REGULAMENTAÇÃO DE BICICLETAS ELÉTRICAS Autor: Engº Aquiles Pisanelli 1 - Introdução A polêmica que o assunto “bicicleta elétrica” está provocando e gerando opiniões das mais diversas se deve, principalmente, às consequências dos diferentes enquadramentos na legislação de trânsito, conforme ela seja comparada a uma bicicleta comum ou a um ciclomotor. 1.1 -Quanto ao tráfego Se for comparada a uma bicicleta simples, a bicicleta elétrica poderá transitar por ciclovias, ciclofaixas, nos acostamentos e nos bordos das vias urbanas e rurais. Proibido o tráfego em vias de trânsito rápido ou rodovias, salvo onde houver faixa de rolamento própria ou acostamento. Quando equiparada a ciclomotor, a bicicleta elétrica só pode andar pelas vias, pela faixa direita da pista de rolamento ou em faixa especialmente a ela destinada. Proibido o tráfego sobre as calçadas e em vias de trânsito rápido e rodovias, salvo onde houver faixa de rolamento própria ou acostamento. Fica ainda implícito que nessa condição, nem nas ciclofaixas, nem nas ciclovias a bicicleta elétrica poderia trafegar. 1.2 -Quanto à habilitação Se for comparada a bicicleta, a autorização para dirigir bicicleta elétrica fica a cargo do Município, ou seja, pode ou não ser exigida, depende do Município. Se for comparada a ciclomotor, para dirigir bicicleta elétrica é necessária habilitação (ou autorização para conduzir ciclomotor) conforme definido pelo CONTRAN. 1.3 -
Quanto ao registro e licenciamento
Já sob esse aspecto, é indiferente a equiparação da bicicleta elétrica com bicicleta comum ou com ciclomotor, pois em ambos os casos o registro e licenciamento competiriam ao Município (art. 24 do CTB), com essa regulamentação devendo inclusive ser estabelecida pelo próprio Município (art. 129 do CTB) – o que lhe dá certa liberdade para flexibilizar essa exigência. Nota: Sem a equiparação a bicicleta comum, poderia se estar sujeitando à interpretação que alguns dão aos artigos 120 e 130 do CTB, segundo os quais todo veículo automotor, elétrico, articulado, reboque ou semi-reboque, deve ser registrado e licenciado anualmente perante o órgão executivo de trânsito do Estado ou do Distrito Federal. 2 - Proposta Ocorre que a legislação atualmente disponível (Resoluções 315/09 e 375/11 do CONTRAN) apenas equipara a bicicleta elétrica a ciclomotores, o que resulta nas implicações acima mencionadas e restringe seu uso.
Pelas características de modernidade e apelo ecológico desse tipo de transporte julgamos interessante sugerir ao CONTRAN que seja feita uma nova regulamentação, utilizando como base orientativa a Directiva 2002/24 da União Europeia onde bicicletas elétricas que possuem as características abaixo são equiparadas a bicicletas comuns e com isso ficam dispensadas de registro, tributação, habilitação e seguro obrigatório: "Pedalagem assistida, equipadas com motor elétrico auxiliar com uma potência nominal máxima contínua de 0,25 kW, cuja alimentação seja reduzida progressivamente e finalmente interrompida quando a velocidade do veículo atinja 25 km/h, ou antes, se o ciclista deixar de pedalar". 3 - Justificativa No anexo 1 do CTB consta a seguinte definição para VEÍCULO AUTOMOTOR: “Todo veículo a motor de propulsão que circule por seus próprios meios, e que serve normalmente para o transporte viário de pessoas e coisas, ou para a tração viária de veículos utilizados para o transporte de pessoas e coisas. O termo compreende os veículos conectados a uma linha elétrica e que não circulam sobre trilhos (ônibus elétrico).” Entendemos que essa definição só se aplica a um veículo que sempre, a todo momento, possa circular por seus próprios meios pelo sistema viário. Na bicicleta elétrica que está aqui sendo proposta isso não ocorre, pois não é sempre que esse veículo é automotor. Se ela for dotada de um motor auxiliar com uma potência limitada a um certo valor, haverá aclives que ela não conseguirá subir se não houver auxílio da tração humana, assim como não conseguirá se movimentar por seus próprios meios se possuir os sensores que impeçam o funcionamento do motor se os pedais não forem acionados. E isso a desconfigura como veículo automotor, podendo, por conseguinte, ser considerada como uma bicicleta comum, conforme determina a mencionada Directiva Européia. 4 - Vantagens Em sendo emitida regulamentação que equipare essas bicicletas elétricas a bicicletas comuns, elas também poderão passar a utilizar as ciclovias e ciclofaixas o que se traduzirá em maior segurança no trânsito e incentivo ao seu uso. Analogamente, se o município continuar a não exigir autorização para dirigir bicicletas, isso será outro estímulo ao seu uso. 5 – Demais bicicletas elétricas Naturalmente, as demais bicicletas elétricas, com características diferentes das acima mencionadas, dotadas, por exemplo, de acelerador manual ou de motores com maior potência (até 4kW), continuarão a ser consideradas ciclo elétricos e equiparadas a ciclomotor. Se o motor exceder 4 kW aí, então, serão equiparadas a motocicletas!
6 - Controles Para fiscalização se uma bicicleta elétrica atende às especificações acima, sugerimos, por exemplo, que a legislação do CONTRAN torne obrigatório o porte de manual com as características técnicas do veículo e normas de circulação, obrigado ser fornecido no ato da comercialização de veículos automotores de qualquer categoria e ciclos, conf.art. 338 do CTB. Dessa forma a autoridade de trânsito no ato da fiscalização poderá exigir a exibição desse manual e comparar suas especificações com a bicicleta fisicamente. Também poderá ser fiscalizada a velocidade máxima de tráfego desses veículos pelos meios disponíveis. Outras fiscalizações possíveis são aquelas que podem ser aplicadas especificamente para bicicletas, mencionadas nos artigos 105, 230, 244 e 255 do CTB. 7 – Estudo da potência do motor 7.1 – Definição de bicicleta elétrica Para iniciar esse estudo cabe inicialmente definir o que são bicicletas elétricas. Para esclarecer essa questão recorremos ao “site” da “Wikipédia” onde encontramos as seguintes informações sobre a matéria: Bicicleta elétrica (também E-Bicicleta, bicicleta híbrida ou ainda, do inglês: EBike ou eBike) é uma bicicleta que é movida parcialmente ou completamente com assistência de um motor elétrico, alimentado por baterias recarregáveis. Com velocidades que chegam a cerca de 25 km/h, a autonomia da maioria das bicicletas elétricas pode chegar de 30 km a 40 km. Neste contexto, um pedelec (inglês: Pedal Electric Cycle) é uma bicicleta elétrica que através de sensores, sustenta o esforço do ciclista somente quando este esteja pedalando. O uso da bicicleta elétrica tem experimentado um crescimento rápido desde a década de 1990. Em 2010, cerca de 700 mil bikes eletrificadas foram vendidas na Europa. Na China cerca de 120 milhões bicicletas elétricas circularam em 2010 pelas estradas. No Brasil a indústria relacionada está se formando e já existem alguns modelos disponíveis no mercado.
De acordo com documento enviado no passado pela Associação Brasileira do Veículo Elétrico, a potência máxima permitida para as bicicletas elétricas varia conforme o País, estando representada na tabela abaixo:
Dentro do conceito estabelecido pela Directiva Européia 2002/24, de que não são considerados veículos automotores os ciclos com pedalagem assistida equipados de motor elétrico auxiliar com uma potência nominal máxima contínua até um valor determinado e cuja alimentação seja reduzida progressivamente e finalmente interrompida quando a velocidade do veículo atinja 25 km/h, ou antes, se o ciclista deixar de pedalar" vamos a seguir determinar qual poderia ser a potência ideal que poderia ser utilizada como limitante aqui no Brasil. Para facilitar a compreensão, deste ponto em diante passaremos a nos referir à bicicleta elétrica com limitação de potência e de velocidade como ECiclo.
7.2 – Determinação da potência máxima do motor do ECiclo. Resumidamente, as principais forças atuantes no movimento de um veículo são as seguintes (existem outras, mas nas grandezas envolvidas neste estudo, não são significativas): a) b) c) d)
Força de resistência ao rolamento Força de resistência ao aclive Força de resistência aerodinâmica. Perdas mecânicas no sistema de transmissão de força (rendimento mecânico).
a) Força de resistência ao rolamento = Fr Fr = fr . P . cos α
onde:
fr = coeficiente de atrito de rolamento (adotado o valor 0,02 neste estudo, correspondente ao tráfego de pneus sobre paralelepípedos). P = Peso do conjunto ciclista mais ECiclo, sendo adotado o peso de 70Kgf para o ciclistare e 15Kgf para o ECiclo o que resulta em 85 Kgf ou, arredondando, 850 N (Newtons). α = ângulo do aclive que o ECiclo está percorrendo. Adotado cos α = 1, pois os valores de α são muito pequenos.
Substituindo os valores na fórmula ficamos com: Fr = 0,02 . 850 . 1 = 17 N b)
Força de resistência ao aclive Fa = P . sen α
onde:
P = Peso do conjunto ciclista mais ECiclo, sendo adotado o peso de 70Kgf para o ciclista e 15Kgf para o ECiclo o que resulta em 85 Kgf ou, arredondando, 850 N (Newtons). α = ângulo do aclive que a bicicleta está percorrendo.
Substituindo os valores na fórmula ficamos com: Fa = sen α . 850 N c)
Força de resistência aerodinâmica. Far = Cx . A . 1/2 . ρ . V2
onde:
Cx = coeficiente de arrasto aerodinâmico, ou coeficiente de forma (adotado o valor 0,50). A = Área frontal do conjunto ciclista mais ECiclo, sendo adotado o valor de 0,70m2 como valor médio. ρ = densidade do ar = 1,22557 kg/m3 a 15º C e nível do mar. (adotado o valor 1,2 kg/m3 neste estudo) V = velocidade do ECiclo em m/s
Substituindo os valores na fórmula ficamos com Far = 0,50 . 0,70 . 1/2 . 1,2 . V2 = 0,21 V2 N
d)
Perdas mecânicas no sistema de transmissão de força (rendimento mecânico).
No caso de ECiclos com o motor auxiliar aplicado no conjunto pedal/corrente consideramos que esse rendimento será ao redor de 85%, havendo 15% de perda de potência no sistema engrenagens/corrente/rolamentos, etc. No caso de ECiclos equipados com motor auxiliar instalado diretamente no cubo de uma das rodas, consideraremos perdas zero, ou seja rendimento de 100%. Utilizaremos este tipo de modelo neste estudo. e)
Potência resultante
Juntando todas as forças resistivas ficamos com: Frt = (17 + sen α . 850 + 0,21 V2 ) N (Newtons) Sabendo que força multiplicada por velocidade é igual a potência, a potência resistiva ( Pr ) será dada pela seguinte expressão: Pr = (17 + sen α . 850 + 0,21 V2 ) . V (Watt) Considerando um equilíbrio de forças, a potência máxima que o motor da bicicleta deverá ter deverá ser igual à potência resistiva. Assim sendo e adotando diferentes ângulos de aclive (α) e diferentes velocidades (V) e aplicando-os à fórmula acima, obtivemos a tabela a seguir onde são mostradas as potências necessárias para vencer determinados aclives em determinadas velocidades. Nota: os diferentes aclives estão expressos em porcentagem para maior facilidade de compreensão. O aclive máximo permitido pela legislação para vias em geral é de 18% que corresponde a cerca de 10° e 22’. V. (km/h) Aclive 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18%
6
8
10
12
29 43 57 71 86 100 114 128 142 156 171 185 199 213 227 241 256 270 284
39 58 77 95 114 133 152 171 190 209 228 247 265 284 303 322 341 360 379
49 72 96 120 143 167 191 214 238 261 285 309 332 356 379 403 427 450 474
59 87 116 144 172 201 229 257 286 314 342 371 399 427 456 484 512 541 569
14
16
18
20
22
24
25
26
28
30
145 211 277 343 409 475 542 608 674 740 806 872 938 1.004 1.070 1.137 1.203 1.269 1.335
156 227 298 369 440 510 575 645 716 787 858 929 1.000 1.070 1.141 1.212 1.283 1.354 1.425
POTÊNCIAS NAS DIFERENTES VELOCIDADES E ACLIVES
69 102 135 168 202 235 268 301 334 367 400 433 466 499 532 565 598 631 664
80 117 155 193 231 269 306 344 382 420 457 495 533 571 609 646 684 722 760
90 133 175 218 260 303 345 388 430 473 515 558 600 643 685 728 770 813 855
101 148 195 243 290 337 384 431 479 526 573 620 668 715 762 809 856 904 951
112 123 128 134 164 179 187 195 216 236 246 257 268 293 305 318 320 349 364 379 371 406 423 441 423 463 482 502 475 519 541 563 527 576 600 625 579 633 659 686 631 689 718 748 683 746 777 809 735 803 837 870 787 859 896 932 839 916 955 993 891 973 1.014 1.055 943 1.029 1.073 1.116 995 1.086 1.132 1.177 1.047 1.143 1.191 1.239
Figura 1 – Tabela de potências (onde foram destacados valores de potências próximas a 300 W, 500 W e 1000 W, respectivamente).
Conforme pode ser observado na tabela acima, com uma potência de 1000 W, um ECiclo que não tenha controle automático de velocidade consegue vencer um aclive de 18% (o maior possível para vias urbanas) a uma velocidade de 20 km/h sem que o ciclista tenha que pedalar. Isso transformaria esse veículo em automotor e o desconfiguraria como ECiclo, contrariando o CTB. Nas mesmas condições acima, até mesmo um motor auxiliar com 500 kW permitiria que o veículo trafegasse a 10 Km/h em um aclive de 18%, o que também o tornaria um automotor. Uma alternativa que julgamos interessante é de adotar-se um motor auxiliar com potência ao redor de 300 W, pois essa potencia não lhe permitira ir além de 6 km/h (velocidade de uma pessoa andando rápido) em um aclive de 18%, e por outro lado, em aclives bem pequenos, da ordem de 2 a 3%, ele não conseguiria ir além de 26 km/h MESMO QUE O DISPOSITIVO DE CONTROLE DE VELOCIDADE TENHA SIDO DESABILITADO! Nota: Naturalmente há que se considerar que os valores utilizados para elaborar a tabela acima foram estimados e/ou considerados por seu valor médio. Se forem adotados outros valores, haverá obviamente mudança nos valores obtidos. Por exemplo, se considerarmos um Ciclista com 100 Kgf de peso e um ECiclo com 20 Kgf, que sua área frontal fosse de 1 m2 e que fossem mantidas as demais condições, repetindo todas as contas acima, o valor a que se chegaria para a potência máxima necessária para lhe permitir trafegar a 6 km/h (velocidade de uma pessoa andando rápido) em um aclive de 18%, passaria de 284 W para 402 W. Ou, por outro lado, se o conjunto Ciclista/ECiclo pesar 650 Kgf, e sua área frontal for 0,5 m 2 para andar a 6 km/h em um aclive de 18%, a potência necessária será de apenas 217W. Todavia, como se pode ver, nada que justifique que o valor da potência auxiliar chegue sequer próximo a 1000W! Portanto, e concluindo este estudo, nossa opinião é de que além dos equipamentos obrigatórios normais de uma bicicleta, um ECiclo deve possuir as características abaixo, para trafegar com segurança e não se constituir em um veículo automotor: a) Motor auxiliar com potência nominal máxima contínua de 300 W; b) Dispositivo de controle de velocidade que reduza a alimentação elétrica do motor progressivamente até cortá-la totalmente quando a velocidade do veículo atingir 25 km/h; c) Sensor de esforço no pedal de forma que a alimentação elétrica do motor seja cortada quando o ciclista deixar de pedalar. d) Funcionamento automático do motor auxiliar, sem existência de acelerador ou de qualquer outro dispositivo de variação manual de potência. Nota: Fora da configuração acima (ou de algo próximo a ela) o veículo será técnica e legalmente um veículo automotor, devendo se sujeitar a tudo quanto o CTB determina para esse tipo de veículo.