Moto contínuo: o sonho que não quer morrer

Alguns assuntos definitivamente me perseguem. Há pouco mais de um mês recebi seguidamente vários e-mails sobre um tal "motor revolucionário", supostamente desenvolvido por japoneses e baseado "num simples princípio básico de actração e repulsão de corpos magnéticos" (sic). O motor seria ainda "capaz de gerar energia mecânica de forma contínua e quase ilimitada, sem consumir nenhuma energia". Em resumo: outra proposta de moto contínuo, aquele criatura fictícia que seria capaz de gerar energia com rendimentos superiores a 100%.

Há um vídeo do suposto motor no Youtube [1], mostrado também abaixo, no qual se menciona que o invento já estaria em fase de testes no Japão, mas que ainda seria preciso "vencer os fortes e poderosos especuladores e produtores de petróleo". É claro! A culpa é sempre do petróleo, que não deixa o moto contínuo ganhar vida!

O vídeo também mostra uma motocicleta, alegadamente construída com o "motor revolucionário". Depois de ter respondido a três ou quatro e-mails que me foram enviados, nos quais tive o cuidado de citar as leis da termodinâmica e remeter os interessados a alguns sites, resolvi enviar uma curta mensagem à Ciencialist [2], uma lista de discussão sobre ciências. Um dos parcipantes da lista (Homero, também conhecido como "Oráculo") enviou então um link [3] que contém, dentre outras, a fotografia da moto abaixo, idêntica à moto do filme do "motor revolucionário".



A moto acima usa motores elétricos alimentados por baterias convencionais. Nada de moto contínuo. Nada de energia livre. Nada de rendimentos superiores a 100%.
Os fãs do Akira reconhecerão que a moto é uma das muitas inspiradas no veículo usado pelo personagem principal deste mangá, como também me lembrou o Homero.
Infelizmente, quase toda a informação sobre esse assunto na internet está em japonês, a começar pelo site do fabricante, Axle Corporation, que tem sede em Tóquio [4] e construiu a moto em parceria com a Genesis Corporation, também japonesa. Encontrei alguma informação em inglês no site "JCN Network" [5]. De acordo com esse site, as características da moto da Axle seriam: (a) o motor, denominado "SUMO A EV-X7", usa eletroímãs e ímãs permanentes, sendo caracterizado pelo fabricante como um motor "híbrido"; (b) a autonomia do motor é de 180 km, sendo capaz de atingir velocidades de 150 km/h; (c) o motor é instalado sobre a roda traseira da moto, diminuindo perdas por transmissão, e é controlado por microprocessador; (d) O motor fornece 2.130 W com 80% de rendimento. Esse último item é um pouco estranho, pois 2.130 W correspondem a cerca de 2,86 HP, potência insuficiente para um veículo a motor. Deve ter sido engano do jornalista (Mark Eddinger).

Qualquer melhoria em motores elétricos pode ser considerada importante, mas um rendimento de 80% está muito longe do que se espera de um moto contínuo (mesmo um rendimento de 99,99999% ainda estaria infinitamente longe do que se espera de um moto contínuo). De fato, a alegação do fabricante não é ter desenvolvido um moto contínuo, mas sim ter desenvolvido um motor eficiente e suficientemente compacto para ser instalado sobre a roda de uma motocicleta.

Da pouca informação existente, não fica muito claro que tipo de motor foi implementado na moto da Axle. Entretanto, eu apostaria que se trata de um motor síncrono a ímãs permanentes. Esse tipo de motor, que não é exatamente uma novidade, tem um estator trifásico convencional, que produz um campo magnético girante e pode ser alimentado a partir de um inversor comum, o qual, por sua vez, pode ser alimentado por meio de baterias.

"Inversor" é um equipamento eletrônico que realiza o processo inverso ao da retificação: em vez de transformar corrente alternada em corrente contínua (como o retificador), o inversor transforma corrente contínua em corrente alternada.

O rotor do motor síncrono da moto, por outro lado, poderia ser construído com ímãs permanentes de neodímio-ferro-boro, que produzem um campo magnético bastante intenso, fornecendo um acoplamento eficiente entre rotor e estator. O controle da velocidade e da potência não seriam tarefas triviais, mas estariam totalmente ao alcance da tecnologia atual. Mais informações sobre motores síncronos a ímãs permanente podem ser encontradas em [6].

Uma vez conhecido o fabricante da moto do filme do "motor revolucionário", foi razoavelmente fácil descobrir um filme sobre a moto real, mostrado abaixo e também disponível em [7]. Fica claro que o filme do "motor revolucionário" não passa de uma fraude, uma mera colagem usando o filme real da Axle e algumas outras cenas.




Mas, como eu escrevi no início desse texto, o assunto do moto contínuo me persegue. No início desta semana, eu estava examinando alguns feeds da revista "The Economist" [8] e encontrei uma matéria sobre um moto contínuo que estaria sendo desenvolvido pela empresa irlandesa Steorn Ltd. No dia seguinte, o assunto apareceu na Ciencialist. A Steorn alega ter desenvolvido um verdadeiro moto contínuo a ímãs permanentes, denominado "Orbo", que retira energia não se sabe de onde, e prometeu uma demonstração prática para o dia 7 de julho. Todavia, chegou o dia combinado e os executivos da Steorn não conseguiram instalar o motor, alegando dificuldades tecnológicas devido ao calor excessivo produzido pela iluminação local. A empresa diz que o motor teria rendimento entre 285% e 400% e continua investindo na idéia.
Aguardem mais sobre motos contínuos e a Steorn em posts futuros.

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[1] "Motor Revolucionário". Disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=vGFhr5uY3Yc>.
[2] CienciaList - Lista de discussão sobre ciência. Disponível em: <http://www.ciencialist.com/>.
[3] Electric motorbike concept car. Disponível em: <http://negatendo.net/kmc/en_us_axle.htm>[4] Axle Corporation. Disponível em: <http://www.axle-group.com/> (em japonês).
[5] JCN Network. Disponível em < http://www.japancorp.net/Article.Asp?Art_ID=12282> .
[6] Permanent Magnet Sychronous Motor. Disponível em: <http://www.freescale.com/webapp/sps/site/overview.jsp?nodeId=02nQXGrrlPZL8l>
[7] A moto da Axle/Genesis em funcionamento. Disponível em: < http://www.youtube.com/watch?v=NUXhJZZRUIg> .
[8] The Economist. "Perpetual Nonsense". 13 jul. 2007. Disponível em: <http://www.economist.com/displayStory.cfm?story_id=9494346>.

Máquinas impossíveis

Na condição de engenheiro e professor de máquinas elétricas, freqüentemente recebo e-mails ou me envolvo em discussões com um tipo especial de inventor: o inventor de moto perpétuo. Não se trata de nada novo, pois a primeira tentativa de se construir um moto perpétuo, ou perpetuum mobile, data de 700 dC, mas a internet tem ajudado a divulgar o sonho da energia livre, barata e inesgotável.

Um moto perpétuo (ou moto contínuo) é uma máquina hipotética que seria capaz de operação contínua, sem consumo de energia ou ação externa, apenas por meio de conversões internas de energia. Sabemos atualmente que tais máquinas são impossíveis, por duas razões. Primeira, porque elas violam as leis da termodinâmica, que dizem ser impossível criar energia, a qual seria necessária para suprir as perdas. Segunda, porque, caso tais máquinas existissem, elas dificilmente poderiam ser escondidas do público. O impacto tecnológico seria tão grande que o inventor seria elevado imediatamente à categoria de um sucessor de Leonardo da Vinci, Thomas Alva Edison e Einstein (todos juntos). Como isso não aconteceu, decorre logicamente que os motos perpétuos não existem.

Ainda assim, qualquer estudante de engenharia elétrica já pensou, mesmo que brevemente, em construir uma máquina desse tipo. Afinal, máquinas elétricas podem funcionar como gerador ou como motor, dependendo da maneira como são ligadas. Se conectarmos uma máquina de corrente contínua a uma bateria, ela funciona como motor. Se, por outro lado, conectamos o eixo da máquina a uma turbina, aparece uma tensão elétrica nos terminais. Então bastaria conectarmos o eixo de um gerador ao eixo de um motor e ligar em paralelo os terminais de ambas as máquinas. Um impulso inicial faria o gerador gerar tensão elétrica, que seria usada pelo motor para produzir potência mecânica no eixo, que seria absorvida pelo gerador, induzindo tensão e assim por diante até o infinito.

Funciona? Bem, funciona, mas não até o infinito. Um dispositivo desses, desde que adequadamente construído, lubrificado, balanceado e super-dimensionado de modo a reduzir perdas, funcionaria durante algum tempo, talvez uma fração de segundo, mas não mais do que alguns segundos, e estaria longe de ser um moto perpétuo.

Teoricamente, existiriam dois tipos de moto perpétuo: os de primeira espécie, e os de segunda espécie. Os de primeira espécie produziriam mais energia do que consomem, violando a lei da conservação da energia, que é a primeira lei da termodinâmica. Já os de segunda espécie converteriam energia térmica espontaneamente em trabalho mecânico, violando a segunda lei da termodinâmica, que diz que a entropia de um sistema sempre aumenta entre conversões sucessivas de energia (ou, em palavras mais simples, o calor não pode passar espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente).

Naturalmente, nenhum desses argumentos convencerá os inventores de motos perpétuos, especialmente porque alguns deles sabem que as leis da termodinâmica foram desenvolvidas, em parte, para explicar a impossibilidade de se construir motos perpétuos! Além disso, do ponto de vista de um leigo, a termodinâmica parece ausente do problema de se construir uma máquina elétrica perfeita. Contudo, quase todas as perdas em uma máquina elétrica (motor ou gerador) são de natureza térmica, de modo que a termodinâmica está sempre presente.

Do ponto de vista de um engenheiro projetista de máquinas elétricas, que passa boa parte da vida tentando aumentar o rendimento operacional de 90% para 91%, o sonho do moto perpétuo é mais distante do que o sonho do PIB brasileiro ultrapassar o norte-americano antes do final da década. Afinal, uma máquina que tenha um rendimento (*) de "apenas" 99,99999999% ainda estará infinitamente distante de se tornar um moto perpétuo. Sem falar que, se uma máquina dessas for realmente inventada, levará uma eternidade para testá-la!

É claro que sempre há o argumento de que o nosso conhecimento das leis da física pode ser incompleto (ninguém duvida disso!) ou que, no futuro, poderemos ser capazes de alterar essas leis. Talvez. Mas isso acontecerá só um pouco depois de termos conquistado as estrelas, acabado com a pobreza e adquirido a capacidade de mutiplicar os pães e andar sobre as águas. Até lá, continuará valendo a frase popularizada por Milton Friedman, economista norte-americano recentemente falecido: "não existe almoço de graça"!

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(*) O rendimento, ou eficiência, de uma máquina é a relação entre a potência de saída e a potência de entrada. Como não se pode obter na saída mais do que se tem na entrada, o rendimento é sempre menor do que 100%.