance permite identificar a melhor localização para posicionar a entrada da admissão de ar.

Avaliando o grid da MotoGP™ é possível observar que atualmente muitas equipes optam por entradas de admissão de ar posicionadas na parte frontal da moto, integradas ao design aerodinâmico da carenagem.

Além da escolha de onde posicionar a entrada de ar para o motor, a admissão é otimizada com a aplicação de perfis para acelerar o ar na seção. A aplicação de conceitos, como tubo de Venturi por exemplo, é comum em entradas de admissão a fim de aumentar a velocidade do ar para dentro da câmara de combustão. Outros perfis conhecidos como “boca de tubarão” também são escolhidos por algumas equipes que buscam reduzir a resistência do ar na entrada.

Alinhado à otimização do fluxo de ar, o projeto das entradas também contribui no resfriamento do motor e outros componentes.

Aumento da estabilidade

Antes de explorar um pouco sobre o efeito das asas ou winglets em uma moto de competição, vamos relembrar alguns conceitos importantes sobre transferência de carga.

Todo corpo possui uma massa: o piloto, a moto, o equipamento, etc. Quando você sobe em uma balança, sua massa, acelerada pela gravidade da Terra, gera uma força na balança chamada de Força Peso, que te puxa para baixo.

Independentemente se você apoia na balança os dois pés ou apenas um, o valor mostrado no visor não sofre alteração, ou seja, ao se apoiar apenas sobre o pé direito por exemplo, a carga sobre ele é igual à Força Peso total. No entanto, quando você se apoia em duas balanças lado a lado, com um pé em cada, mesmo que sua massa total não sofra alteração, a distribuição dessa massa varia. O apoio sobre os dois pés divide essa carga nos dois pontos de apoio.

O mesmo acontece na moto! Os pés da moto são os dois pontos de contato com o solo: os pneus. A massa somada da moto, piloto, equipamentos, fluidos e qualquer componente preso à moto gera a Força Peso e essa carga é distribuída entre as rodas dianteira e traseira, podendo ser maior em uma das rodas dependendo da concentração de massa no conjunto ao todo.

Mesmo sem adicionar mais massa à moto, a distribuição da carga sobre as rodas varia de acordo com as situações enfrentadas durante a corrida, isto é, mesmo sem tirar ou adicionar novas peças que mudam a massa total da moto, a força sobre a roda dianteira ou traseira variam. Imagine novamente que você está de pé apoiando o pé direito em uma balança e o esquerdo em outra. Se você fosse simétrico e conseguisse se posicionar perfeitamente centralizado, a massa lida em cada uma seria metade da sua massa total. Quando você balança o quadril para um lado e para o outro essa distribuição muda, ora mais para direita e ora mais para esquerda, mas a soma das massas segue a mesma. O que muda é a distribuição da Força Peso, maior no pé direito, ou no pé esquerdo, ou igual antes de mexer o quadril para os lados.

Quando a moto está acelerando, a força resultante do atrito com o pneu e o asfalto faz com que a carga na roda traseira aumente e a moto tenda a empinar. Por outro lado, durante uma frenagem, a carga é transferida para a roda dianteira, que fica bastante sobrecarregada nessa condição.

Deixar alguma parte da moto mais pesada para evitar que ela empine não é desejável já que, quanto mais pesada, maior a dificuldade para mover-se e para frear.

Em motos equipadas com controle de tração, é comum que o sistema eletrônico também conte com anti-wheeling (do inglês, anti-empinada) que detecta se a roda dianteira está levantando ou prestes a empinar, podendo reduzir a potência do motor ou ajustar a entrega de potência para manter a roda da frente em contato com o asfalto.

Mesmo em busca de melhor estabilidade e tração, ter a potência reduzida ou limitada nunca é a primeira opção para motos de corrida. A inserção de elementos e posicionamento de acordo com as análises aerodinâmicas permitem que novas cargas sejam adicionadas na dianteira ou traseira da moto, sem precisar adicionar mais massa!

Componentes aerodinâmicos variados como asas e defletores, através da interação com o ar, podem gerar uma força para baixo – downforce – ajudando a manter a moto mais estável, principalmente em altas velocidades. Essa força adicional mantém os pneus em contato mais constante com o asfalto, melhorando a aderência e o controle, especialmente em curvas rápidas.

Diferentemente dos conjuntos aplicados em carros de corrida, o posicionamento e perfil das asas utilizadas nas motos deve levar em consideração o ângulo de inclinação que varia durante a pilotagem, já que não é desejável que a força para baixo gerada para auxiliar na estabilidade não se torne força lateral indesejada durante uma curva, por exemplo.

Melhor tração das rodas

As forças aerodinâmicas resultantes da inserção e aprimoramento dos dispositivos implementados contribuem também para melhorar a tração das rodas. O aumento da força vertical sobre os pneus colabora para melhorar a aderência com a pista, especialmente durante acelerações e frenagens.

Os dispositivos aerodinâmicos são comumente utilizados para aumentar a pressão de contato dos pneus com o asfalto, a fim de aumentar a aderência e tração. Alinhado ao aumento de downforce, os dispositivos também contribuem para controlar o arrasto aerodinâmico, como citado, e controle de temperatura dos pneus.

Avanço tecnológico

O desenvolvimento de novas tecnologias em pista é uma prática comum entre as equipes, já que as corridas servem de laboratório para teste e validação dos projetos. Além da grande plataforma para evolução, o alto nível das competições torna necessário a busca por ferramentas cada vez mais aprimoradas, como túneis de vento e simulações CFD (Computational Fluid Dynamics). 

As simulações fluidodinâmicas computacionais permitem que o desenvolvimento seja mais preciso e eficaz, já que diferentes análises usando programas específicos tornam acessível o teste de distintos elementos nas condições mais variadas.

Além do desenvolvimento e otimização de elementos aerodinâmicos que se tornam, muitas vezes, itens de linha em motos de passeio, as competições também possibilitam o desenvolvimento de outros sistemas que são altamente exigidos durante as condições de corrida.

A popularização dos atributos aerodinâmicos contribui para melhor desempenho e arrefecimento de alguns sistemas, porém podem sobrecarregar outros conjuntos. A suspensão de uma moto com tanto aumento de downforce, por exemplo, deve levar essa carga adicional em consideração.

Mesmo sem a adição de massa complementar à moto, os dispositivos aerodinâmicos aumentam significativamente as cargas sobre as bengalas e amortecedor, que devem levar estes novos parâmetros em consideração para projeto e ajuste da moto. Ou seja, caso houvessem balanças sob os pneus da moto durante a corrida, seria possível observar o aumento dos valores lidos nos visores das balanças devido ao downforce gerado pelos dispositivos aerodinâmicos, mesmo que nenhuma peça adicional tenha sido colocada na moto e o piloto não tenha engordado. 

Cuidados com a suspensão

A fim de garantir que o aumento das cargas aerodinâmicas durante a pilotagem seja controlado e absorvido adequadamente pelo conjunto de suspensão durante a corrida, o sistema demanda manutenção e cuidados específicos, desde ajustes considerando a massa total da moto, piloto, equipamentos e fluidos, tipo de pilotagem do piloto, características da pista e fluido de suspensão específico. A aplicação de fluidos hidráulicos genéricos nesse grau de competitividade pode comprometer o resultado em pista, dinâmica da moto ou até mesmo a segurança.

A Motul conta com produtos dedicados ao conjunto de suspensão, específicos para bengalas ou amortecedor traseiro, disponíveis em diferentes viscosidades. Conheça as linhas a seguir:

Fork Oil Factory Line

Desenvolvido para aplicações de alta performance, a linha de fluidos com tecnologia 100% sintéticos MOTUL FORK OIL FACTORY LINE é recomendada para todos os tipos de garfos telescópicos/bengalas – convencionais ou invertidos. Reduz a fricção interna, especialmente dos tubos e retentores devido ao exclusivo de aditivo antifricção desenvolvido pela MOTUL.

Contém aditivos antidesgaste, extrema pressão, anticorrosivo e garante a proteção dos retentores para excelente desempenho da suspensão sob condições severas. Conta também com aditivo antiespumante de alta performance que evita a transferência de ar para o sistema, mantendo a performance da suspensão.

Disponível em quatro viscosidades:

• 2.5W (Very Light)
• 5W (Light)
• 7.5W (Light/Medium)
• 10W (Medium)

Fork Oil Expert

Especialmente desenvolvido para todos os tipos de suspensões dianteiras invertidas ou convencionais, a linha MOTUL FORK OIL EXPERT com tecnologia Technosynthese® conta com aditivo antifricção especialmente desenvolvido pela MOTUL para facilitar o deslizamento e evitar o atrito entre as peças. Permite absorção estável de choques em uma faixa de temperatura estendida.

Contém aditivos antidesgaste, anticorrosivo e antiespumante para excelente proteção à vedação e compatibilidade com elastômeros.

Disponível em quatro viscosidades:

• 5W (Light)
• 10W (Medium)
• 15W (Medium/Heavy)
• 20W (Heavy)

Shock Oil Factory Line

Quando o assunto é suspensão traseira, o Índice de Viscosidade de um fluido utilizado em um amortecedor deve ser observado atentamente, a fim de garantir maior estabilidade ao enfrentar as situações mais variadas durante a pilotagem. Com o trabalho conjunto e aumento da temperatura, no decorrer da pilotagem, é importante que a resposta e desempenho da suspensão seja progressiva e constante em qualquer situação enfrentada.

O fluido hidráulico de alta performance com tecnologia Technosynthese® reforçado com Ester MOTUL SHOCK OIL FACTORY LINE foi desenvolvido para suspensões traseiras (amortecedores) sob condições extremas e competições.

Seu altíssimo Índice de Viscosidade (VI 400) assegura uma eficiência de absorção de impacto excepcional. Contém aditivos antifricção especialmente desenvolvidos para proporcionar movimentos suaves, além de pacote de aditivos anticorrosão, antidesgaste e extrema pressão. 

Conta com compatibilidade e proteção das vedações, efeito multiviscoso para melhor desempenho enquanto a temperatura varia na suspensão e aditivos antiespumantes de ação rápida para uma eficiência máxima de amortecimento.

Para saber qual o fluido recomendado para sua moto, de corrida ou não, consulte o nosso Guia de Aplicações ou acesse as fichas técnicas de cada linha em nosso Guia de Produtos. E para continuar ligado nas atualizações e novas tecnologias do mercado, siga a Motul no Instagram e no Facebook.