UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS CURITIBA
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE MECÂNICA ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA
RAFAEL CLAUSEN SIGWALT THIAGO SANCHES CARDOSO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA 2015
RAFAEL CLAUSEN SIGWALT THIAGO SANCHES CARDOSO
Projeto e Fabricação de Protótipo
de Veículo para Cicloturismo
Trabalho de Conclusão de Curso de graduação, apresentado à disciplina Projeto Final II, do Curso Superior de Engenharia Industrial Mecânica do Departamento de Mecânica – DAMEC – da Universidade Tecnológica Federal do Paraná –UTFPR, como requisito parcial para aprovação na disciplina.
Orientador: Prof. Carlos Cziulik, Ph.D.
CURITIBA 2015
TERMO DE APROVAÇÃO
Por meio deste termo, aprovamos a Proposta de Projeto Final que tem por objetivo o Projeto e Fabricação de Protótipo de Veículo para Cicloturismo, realizada pelos alunos Rafael Clausen Sigwalt e Thiago Sanches Cardoso, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso 2, do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Prof. Carlos Cziulik, Ph.D. DAMEC, UTFPR
Orientador
Prof. Samuel Ansay DAMEC, UTFPR Avaliador
Prof. Edmar Hinckel DAMEC, UTFPR Avaliador
RESUMO
O cicloturismo é uma forma de turismo onde o meio de transporte utilizado no passeio é a bicicleta. Muito praticado em alguns países do mundo, os percursos, normalmente, são longos e podem durar dias. Isso faz com que seja necessário bom preparo físico do atleta e uma bicicleta adequada. Vários modelos podem ser encontrados em oficinas ou fábricas, principalmente, em países europeus, com diferentes características técnicas e abrangendo uma grande faixa de preço. No Brasil, a prática do cicloturismo é recente e o público ainda é reduzido. Um consequência desta baixa demanda é a pequena disponibilidade de modelos à venda no mercado nacional. Como alternativa, os cicloturistas ativos recorrem a outros modelos e adaptam os mesmos com acessórios específicos. Um problema destas bicicletas adaptadas é que não foram projetadas para o ciclista fazer viagens, podendo ocorrer lesões e desconforto por má postura ou excesso de esforço. O objetivo do presente trabalho é desenvolver o projeto e fabricar o protótipo de um veículo para cicloturismo. Para tanto, foi empregada a metodologia proposta por Rozenfeld e coautores a fim de se ter informações suficientes para levantamento de concepções. Deste estas, foi escolhida a que melhor atenda às necessidades de um cicloturista. Um quadro diferente dos encontrados em bicicletarias foi desenvolvido, levando em consideração a ergonomia do ciclista e a resistência mecânica. Este quadro foi fabricado e uma protótipo foi montado, utilizando peças e acessórios de mercado. Os testes realizados neste protótipo mostram que o posicionamento do ciclista foi atendido, resistindo aos esforços quando colocada em prática a bicicleta.
Palavras-chave: desenvolvimento de produto; ciclismo; cicloturismo; bicicleta.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Linha do tempo da evolução da bicicleta no Brasil... 16
Figura 2: Circuitos em Santa Catarina ... 23
Figura 3: Estrada cascalhada ... 24
Figura 4: Descida com buracos e valas ... 25
Figura 5: Estrada com areia ... 25
Figura 6: Estrada pedregosa ... 26
Figura 7: Estrada lamacenta ... 26
Figura 8: Cartão dos pontos de controle no passeio de Tibagi ... 27
Figura 9: Bicicletas carregadas para o cicloturismo ... 28
Figura 10: Cartão dos postos de controle na viagem de Balsa Nova ... 30
Figura 11: Posicionamento do ciclista durante a viagem ... 31
Figura 12: Bicicleta facilmente encontrada em bicicletarias ... 33
Figura 13: Suporte de guidão ... 33
Figura 14: Guidão de moutain bike ... 34
Figura 15: Guidão borboleta ... 34
Figura 16: Guidão speed ... 34
Figura 17: Passador de marcha independente ... 35
Figura 18: Manete e pinça de freio ... 35
Figura 19: Manopla ... 36
Figura 20: Quadro ... 36
Figura 21: Garfo com suspensão ... 37
Figura 22: Canote do selim ... 38
Figura 23: Modelo de selim vazado ... 38
Figura 24: Tipos de freio ... 39
Figura 25: Parte interna do movimento central ... 39
Figura 26: Pedivela e coroa ... 40
Figura 27: Pedal tipo clip ... 40
Figura 28: Câmbio dianteiro Shimano ... 41
Figura 29: Câmbio traseiro Shimano ... 41
Figura 30: Cassete ... 42
Figura 31: Elos da corrente ... 42
Figura 32: Cubo com blocagem rápida ... 43
Figura 33: Diferentes tipos de pneus ... 44
Figura 34: Raios montados no aro e cubo central ... 45
Figura 35: Bicicleta equipada para cicloturismo ... 46
Figura 36: Mountain Bike ... 47
Figura 37: Bicicleta de estrada ... 48
Figura 38: Bicicleta hibrida ... 49
Figura 39: Bicicleta elétrica ... 50
Figura 40: Dimensões fixas do quadro ... 51
Figura 41: Dimensões ajustáveis ... 52
Figura 43: Concepção 1 – Bicicleta Padrão ... 63
Figura 44: Concepção 2 – Bicicleta Rural Completa ... 65
Figura 45: Concepção 3 – Bicicleta europeia ... 67
Figura 46: Concepção 4 – Bicicleta Custo ... 69
Figura 47: Concepção 5 – Bicicleta Conforto ... 71
Figura 48: Concepção 6 – Bicicleta Robusta ... 74
Figura 49: Propagadores de restrição ... 80
Figura 50: Comprimento interno da perna ... 81
Figura 51: Comprimento do pé ... 81
Figura 52: Comprimento da parte superior da perna ... 81
Figura 53: Comprimento do tronco ... 82
Figura 54: Comprimento do braço ... 82
Figura 55: Ponto morto inferior ... 84
Figura 56: Recuo do selim ... 84
Figura 57: Posição aero ... 85
Figura 58: Geometria do quadro ... 86
Figura 59: Inclinação das costas ... 86
Figura 60: Altura do guidão ... 87
Figura 61: Altura do selim ... 90
Figura 62: Dimensões para cálculo do angulo do tubo do selim ... 91
Figura 63: Distância entre o selim e o apoio da mão ... 92
Figura 64: Fator de superfície ... 99
Figura 65: A95 de diferentes seções ... 100
Figura 66: Set-up do ensaio de impacto de massa em queda (adaptado) ... 102
Figura 67: Set-up do ensio de impacto de quadro em queda (adaptado) ... 103
Figura 68: Set-up do ensaio de fadiga com as forças de pedalada (adaptado)104 Figura 69: Set-up do ensaio de fadiga com forças horizontais (adaptado) ... 105
Figura 70: Set-up do ensaio de fadiga com forças verticais (adaptado) ... 105
Figura 71: Teste de força vertical no bagageiro ... 106
Figura 72: Teste de força horizontal no bagageiro ... 107
Figura 73: Inclinação máxima da bicicleta ... 108
Figura 74: Localizações dos tubos ... 109
Figura 75: Set-up para simulação teste de impacto (massa em queda) ... 110
Figura 76: Regiões críticas... 111
Figura 77: Set-up simulação de impacto queda do quadro ... 112
Figura 78: Resultado da simulação de impacto queda do quadro ... 113
Figura 79: Região crítica - ponteira direita ... 113
Figura 80: Região crítica - junção tubo horizontal com tubo do selim ... 114
Figura 81: Dispositivo de simulação da corrente ... 114
Figura 82: Dispositivo de suporte do quadro ... 115
Figura 83: Dispositivo de simulação do pedal ... 115
Figura 84: Set-up geral de simulação de pedalada ... 116
Figura 85: Resultado geral da simulação de pedalada ... 117
Figura 86: Ponto crítico da simulação de pedalada ... 117
Figura 88: Resultado geral da simulação de forças horizontais ... 119
Figura 89: Set-up da simulação de forças verticais ... 120
Figura 90: Resultado geral da simulação de forças verticais ... 120
Figura 91: Tensões máximas com carregamento de 100kgf... 121
Figura 92: Tensões máximas com carregamento de 25kgf ... 122
Figura 93: Tensões máximas com carregamento de 32,3 kgf ... 123
Figura 94: Tensões máximas com carregamento de 13kgf ... 123
Figura 95: Set-up teste estático ... 124
Figura 96: Adaptação para teste estático ... 125
Figura 97: Dispositivo para teste estático... 125
Figura 98: Set-up teste de fadiga (adaptado) ... 126
Figura 99: Adaptação para teste de fadiga ... 126
Figura 100: Dispositivo para teste de fadiga ... 127
Figura 101: Fixação do dispositivo ao quadro ... 128
Figura 102: Resultado da simulação do teste estático ... 128
Figura 103: Resultado da simulação de teste de fadiga... 129
Figura 104: Design do suporte do freio ... 130
Figura 105: Calha de proteção ... 131
Figura 106: Fixação da calha no bagageiro traseiro ... 131
Figura 107: Protetor da corrente e coroa ... 132
Figura 108: Perfil retangular do tubo horizontal ... 134
Figura 109: Perfil retangular do garfo traseiro ... 134
Figura 110: Tarugo cilíndrico de alumínio ... 135
Figura 111: Torno Romi KFF 45 ... 136
Figura 112: Usinagem externa do tubo da direção ... 136
Figura 113: Usinagem interna da transmissão central ... 137
Figura 114: Fresadora TOS ... 137
Figura 115: Ferramenta da fresa TOS ... 138
Figura 116: Micro retífica Dremel com o tubo marcado onde será o feito o encaixe ... 139
Figura 117: Encaixe do tubo horizontal no tubo do selim ... 139
Figura 118: Encaixe do tubo horizontal no tubo do selim ... 140
Figura 119: Ângulo do tubo superior do garfo traseiro ... 140
Figura 120: Quadro ainda preso na morsa após soldagem ... 141
Figura 121: Má penetração na solda ... 141
Figura 122: Penetração da solda dentro do tubo do selim ... 142
Figura 123: Colagem do bagageiro ... 142
Figura 124: Quadro da bicicleta com aplicação de galvite ... 143
Figura 125: Quadro da bicicleta com pintura preto fosco ... 144
Figura 126: Dimensões fixas do quadro ... 146
Figura 127: Posição mais ereta ... 147
Figura 128: Posição intermediária ... 148
Figura 129: Posição mais aerodinâmica ... 148
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Lista de necessidade dos clientes ... 57
Tabela 2: Requisitos de projeto ... 58
Tabela 3: Matriz de funções ... 60
Tabela 4: Levantamento de soluções ... 61
Tabela 5: Concepção 1 – Bicicleta Padrão ... 64
Tabela 6: Concepção 2 – Bicicleta Rural Completa ... 66
Tabela 7: Concepção 3 – Bicicleta europeia... 68
Tabela 8: Concepção 4 – Bicicleta Custo ... 70
Tabela 9: Concepção 5 – Bicicleta Conforto ... 72
Tabela 10: Concepção 6 – Bicicleta Robusta ... 75
Tabela 11: Matriz de avaliação relativa ... 77
Tabela 12: Dimensões do ciclista de teste ... 83
Tabela 13: Tabela de correção do pé ... 84
Tabela 14: Recuo do selim ... 85
Tabela 15: Variação da altura do selim por quadro ... 89
Tabela 16: Comprimento do pedivela ... 89
Tabela 17: Altura do tubo do selim por quadro ... 90
Tabela 18: Dimensões para cálculo do ângulo do tubo do selim ... 91
Tabela 19: Ângulos do tubo do selim ... 92
Tabela 20: Dimensões da parte superior do corpo ... 92
Tabela 21: Distância entre o selim e o apoio para as mãos ... 93
Tabela 22: Propriedades do aço cromo-molibdênio ... 94
Tabela 23: Propriedades do alumínio 6061 T6 ... 95
Tabela 24: Propriedades da fibra de carbono ... 95
Tabela 25: Propriedades da fibra de carbono ... 96
Tabela 26: Fatores de confiabilidade ... 98
Tabela 27: Fatores de tamanho para os tubos do quadro ... 100
Tabela 28: Seções dos tubos... 109
Tabela 29: Dados da malha da simulação de impacto de peso frontal ... 111
Tabela 30: Dados da malha simulação de impacto queda do quadro ... 112
Tabela 31: Dados da malha de simulação de pedalada ... 116
Tabela 32: Dados da malha de simulação de forças horizontais ... 118
Tabela 33: Dados da malha de simulação de forças horizontais ... 122
Tabela 34: Dados da malha de simulação de forças horizontais ... 124
Tabela 35: Características da malha de teste estático ... 127
Tabela 36: Fixação do dispositivo ao quadro ... 145
Tabela 37: Lista de componentes ... 146
Tabela 38: Somatório por concepção ... 169
Tabela 39: Ordenamento por necessidade do cliente ... 169
Tabela 40: Valor do ordenamento ponderado pelo peso da necessidade do cliente ... 169
LISTA DE SIMBOLOS
A95 área da seção em que as fibras do material estejam sujeitas a
tensões mais de 95% da tensão das fibras externas
as avanço do selim
ccarreg coeficiente de carregamento
cconf coeficiente de confiabilidade
cip comprimento interno da perna
cipmáx máximo comprimento interno da perna
cipmin mínimo comprimento interno da perna
cm centímetro
CNC comando numérico computadorizado
cp constante do comprimento do pé
cpv comprimento do pedivela
cs distância do centro do canote do selim até a parte posterior do
selim
Cst comprimento do tubo do selim
csup coeficiente de superfície
ct comprimento da traseira
ctam coeficiente de tamanho
ctemp coeficiente de temperatura
dequiv diâmetro equivalente
g aceleração da gravidade
h altura de soltura da massa
hs altura do selim
hsmáx máxima altura do selim hsmin mínima altura do selim
Kg quilograma
Kg/m³ quilograma por métro cúbico (densidade)
kgf kilograma-força km quilômetro m massa de impacto m metro mm milímetro MPa megapascal N Newton n# número
s altura da base do selim até o banco
S’f resistência à fadiga
sec segundo
Sf resistência à fadiga corrigida
Sm resistência média em 1000 ciclos
Sut tensão última de escoamento
T temperatura
wlat carga lateral no bagageiro
wtot carga total (25kgf)
α ângulo entre a vertical e o tubo do selim
β ângulo entre a horizontal e o tubo do selim
ε deformação
ρ densidade
σe tensão de escoamento
σr tensão última de tração
υ coeficiente de Poison
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 15 1.1 CONTEXTO ... 15 1.2 OPORTUNIDADE ... 17 1.3 OBJETIVOS ... 17 1.3.1 Objetivo Geral ... 17 1.3.2 Objetivos Específicos ... 17 1.4 JUSTIFICATIVA ... 18 1.5 METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO ... 18 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 18 2. A PRÁTICA DO CICLOTURISMO ... 20 2.1 CICLOTURISMO NO BRASIL ... 20 2.1.1 O cicloturista brasileiro ... 20
2.1.2 Locais para prática ... 22
2.1.3 Como é hoje ... 27
2.2 ESCOLHA DA BICICLETA ... 31
2.2.1 Partes da bicicleta ... 32
2.2.1.1 Acessórios de cicloturismo ... 45
2.2.2 Tipos de bicicleta ... 47
2.2.3 Dimensões da bicicleta e posicionamento do ciclista ... 50
2.3 LESÕES COMUNS ENTRE CICLISTAS ... 52
2.3.1 Tendinite ... 52
2.3.2 Bursite ... 53
2.3.3 Lombargia ... 53
3. PROJETO INFORMACIONAL E CONCEITUAL ... 54
3.1 BENCHMARKING ... 54
3.1.1 Resultados gerais do Benchmarking ... 55
3.1.2 Comparação entre modelos nacionais e estrangeiros ... 56
3.2 LEVANTAMENTO DAS NECESSIDADES DO CLIENTE ... 56
3.2.1 Tabela de necessidade dos clientes ... 56
3.3 REQUISITOS DE PROJETO ... 57 3.4 CASA DA QUALIDADE ... 57 3.5 ESPECIFICAÇÕES DO PRODUTO ... 58 4. PROJETO CONCEITUAL ... 59 4.1 FUNÇÃO GLOBAL ... 59 4.2 MATRIZ DE FUNÇÕES ... 60 4.3 LEVANTAMENTO DE SOLUÇÕES ... 61 4.4 SOLUÇÕES CONCEITUAIS ... 62
4.4.1 Concepção 1 – Bicicleta Padrão ... 63
4.4.2 Concepção 2 – Bicicleta Rural Completa ... 65
4.4.3 Concepção 3 – Bicicleta Europeia ... 67
4.4.4 Concepção 4 – Bicicleta Custo ... 69
4.4.5 Concepção 5 – Bicicleta Conforto ... 71
4.5 VALORAÇÃO DAS SOLUÇÕES ... 75
4.6 ORDENAMENTO DAS CONCEPÇÕES. ... 76
4.7 MATRIZ DE AVALIAÇÃO RELATIVA ... 77
4.8 ESCOLHA DA CONCEPÇÃO ... 78
5. PROJETO PRELIMINAR ... 79
5.1 PROPAGADORES DE RESTRIÇÕES ... 79
5.1 ERGONOMIA ... 79
5.1.1 Principais dimensões antropométricas ... 80
5.1.2 Determinação do posicionamento do ciclista ... 83
5.1.3 Gama de tamanhos do quadro ... 87
5.2 PROJETOESTRUTURAL ... 93
5.2.1 Seleção do material ... 93
5.3 DESIGNDOQUADROEDIMENSIONAMENTODOSTUBOS ... 96
5.3.1 Vida em fadiga do alumínio ... 97
5.3.2 Testes normatizados ... 101
5.3.3 Simulações não normatizadas ... 106
5.3.4 Resultados das simulações... 109
5.4 ACESSÓRIOSDOQUADRO ... 124
5.4.1 Suporte do freio traseiro ... 124
5.4.2 Protetor da roda traseira (calha) ... 130
5.4.3 Protetor da corrente e coroa ... 131
5.5 LAYOUTFINALDOQUADRO ... 132
6 PROTÓTIPO ... 133 6.1 MATERIAIS ... 133 6.2 MÁQUINAS E PROCESSOS ... 135 6.2.1 Torno ... 135 6.2.2 Fresadora ... 137 6.2.3 Retífica ... 138 6.2.4 Solda ... 139 6.2.5 Fixação do bagageiro ... 142 6.2.6 Pintura ... 143 6.3 COMPONENTES ... 144
6.4 VALIDAÇÃO DAS MEDIDAS FIXAS ... 145
6.5 VALIDAÇÃO DO POSICIONAMENTO ... 146
6.6 AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DINÂMICO ... 149
6.7 VALIDAÇÃO DAS ESPECIFICAÇÕES DO PRODUTO ... 150
7 CONCLUSÃO ... 152
7.1 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 153
8 REFERÊNCIAS ... 154
APÊNDICE A – QUESTIONÁRIO ... 159
APÊNDICE B – QUADRO DE RESULTADOS DO QUESTIONÁRIO ... 160
APÊNDICE C – TABELA COM AS RESPOSTAS DO QUESTIONÁRIO ... 161
APÊNDICE E – RESULTADO DO BENCHMARKING ... 163
APÊNDICE F – CASA DA QUALIDADE ... 164
APÊNDICE G – ESPECIFICAÇÕES DO PRODUTO ... 165
APÊNDICE H – VALORAÇÃO DAS SOLUÇÕES ... 166
APÊNDICE I – TABELAS DE PONTUAÇÃO DA CONCEPÇÃO 1 ... 168
APÊNDICE J – TABELAS DO ORDENAMENTO DAS CONCEPÇÕES ... 169
APÊNDICE K – TAMANHO DOS QUADROS ... 170
APÊNDICE L – DESENHO DO QUADRO ... 171
APÊNDICE M – VALIDAÇÃO DOS REQUISITOS DE PROJETO ... 172
1.
INTRODUÇÃO
1.1 Contexto
Entre os anos de 1890 e 1920, era muito comum a prática de viagens de bicicleta na Europa, pois este era o meio de transporte mais rápido e acessível da época. Após a popularização do veículo automotor, as bicicletas foram substituídas pelos carros, e o cicloturismo caiu no esquecimento da maior parte da população, restando apenas alguns grupos de apoio à bicicleta, como o Cyclists` Touring Club (LAMONT, 2009). Há alguns anos percebeu-se a volta da prática do cicloturismo, despertando o interesse dos governos e empreendedores. Estima-se que em 2011 a quantia de 21 milhões de pessoas praticaram o cicloturismo só na Alemanha (CLUBE DE CICLOTURISMO, 2011 ).
Nos anos 50, o mundo se recuperava da Segunda Guerra Mundial e as industrias abandonaram o foco bélico. No Brasil, o governo de Juscelino Kubitschek implantou várias indústrias de bens duráveis. Nesta época, a principal marca de bicicleta era a Monark, que dominava o mercado com o modelo de barra circular. A Caloi também crescia na época com seu modelo de barra paralela. No começo dos anos 70, estas duas marcas detinham 95% do mercado brasileiro de bicicletas (ALCORTA, SD).
Um novo momento na história do ciclismo brasileiro começa nos anos 80. Bicicletas importadas chegam às ruas no fim dos anos 70 com novos desenhos de quadro e acessórios diferentes, as mountain bikes (VIEIRA, 2007). Agora os ciclistas poderiam, além de desfrutar de pedaladas pela cidade, se aventurar descendo várias trilhas nos morros próximos. Aos poucos as pessoas começaram a fazer modificações em modelos nacionais para poder aproveitar essas aventuras. Uma demanda para um novo produto foi criada e os importados ainda eram poucos. Novos modelos começaram a ser lançados pela Caloi e Monark, mas ainda com qualidade inferior (ALCORTA, SD).
O ciclismo no Brasil toma um rumo totalmente diferente nos anos 90. Logo no início do governo de Fernando Collor, medidas de flexibilização das
importações foram adotadas. Até então o mercado brasileiro era muito fechado para produtos importados. Além do preço, era muito difícil adquirir um produto estrangeiro devido a burocracia (SÁ, SD). O principal impacto deste novo cenário econômico para o ciclismo brasileiro foi o contato com novas tecnologias e peças de excelente qualidade. A Figura 1 ilustra a evolução das bicicletas no Brasil com o passar do tempo.
Figura 1: Linha do tempo da evolução da bicicleta no Brasil1
Recentemente o Brasil vem adotando diversas práticas mais sustentáveis, seguindo uma tendência mundial. Uma delas é o uso de bicicletas e o avanço nos direitos a ciclistas. Isso impulsionou ainda mais o comércio e o desenvolvimento desse segmento.
O cicloturismo vem ganhando espaço no Brasil, aliando a prática esportiva, à aventura e à possibilidade de conhecer diversos locais e culturas, além da procura de locais calmos, longe do caos urbano (FERNANDES; MAGANHOTO; MIARA, 2008). Este aumento é recente, e tem chamado a atenção dos governos estaduais e municipais, o que levou à criação do primeiro circuito de cicloturismo no Brasil, o circuito do Vale Europeu em Santa Catarina em 2006. Em 2010 chegou a registrar 4.000 visitações, desde então foram criados diversos outros, sendo mais dois em Santa Catarina (CARVALHO; RAMOS; SYDOW, 2013).
O cicloturismo pode ser definido segundo Lamont (2009) como a prática do ciclismo longe da casa do turista, sendo o ciclismo o ponto central da viagem, de forma ativa e não competitiva, e a viagem deve ser feita como forma de lazer ou relaxamento, podendo durar um ou mais dias. Esta prática
1
Todas as Figuras, Tabelas e Quadros sem indicação explícita da fonte foram produzidas pela equipe
está inclusa dentro do ecoturismo, pois possui baixo impacto ambiental e propicia um grande contato com a natureza.
1.2 Oportunidade
Apesar de existirem na Europa e na América do Norte bicicletas específicas para a prática do cicloturismo, estas são normalmente do tipo híbridas (adaptadas, com características de diferentes tipos de bicicleta), que não são adequadas para o uso em estradas de terra com barro, pedras e areia, usualmente utilizadas para a prática desta modalidade no Brasil (CLUBE DE CICLOTURISMO, 2011). Isto leva os cicloturistas brasileiros a comprarem bicicletas de competição ou mobilidade urbana e adaptarem, com resultados muitas vezes insatisfatórios, podendo gerar desconforto, alterações posturais e até mesmo lesões. Além disso, as adaptações de acessórios podem colocar em risco a integridade da bicicleta. Como o número de praticantes desta modalidade está aumentando, seguindo a tendência mundial, mostra-se necessário o desenvolvimento de uma bicicleta que atenda aos anseios deste público.
1.3 Objetivos 1.3.1 Objetivo Geral
O objetivo deste trabalho é o projeto e construção de um protótipo funcional de um veículo específico para a prática do cicloturismo rural, reduzindo as lesões devido ao posicionamento inadequado do ciclista e os custos com adaptações.
1.3.2 Objetivos Específicos
Para o desenvolvimento deste trabalho será necessário;
a) caracterização do perfil do cicloturista;
b) caracterização dos circuitos de cicloturismo no Paraná e Santa Catarina;
d) determinação do melhor posicionamento dos ciclistas recreacionais sobre a bicicleta;
e) determinação e escolha de concepções;
f) desenvolvimento de um quadro e fabricação do protótipo; 1.4 Justificativa
As bicicletas mais utilizadas hoje para a prática do cicloturismo no Brasil são, normalmente, adaptações das bicicletas competitivas ou de mobilidade urbana. Estas adaptações são realizadas tanto no posicionamento do ciclista quanto na instalação de equipamentos que possibilitem o transporte de bagagem, luzes e outros acessórios. Ao sanar a necessidade destas adaptações com um projeto específico para este nicho, será minimizada a ocorrência de lesões, desconforto e quebras no equipamento. 1.5 Metodologia de Desenvolvimento
Será aplicada para o desenvolvimento do veículo a metodologia de Rozenfeld et al. (2005) adaptada a este projeto, sendo o projeto dividido em quatro fases:
a) projeto informacional, quando será coletado o maior número de informações possíveis sobre o tema, visando entender o consumidor e o mercado atual de produtos relacionados;
b) projeto conceitual, quando será desenvolvido o conceito de produto, ainda sem detalhamento em desenhos;
c) projeto detalhado, onde será feito o dimensionamento do produto para as características levantadas nas fases anteriores;
d) fabricação de um protótipo, visando validar principalmente o dimensionamento.
1.6 Estrutura do Trabalho
Este trabalho é composto de sete capítulos.
No Capitulo 1 apresenta-se o tema, oportunidade, objetivos, justificativa para o desenvolvimento do produto e a metodologia que será
utilizada neste trabalho. No Capítulo 2, encontra-se a caracterização do cicloturismo, os locais para esta atividade e seus praticantes. São relatadas duas experiências de como o cicloturismo é realizado hoje. Na sequência, são abordados os tópicos para a escolha de uma bicicleta e caracterizadas suas partes, tipos e principais dimensões. Por fim, tem-se um estudo para entender as principais lesões em ciclistas. A partir destes dados, ocorre a caracterização da oportunidade de desenvolvimento. No Capítulo 3, apresenta-se um estudo de mercado, englobando um benchmarking com modelos nacionais e importados, o levantamento da necessidade dos clientes, os requisitos de projeto e a Casa da Qualidade, relacionando os requisitos e necessidades. No Capítulo 4 são apresentadas as funções do produto, as concepções geradas e a escolha do layout. O dimensionamento do quadro ocorre no Capítulo 5. Primeiramente determina-se o posicionamento do ciclista para, na sequência, definir as dimensões dos tubos. No capítulo 6 descreve-se a fabricação do protótipo e as principais considerações. Por fim, no Capítulo 7 são apresentadas as conclusões do projeto e sugestões de trabalhos futuros.
2.
A prática do cicloturismo
Segundo Macedo (2011) o cicloturismo não possuí regras quanto à distância a ser percorrida ou localidades a serem visitadas. Também, não há preocupação com o desempenho, pois o que importa é o prazer de pedalar. A bagagem que o ciclista irá carregar varia conforme as necessidades do percurso, sendo que, para viagens que contarão com hospedagem em hotéis e pousadas, é muito menor do que viagens por locais mais desolados. Estas viagens devem contar com um bom planejamento, permitindo alterações em casos de imprevistos e propiciando maior segurança ao cicloturista.
De acordo com a Rede Catarinense se Mobilidade Ciclística (2011), o cicloturismo apresenta diversos efeitos positivos, tanto sobre o atleta quanto sobre as comunidades visitadas, como a diversificação da economia regional, valorização da cultura local, intercâmbio cultural entre locais e os ciclistas, aumento da movimentação turística fora de temporada entre outros.
2.1 Cicloturismo no Brasil 2.1.1 O cicloturista brasileiro
Não é difícil encontrar fóruns e blogs sobre cicloturistas europeus. Contudo, por esta modalidade do ciclismo não ser tradicional no Brasil, as informações disponíveis sobre o cicloturista brasileiro não são suficientes para um bom entendimento. A fim de caracterizar melhor este público, foi desenvolvido um questionário. Nele, busca-se coletar informações relevantes sobre o praticante, os circuitos e a bicicleta. As perguntas aplicadas estão contidas no Apêndice A. Os dados coletados serão utilizados para identificar as diretrizes do desenvolvimento deste projeto.
2.1.1.1 Descrição da coleta de dados
Foi elaborado um questionário com composto de cinco partes. A primeira foca em entender as características básicas do cicloturista. Nas próximas duas, as perguntas buscam informações sobre a bicicleta e os
percursos praticados. Na sequência, tenta-se entender a ergonomia e saúde do ciclista. Até então, todas as perguntas são objetivas. Por fim, foi inserido um quadro para o entendimento da necessidade dos clientes, onde o entrevistado classifica o nível de importância dado ao quesito, sendo 1 o menos importante e 5 o mais importante.
O questionário desenvolvido em formulário eletrônico aplicou-se via rede social (no caso Facebook) para clubes de cicloturismo e cicloturistas, contando com a divulgação destes para os demais praticantes. O questionário ficou disponível de 22 a 29 de novembro de 2014.
2.1.1.2 Resultados do questionário
Da totalidade de 23 questionários respondidos, 19 participantes dizem ser praticantes de cicloturismo. Isso garante que os dados coletados sejam próximos da realidade. Praticamente, todos são adultos e dizem ter preparo físico entre médio e alto.
Quanto à distância dos percursos de cicloturismo, a maior porcentagem dos entrevistados pedala no total mais de 150km, dificilmente passando de 100km por dia. A duração do percurso ficou mais fragmentada, mas mostra que metade dos passeios é de apenas um dia. Quando há necessidade de permanência, hotéis e pousadas são as principais opções. Quase sempre é preciso levar bagagem e o peso varia bastante, podendo passar de 15kgf.
Praticamente todos os participantes consideram o nível de desconforto entre leve e moderado. Dor muscular é a reclamação em 65% dos casos. Como dizem ser as costas a região mais afetada, entende-se que a causa principal do desconforto é devido à postura do ciclista e ao exercício.
Além do uso nos percursos de cicloturismo, uma grande parte dos questionários respondidos mostra que as bicicletas também servem para deslocamento urbano e lazer. O preço que estão dispostos a pagar é acima de R$2.500,00 em quase 70% dos casos. Além da bicicleta, estão dispostos ainda a comprar a parte de bagageiros, luzes, bomba de ar e alforjes. Alguns
itens extras foram acrescentados a esta lista, se destacando principalmente pezinho e kit de reparo. A tabela com as respostas está descrita no Apêndice B e os gráficos estão apresentados no Apêndice C.
2.1.2 Locais para prática
A prática do cicloturismo nas grandes estradas brasileiras costuma ser evitada, pois o elevado tráfego de veículos associado à má conservação das estradas que, muitas vezes, não possuem acostamento, tornam estes locais muito perigosos. Além da segurança, outro ponto que leva o cicloturista a procurar mais as estradas rurais, é o contato com o meio-ambiente e a aventura proporcionada pelas pequenas estradas não pavimentadas. De acordo com Paupitz (2008), 53% dos cicloturistas brasileiros preferem andar por estradas de terra.
Os deslocamentos diários são previstos de acordo com o trajeto a ser percorrido, o tempo disponível para a viagem e a capacidade física do atleta. Porém, segundo resultados do Apêndice B, na maioria dos casos (57%) os ciclistas preferem percursos diários entre 50 e 100km, já que com estas distâncias, é possível aproveitar bem todo o trajeto e o destino, com paradas para tirar fotos, conhecer pontos turísticos e alimentação.
O cicloturismo pode ser praticado de forma autônoma, quando o cicloturista define sua rota e leva sua própria bagagem ou com a contratação de uma agência de cicloturismo, que disponibiliza carros de apoio, peças de manutenção e carrega as bagagens. Segundo Pauptiz (2008) 71% dos cicloturistas preferem a primeira opção, e os que procuram as agências o fazem principalmente por questões de segurança (49%).
Os circuitos de cicloturismo são propostas de rotas, normalmente promovidos pelos governos locais. Estas rotas são demarcadas, indicando os caminhos a serem seguidos. No início do percurso, o cicloturista pode retirar um mapa do percurso e, ao longo dele, existem pontos de controle, onde o ciclista recebe carimbos, comprovando sua passagem pelo ele. Além da demarcação, também há infraestrutura para receber este público (REDE CATARINENSE DE MOBILIDADE CICLÍSTICA, 2011).
O sistema de circuitos de cicloturismo é novo no Brasil, e a sua implantação iniciou-se em Santa-Catarina, onde hoje já existem pelo menos três circuitos implantados (CLUBE DE CICLOTURISMO, 2011):
a) Circuito do Vale Europeu, que foi o primeiro planejado especialmente para ser percorrido por bicicletas, tendo 300km de extensão. Inicia e termina na cidade de Timbó;
b) Circuito das Araucárias, passando por áreas de serra, planície e planaltos. Apresenta um elevado nível de dificuldade;
c) Costa Verde e Mar, que percorre a planície de SC, passando por praias e cidades próximas ao litoral. Percorre um total de 270km.
Estes três circuitos dão preferência por estradas secundárias, passando o mínimo possível pelas principais rodovias da região. Todos utilizam estradas de terra, cascalho e areia, dificultando muito a prática com bicicletas de estrada. (CLUBE DE CICLOTURISMO, 2012). A Figura 2 apresenta roteiros de cicloturismo em Santa Catarina.
2.1.2.1 Caracterização das estradas utilizadas para o cicloturismo
Para o levantamento dos tipos de terreno encontrados em passeios de cicloturismo, passou-se por alguns lugares onde ocorrem esta atividade. Nestes caminhos, encontrou-se estradas asfaltadas, de terra, cascalho e areia, além dos mais variados estados de conservação, nas Figuras 3, 4, 5, 6 e 7 pode-se observar alguns dos tipos de terreno. As subidas e descidas tem inclinações muito variadas, chegando em alguns momentos a mais de 15%.
Como, durante a viagem, pode ocorrer chuva, algumas das estradas tornar-se escorregadias ou lamacentas. Nestas estradas, a ocorrência de erosões é comum, principalmente em aclives ou declives, podendo existir valas atravessando a estrada.
Figura 4: Descida com buracos e valas
Figura 6: Estrada pedregosa
2.1.3 Como é hoje
Para o entendimento de como o cicloturismo é praticado hoje, participou-se de dois passeios com perfis diferentes. O primeiro foi em Tibagi – PR, percorrendo um circuito dimensionado para ser percorrido em um dia, com 39km de extensão, organizado pelo Anda Brasil. O caminho foi todo demarcado com placas, e os pontos de referência indicados em um mapa. O percurso foi realizado com uma bicicleta moutain bike SOUL SL300. A comida foi acomodada nos bolsos da camisa de ciclismo, e a água foi acondicionada em mochilas de hidratação com capacidade para 1,5 litro. Sendo um passeio curto, não houve necessidade de carregar bagagem na bicicleta. Para este caso, a bicicleta de competição supriu as necessidades adequadamente exceto pelo selim, que gerou incômodo na região do glúteo. A Figura 8 mostra o cartão de controle do passeio realizado em Tibagi.
Figura 8: Cartão dos pontos de controle no passeio de Tibagi
O segundo passeio foi realizado durante o primeiro encontro de cicloturismo. Este encontro foi organizado visando proporcionar a experiência do cicloturismo tradicional, quando o ciclista é responsável por levar sua bagagem, incluindo barracas, sacos de dormir e comida para o percurso. Para esta viagem transportou-se aproximadamente 23 kgf de bagagem,
incluindo três litros de água, para duas pessoas, sendo a bagagem composta por uma barraca para quatro pessoas, uma muda de roupa para cada participante, dois sacos de dormir, isolantes térmicos, comida para dois dias de pedalada, ferramentas e material de higiene. O peso foi distribuído entre as bicicletas considerando o condicionamento físico dos dois ciclistas, sendo que um ficou com a barraca e uma mochila de hidratação, carregando aproximadamente 6,7kgf e o restante ficou com o outro (16,3kgf). Para o transporte, fez-se necessário adquirir os equipamentos para carregar a bagagem e para sinalização. Neste caso, o bagageiro traseiro, os alforjes e as luzes, num custo de R$ 738,00 para uma bicicleta. A Figura 9 mostra a bicicleta carregada para a viagem.
Figura 9: Bicicletas carregadas para o cicloturismo
O percurso iniciou-se na loja Bike Tech situada em Curitiba, indo até Balsa Nova, no topo da serra de São Luiz do Purunã, em um dia, percorrendo 65km para ir. A volta ocorreu no dia seguinte, percorrendo um total de 140km em dois dias.
Entre Curitiba e o topo da serra de São Luiz do Purunã, optou-se por percorrer a BR-277, estrada com acostamento em boas condições de uso, exceto pelas saídas de estradas não pavimentadas, onde são encontradas pedras e terra trazidas pelos veículos que saem destas. Considerando as bicicletas utilizadas, estes pontos representaram a necessidade de maior atenção para evitar quedas por escorregamento, mas não representaram grande risco de furo do pneu. No decorrer do trajeto, realizaram-se paradas para reabastecimento de água, alimentação e reagrupamento, totalizando três até o topo da serra. No topo da serra, adotou-se um caminho alternativo em direção ao camping onde foi planejada a estadia. Esta estrada apresentou basicamente dois tipos de solo, sendo o primeiro de terra, e o segundo uma areia grossa. Novamente, as bicicletas utilizadas, com pneus para fora de estrada, se mostram uma boa opção, oferecendo aderência nestes solos mesmo no período em que estava chovendo.
A volta fez-se por estradas secundárias, sendo a descida da serra toda em estradas de terra. Neste ponto os freios a disco hidráulicos mostraram-se de grande valia, reduzindo o esforço necessário para acionamento e permitindo o melhor manejo da bicicleta na descida. Ao longo de toda descida, os buracos e valas estavam presentes, e, muitas vezes, sem a possibilidade de serem desviados, causavam grandes impactos na roda traseira (roda com maior carga devido à bagagem). O caminho entre o pé da serra e Campo Largo realizou-se por estradas secundárias e asfaltadas, porém sem acostamento. Neste ponto a atenção aos carros teve de ser redobrada. A ausência de retrovisores foi sentida, sendo necessário desviar o olhar do caminho para ver os carros que vinham por trás. O passeio foi encerrado antes do fim, devido ao grande desconforto dos dois ciclistas.
Algumas subidas no caminho se mostraram um grande desafio, principalmente, com a carga, que estava concentrada atrás do eixo traseiro, o que gera uma grande tendência de a bicicleta levantar a roda da frente. Em uma das subidas, houve uma queda de um dos ciclistas devido a este efeito.
Figura 10: Cartão dos postos de controle na viagem de Balsa Nova
O desconforto gerado pelas bicicletas utilizadas foi sentido pelos dois ciclistas, como: i/ dores nos punhos e costas; e ii/ dormência nas mãos; gerados pelo posicionamento competitivo destas bicicletas, com as costas mais arqueadas, sobrecarregando os braços, e impedindo que as curvaturas da coluna cumprissem o seu papel de absorver os impactos. O desconforto nos glúteos apareceu novamente, devido ao selim duro e mais estreito, normalmente utilizado em competições. Em descidas, o deslocamento dos alforjes para frente fazia com que estes batessem nos pés (Figura 11) quando o pedal estava na parte mais recuada, atrapalhando a pedalada. Nas subidas, com a carga concentrada sobre o eixo traseiro, o “pedalar de pé” foi dificultado, gerando a tendência de a roda da frente levantar. O reparo do pneu traseiro, em caso de furo, é dificultado pelo bagageiro que é preso ao eixo da roda, sendo necessário retirar os alforjes do bagageiro para fazer o reparo. Durante o trajeto houve um período de chuva, durante a parte não asfaltada do percurso. Isto fez com que a areia aderisse na corrente, gerando assim grande desgaste do conjunto de transmissão. Isto encurtou a vida da
corrente em cerca de 500km, trocada com cerca de 300km percorridos, quando o normal é trocar com 800km.
Figura 11: Posicionamento do ciclista durante a viagem
Durante o trajeto, obteve-se relatos de outros participantes a respeito de bagageiros que quebram quando passam por buracos. Estes afirmam ser muito comum a falha próximo das pontas do suporte. Estes ciclistas estavam com pneus de uso misto, o que se mostrou uma grande vantagem na parte asfaltada do percurso. Porém, quando em subidas íngremes na parte não pavimentada ou em regiões mais pedregosas, os pneus se mostraram inadequados, havendo reclamações por parte dos usuários em relação à aderência. Em alguns momentos, os ciclistas que estavam com estes tipos de pneus tiveram de empurrar suas bicicletas para poder continuar a viagem. Por sua vez, os pneus fora de estrada utilizados nas outras bicicletas passaram por todos os terrenos sem maiores dificuldades.
2.2 Escolha da Bicicleta
A bicicleta mais indicada para o cicloturista brasileiro é a moutain bike (bicicleta de montanha), pois é a mais robusta e adequada a todos os tipos de terreno. Mesmo em viagens planejadas somente em asfalto, ela tem a
preferência pois as estradas brasileiras não são bem conservadas, apresentando buracos e muita sujeira. Isso pode ocasionar furos em pneus de bicicletas de estradas, além de danos aos aros, permitindo desvios de rota caso faça-se necessário (CLUBE DE CICLOTURISMO, 2011).
As bicicletas de moutain bike disponíveis no mercado nacional não atendem às necessidades do cicloturista, necessitando adaptações como a colocação de bagageiros, iluminação, descanso lateral e, até mesmo, no posicionamento do ciclista (geometria da bicicleta). Já as bicicletas disponíveis na Europa e Estados Unidos, apesar de possuírem todos os equipamentos e a geometria mais favorável para esta prática, têm limitações nos terrenos de uso, pois, normalmente, são bicicletas de uso misto (terra/asfalto) adaptadas à realidade local de estradas bem conservadas, diferente do encontrado no Brasil. Outro inconveniente são os preços cobrados devidos aos impostos sobre produtos importados.
As indicações quanto à bicicleta começam pelo formato do quadro, sendo que a tendência é que os preferidos sejam os com geometria tradicional. Ou seja, o tubo superior praticamente paralelo ao piso. Outro ponto, levando em consideração na escolha da bicicleta, é a reparabilidade desta, pois como as viagens, muitas vezes, passam em locais isolado ou cidades com menos estrutura, é necessário que os componentes possam ser reparados ou encontrados com facilidade, reduzindo o risco de ter a viagem interrompida por uma quebra (REDE CATARINENSE DE MOBILIDADE CICLÍSTICA, 2011).
2.2.1 Partes da bicicleta
O conceito e componentes básicos de uma bicicleta atual são semelhantes às bicicletas antigas. Muita tecnologia foi desenvolvida para aprimorar estes componentes, mas poucos conceitos foram implementados. Isso faz com que os diferentes modelos possuam características conceituais praticamente iguais. Uma bicicleta convencional, mostrada na Figura 12, pode ser desmembrada nos seguintes componentes:
Figura 12: Bicicleta facilmente encontrada em bicicletarias Fonte: Cannondale Bycicle (2015)
a) Espigão, mesa ou avanço (steam): esta peça faz a conexão entre o tubo circular do garfo e o guidão. Além disso, é a mesa que faz os últimos ajustes dimensionais, regulando altura do guidão e distância entre este o selim. Isso é muito importante pois define a postura do ciclista e a distribuição de peso na bicicleta (ver Figura 13).
Figura 13: Suporte de guidão Fonte: PRO bike gear (2015)
b) Guidão (handle bar): tubo circular fixado pela mesa ao garfo. Nele são acoplados a manopla, trocadores de velocidade e manetes de freio. Possui diferentes geometrias dependendo do uso e influencia diretamente na distribuição de peso e postura do ciclista. Exemplos de guidões são mostrados nas Figuras 13, 14 e 15.
Figura 14: Guidão de moutain bike Fonte: PRO bike gear (2015)
Figura 15: Guidão borboleta Fonte: Ergotec (SD)
Figura 16: Guidão speed Fonte: PRO bike gear (2015)
c) Passador de marcha (shifter): componente responsável por mudança manual na tensão dos cabos, mudando a posição dos câmbios e alterando a relação de transmissão. Pode ser independente ou integrado ao manete de freio. Quando utilizado independentemente, pode ser fixado tanto no guidão quanto no quadro, dependendo da bicicleta (ver Figura 17).
Figura 17: Passador de marcha independente Fonte: Shimano (2015)
d) Manete de freio (brake lever): alavanca que tenciona manualmente os cabos para acionamento dos freios. Pode apresentar diferentes formatos dependendo do tipo de guidão no qual vai ser fixado (ver figura 18).
Figura 18: Manete e pinça de freio Fonte: Shimano (2015)
e) Manopla (grip): peça de borracha colocada na extremidade do guidão para maior conforto do ciclista (ver Figura 19).
Figura 19: Manopla Fonte: PRO bike gear (2015)
f) Quadro (frame): o quadro é o que vai unir todos os componentes da bicicleta. Representando em média 25% do peso total, ele deve ser ao mesmo tempo leve e resistente. Podem ser manufaturados de diferentes materiais, sendo muito comum o uso de ligas de aço ou alumínio. Contudo, vem aumentando o uso da fibra de carbono com resina. O quadro pode ser dividido em partes e seus tubos e acessórios são mostrados na Figura 20.
Figura 20: Quadro Fonte: Noret, Bailly (1991)
1. Tubo do selim;
2. Tubo horizontal;
4. Transmissão central;
5. Tubo da direção;
6. Garfo posterior; 7. Garfo anterior.
g) Garfo (fork): peça responsável pela direção da bicicleta, conectada à mesa e ao cubo da roda dianteira. Pode ser rígido ou com amortecedor (ver Figura 21).
Figura 21: Garfo com suspensão Fonte: Rockshox (2015)
h) Canote do selim (seat post): faz o suporte do selim no quadro. Seu posicionamento influencia diretamente no posicionamento do ciclista. O ajuste vertical é feito no quadro e o ajuste horizontal é feito no carrinho do selim. O desempenho e conforto estão diretamente ligados em como o selim será posicionado em relação do guidão e ao eixo do movimento central. Podem ser encontrados em diversos comprimentos e diâmetros e alguns modelos possuem amortecedores (ver Figura 22).
Figura 22: Canote do selim Fonte: PRO bike gear (2015)
i) Selim (saddle): como suporta a maior parte do peso do ciclista, a escolha do selim afeta diretamente no conforto. Para longos períodos de pedalada é recomendável uso de materiais mais duros e dimensões reduzidas, para evitar atrito com virilha e pernas. Já para trajetos mais curtos, normalmente prefere-se usar um selim mais macio e largo. Para um exemplo, ver Figura 23.
Figura 23: Modelo de selim vazado Fonte: Bikemagazine (2011)
j) Freio (brake): os mais comuns são os sistemas de sapata. Podem ser tipo cantilever ou V-brake, dependendo do tipo de acionamento da centragem. Ambos realizam a frenagem pelo atrito da sapata com o aro, a partir do acionamento do cabo. Alguns modelos V-brake podem ter acionamento hidráulico. Outro sistema de encontrado é o freio a disco. A frenagem é feita pelo atrito da pastilha com o disco. O acionamento neste caso pode ser por cabo ou hidráulico. A Figura 24 contém alguns exemplos de freios para bicicletas.
Figura 24: Tipos de freio Fonte: Pedal (SD)
k) Movimento central (bottom bracket): localizado na parte inferior (jogo da transmissão central), é formado por um cubo fixo no quadro e um cubo móvel. Esta parte móvel normalmente rotaciona por movimentação de esferas rolantes e é acionado pela rotação do pedivela (ver Figura 25).
Figura 25: Parte interna do movimento central Fonte: Pedala Ceara (2015)
l) Pedivela e coroa (crank): o pedivela é a conexão entre o pedal e o eixo do movimento central. Varia de tamanho de acordo com o tamanho do ciclista e não é ajustável. Ele é acoplado à coroa e ficam concêntricos ao movimento central. Caso a bicicleta tenha sistema de troca de velocidades frontal, o pedivela se acopla a um conjunto de coroas (ver Figura 26).
Figura 26: Pedivela e coroa Fonte: Angeli (1994)
m) Pedal: é o componente onde o ciclista vai aplicar a força para gerar movimento. Portanto, necessita máxima eficiência. Os dois tipos são encaixe ou plataforma. O pedal de encaixe possui um mecanismo que prende o pé do ciclista. Isso permite que ele não só empurre o pedal como também o puxe, melhorando seu desempenho. O de plataforma são apenas uma base para apoio do pé. A vantagem é que não precisam de sapatilha especial para pedalar. Pode-se usar junto presilhas ou firma-pés, acessórios que auxiliam na fixação do pé no pedal de plataforma (ver Figura 27).
Figura 27: Pedal tipo clip Fonte: Shimano (2015)
n) Câmbio dianteiro (front derailleur): mecanismo com movimentação paralela ao quadro e acionado pelo cabo do trocador dianteiro. Por ela passa a corrente e seu posicionamento define em qual coroa será feita
a transmissão. A passagem da corrente entre as coroas é feita quando o câmbio dianteiro se move para reposicioná-la. Para um exemplo, ver Figura 28.
Figura 28: Câmbio dianteiro Shimano Fonte: Shimano (2015)
o) Câmbio traseiro (rear derailleur): também chamado de macaquinho, possui o mesmo acionamento do câmbio dianteiro e é responsável pela mudança da velocidade através da passagem da corrente pelos anéis dentados do cassete. O câmbio traseiro é formado por uma parte superior, presa ao quadro da bicicleta, e um desviador. O desviador é responsável pelo posicionamento e tensionamento da corrente (ver Figura 29).
Figura 29: Câmbio traseiro Shimano Fonte: Shimano (2015)
p) Cassete: conjunto de anéis dentados que realizam a troca da relação da transmissão de acordo com a posição da corrente. São montados na roda livre do cubo da roda traseira (ver Figura 30).
Figura 30: Cassete Fonte: Shimano (2015)
q) Roda livre (freewheel): peça que vai fixada no cubo da roda traseira e permite o giro da roda quando o ciclista para de pedalar.
r) Corrente (chain): formada de elos unidos por cilindros metálicos. A corrente é responsável por transmitir o movimento da coroa para o cassete (ver Figura 31).
Figura 31: Elos da corrente Fonte: Shimano (2015)
g) Cubo (hub): o cubo é o elemento central que se fixa no garfo e gira junto com a roda. É dele que saem os raios. Podem ser pequenos ou grandes, dependendo se a finalidade é redução de peso ou rigidez (ver Figura 32).
Figura 32: Cubo com blocagem rápida Fonte: Shimano (2015)
h) Pneu (tire): o pneu é uma parte muito importante da bicicleta. É ele que vai estar em contato com o solo e será responsável por suportar todo o peso da bicicleta, ciclista e bagagem, dar aderência na frenagem, tracionar nas subidas, segurar nas curvas e absorver impactos de irregularidades do terreno (PEQUINI, 2000). Podem ser tipo pneu ou tipo tubular. A principal diferença entre estes é que o tubular é mais caro e mais leve. Para reparo, o pneu troca-se apenas a câmara interna, o que demanda ferramentas. Já o tubular troca-se o conjunto completo por um reserva. O desenho na superfície de contato (ver Figura 33) com o terreno varia conforme a aplicação e uso. Longas distâncias em superfícies regulares requerem superfície lisa e dura. Já para trilhas, emprega-se um pneu com ranhuras largas.
Figura 33: Diferentes tipos de pneus Fonte: Faz Fácil (SD)
i) Raio (spoke): barra de metal altamente resistente que liga o aro ao cubo. A boa colocação dos cabos influencia diretamente no rendimento, equilíbrio e resistência da roda. Em provas de ciclismo, onde se busca extrema performance e a aerodinâmica influencia, pode-se usar raio lenticular ou rodas compactas.
j) Aro (rim): os aros devem ser leves e resistentes. Podem ser de três modelos: clincher, tubeless e tubulares. Normalmente são encontrados em quatro tamanhos para o uso adulto, sendo três para moutain bike e um para bicicletas de estrada. Os aros de moutain bike são 26”, 27,5” e 29”, o aro de bicicleta de estrada normalmente é encontrado na medida 700, com 27” de diâmetro. O diâmetro do aro influênca na agilidade, ângulo de ataque à obstáculos, estabilidade e manutenção da velocidade em regiões planas, sendo que quanto maior o aro, menor as duas primeiras características, e maior as demais. A Figura 34 exemplifica um aro tubular.
Figura 34: Raios montados no aro e cubo central Fonte: Shimano (2015)
Os componentes básicos de uma bicicleta foram descritos nesta seção. Diferentes aplicações podem requerer acessórios específicos. Na sequência serão apresentados alguns específicos para o cicloturismo.
2.2.1.1 Acessórios de cicloturismo
Nas bicicletas de cicloturismo há um conjunto típico de acessórios utilizados. Na Figura 35 está representada uma bicicleta equipada para o cicloturismo.
Na sequência, tem-se uma rápida descrição dos elementos:
a) Bagageiros dianteiro e traseiro: tem por função suportar a bagagem alocada em alforjes ou apenas amarradas em sua estrutura. Os bagageiros para alforjes possuem barras nas laterais impedindo que a bagagem entre em meio aos raios das rodas;
b) Farol dianteiro: existe uma grande variedade de modelos de faróis. Alguns servem apenas com o intuito de sinalização do ciclista, mais utilizados em ambiente urbano, onde a iluminação por postes é comum. Para o cicloturismo existem modelos mais potentes, proporcionando a adequada iluminação do caminho em estradas sem iluminação pública;
Figura 35: Bicicleta equipada para cicloturismo Fonte: Adaptado de Biciclub (2013)
Na sequência, tem-se uma rápida descrição dos elementos:
c) Lanterna traseira: na cor vermelha, tem como único objetivo a sinalização da presença do ciclista em ambientes escuros;
d) Suporte lateral: tem como função manter a bicicleta de pé enquanto parada. Existem modelos instalados na roda traseira e alguns instalados próximo ao pedivela;
e) Paralamas dianteiro e traseiro: tem como função evitar que detritos e sujeira da estrada levantados pelas rodas da bicicleta atinjam o ciclista e a carga;
f) Bomba: utilizado em caso de necessidade de reparo do pneu ou para manter a calibragem ideal deste.
Além dos acessórios citados, são comuns a utilização de suportes para mapas, celulares ou GPS, bolsas diversas espalhadas pelo quadro, no guidão e sob o selim.
No questionário aplicado, levantou-se a necessidade de acessórios na bicicleta, sendo que os mais recorrentes foram a bomba de ar (61%), os alforjes (61%), o bagageiro traseiro (65%) e as luzes (78%). O bagageiro
a a
d
c b e
e
dianteiro apareceu apenas em 26% das respostas, mostrando que este não é um acessório necessário para o cicloturismo.
2.2.2 Tipos de bicicleta
Existem diversas categorias de bicicletas no mercado com suas subdivisões. Todavia, no cicloturismo as mais utilizadas são as mountain bikes, seguidas das bicicletas de estrada e as bicicletas de lazer/mobilidade urbana.
2.2.2.1 Mountain bikes
Também conhecidas como bicicletas de montanha, foram criadas nos anos 70 como adaptações das bicicletas urbanas da época para andar em trilhas, montanhas e estradas lamacentas e esburacadas. Ganharam maior importância no início dos anos 90, quando se iniciou o desenvolvimento de tecnologias específicas para a modalidade (SATOSHI, 2000).
As principais características da bicicleta de montanha são os pneus largos, com cravos para uso em terrenos irregulares e sem pavimentação e o guidão reto. Outros pontos característicos são amortecedores dianteiros e traseiros e freios a disco hidráulicos ou mecânicos. A geometria do quadro e dimensões das rodas estão entre os itens que ainda são testados nas mais diversas condições para definição de qual tecnologia se adapta melhor a cada situação. A Figura 36 mostra um exemplo deste tipo de bicicleta.
Figura 36: Mountain Bike Fonte: Cannondalle Bicycle (2015)
2.2.2.2 Bicicletas de estrada
Também conhecidas como speed, são bicicletas que apresentam o conjunto roda/pneu finos e o pneu é liso, privilegiando a aerodinâmica e leveza, com aro de 27” de diâmetro, conforme mostrado na Figura 37. O guidão apresenta uma parte reta perpendicular à roda e nas pontas uma parte curvada para baixo, paralela às rodas. Estas bicicletas são para uso em estradas pavimentadas. Devido a sua aplicação, não se tem grande absorção de impactos gerados por buracos. Todo o conjunto da bicicleta é projetado para maior leveza, o que torna a bicicleta frágil quando colocada em situações de maior carga, como carregando alforjes ou em estradas esburacadas.
Como variação da bicicleta de estrada, também é encontrada a bicicleta de ciclocross, que é uma bicicleta de estrada com pneus para andar na lama. Esta bicicleta é utilizada em competições da modalidade, que é disputada em circuitos criados em terra e grama.
Figura 37: Bicicleta de estrada Fonte: Cannondalle Bicycle (2015)
2.2.2.3 Bicicletas de lazer/ mobilidade urbana
São bicicletas que visam, em primeiro lugar, o conforto, colocando o ciclista numa posição mais ereta no selim com seu guidão mais alto que as bicicletas anteriores e o quadro mais curto. São usadas normalmente para pequenos deslocamentos nas cidades e para os passeios nos parques. Como a performance é colocada como último requisito nestas bicicletas, percursos que exijam mais do ciclista, com mais subidas ou maiores distâncias, são inviáveis.
Nas bicicletas de lazer estão inclusas, também, as bicicletas de uso misto, muito comuns na Europa. Estas bicicletas são muito bem adaptadas ao cicloturismo europeu, sendo as mais utilizadas para este fim naquele continente. Estas bicicletas possuem uma geometria favorável para o uso em viagens, ficando no meio termo entre as bicicletas de competição e de lazer. Possuem, normalmente, pneus mistos, com uma faixa lisa no meio, para conforto e eficiência no asfalto, e ranhuras ou cravos nas bordas, para melhor aderência em pisos de terra. Um modelo é apresentado na Figura 38.
Figura 38: Bicicleta hibrida Fonte: Cannondalle Bicycle (2015)
2.2.2.4 Bicicleta elétrica
São bicicletas que são auxiliadas por um motor elétrico e o ciclista pode escolher tanto pedalar em conjunto com o motor elétrico quanto deixar o motor fazer o trabalho. Existem bicicletas elétricas em todas as categorias já citadas, sendo mais comum encontrá-las nos modelos de lazer e mobilidade urbana, como mostra a Figura 39.
Figura 39: Bicicleta elétrica Fonte: Sense Bike (SD)
2.2.3 Dimensões da bicicleta e posicionamento do ciclista
É muito comum praticantes de ciclismo reclamarem de dores musculares e fadiga. Um dos motivos deste desconforto é o mau dimensionamento na bicicleta. De acordo com Martins et al. (2007), a maior parte dos ciclistas apresentam erros de posicionamento na bicicleta. Assim, 82% dos ciclistas recreacionais apresentam erros nos ajustes do selim e 12% na altura do guidão. Estes desajustes podem causar diversas formas de lesão. Já GembarowskI (2009) faz uma comparação entre a postura de ciclistas competitivos e pessoas sedentárias e demonstra que há alterações posturais nos ciclistas que podem estar relacionadas ao posicionamento durante o gesto esportivo. Conforme Salai (1999 apud PEQUINI, 2005), entre
30 e 70% dos ciclistas sofrem dores lombares, e estas podem ser ocasionadas pelos ângulos da região lombar na posição sentada. Há diversos fatores que influenciam estes ângulos, como formato e altura do selim, guidão, distância entre os dois, formato e tamanho do quadro, tamanho do pedivela e características pessoais.
2.2.3.1 Quadro e periféricos
O dimensionamento de uma bicicleta se caracteriza por dois conjuntos de medidas: as medidas fixas e as ajustáveis.
2.2.3.2 Medidas fixas do quadro
Estas são as dimensões do quadro da bicicleta e determinam quais as medidas finais, independente dos demais componentes e acessórios. A representação destas medidas encontra-se na Figura 40:
Figura 40: Dimensões fixas do quadro Fonte: Hinault, Genzling (1988)
2.2.3.3 Medidas ajustáveis
As medidas ajustáveis são dimensões relativas e fazem o ajuste fino para que a bicicleta fique adequada ao ciclista. As dimensões, conforme a Figura 41, são definidas a seguir.
Figura 41: Dimensões ajustáveis Fonte: Hinault, Genzling (1988)
2.3 Lesões comuns entre ciclistas
Apesar da bicicleta já existir há mais de cem anos, sendo datada de 1879, há poucos estudos sobre as patologias advindas da prática deste esporte. Porém as pesquisas existentes mostram um quadro preocupante neste aspecto: o ciclismo como um fator gerador de diversas alterações posturais e patologias.
Em estudo realizado por Martins et al. (2007) com ciclistas recreacionais e competitivos, os erros de posicionamento estavam presentes em 82% dos ciclistas do primeiro grupo, sendo que a maioria apresentou erros na altura do selim, mostrando que os ciclistas recreacionais estão mais suscetíveis à má postura sobre a bicicleta. Este é um fator que pode levar às lesões como tendinites e bursites, afetando quadril, joelho e tornozelo, e lombalgia (dores nas costas). Segue o descritivo destas lesões:
2.3.1 Tendinite
A tendinite é uma inflamação que acontece nos tendões, estruturas que ligam o músculo aos ossos e possibilitam a movimentação. Por serem partes muito pouco irrigadas pelo sistema circulatório do corpo, os tendões têm uma recuperação muito lenta e necessitam cuidados especiais. O principal motivo pelo aparecimento de tendinite no ciclismo está ligado ao
mau posicionamento sobre a bicicleta e erros de treino, ocorrendo a maior parte das vezes a lesão nos tendões dos membros inferiores (CICLISMOBR, 2011).
2.3.2 Bursite
A bursite é o nome que se dá ao processo inflamatório da bursa, uma pequena bolsa líquida que envolve as articulações etem função de amortecer impactos. Normalmente causada em ciclistas por fortes e repetitivos impactos, traumatismos e excesso de esforço ou movimentos repetitivos nas articulações. Seu tratamento se dá por medicação e, em casos mais graves, por processo cirúrgico (VARELLA, 2011).
2.3.3 Lombargia
Usabiaga et al. (1997 apud PEQUINI, 2005) mencionam que mais de 75% dos jovens atletas relatam lombalgia em seu estudo sobre a adaptação biomecânica da coluna lombar no posicionamento em diferentes tipos de bicicletas. Essas lombalgias podem ser causadas pela inversão da curvatura da coluna lombar, devido ao posicionamento do ciclista. Outros fatores, como o relaxamento dos músculos abdominais, que ocorre durante a prática do ciclismo, podem sobrecarregar os músculos da coluna, contribuindo desta forma para o surgimento da lordose. Salai (1999 apud PEQUINI, 2005) cita que a dor na coluna já foi reportada em vários estudos sobre o assunto, atingindo sempre entre 30% e 70% dos entrevistados, dor que pode levar muitos ciclistas a abandonarem o esporte. Gembarowski (2009) mostra que, num grupo de ciclistas, as alterações posturais são muito mais pronunciadas que num grupo de sedentários.
