Limites de peso, dimensões e orçamento do projeto
Três orçamentos, um só envelope
Massa, volume e energia competem pelo mesmo espaço. Cada grama poupada na estrutura pode virar capacidade de bateria, e cada milímetro de altura ganho alivia a integração. O erro é tratá-los como decisões separadas, tomadas por pessoas diferentes e em semanas diferentes.
Um CanSat típico tem 66 mm de diâmetro, 115 mm de altura e uma massa máxima entre 300 e 350 g, conforme a edição. Estes três números são a fronteira de todo o projeto e devem aparecer na primeira página do documento de requisitos.
O envelope mecânico na prática
As dimensões correspondem a cerca de 330 ml, o volume de uma lata de refrigerante. É uma restrição de integração, não uma curiosidade: fixa o diâmetro máximo da placa, a altura útil e o espaço para o paraquedas e o mecanismo de libertação.
Depois das paredes e da tampa, sobram tipicamente 60 a 62 mm de diâmetro útil e 100 a 105 mm de altura interna. Uma placa redonda de 58 mm é confortável; 64 mm obriga a aliviar a estrutura e a perder rigidez exatamente onde ela faz falta.
Tolerâncias: os milímetros que faltam
O dispensador não perdoa. Um conetor que sobressai 4 mm, uma cabeça de parafuso saliente ou uma tampa ligeiramente oval impedem a ejeção, e o ensaio de encaixe é sempre mais barato do que a espera no terreno.
Meça o conjunto fechado em três alturas e compare com o diâmetro nominal. Deixe 1 mm de folga radial e 2 mm no topo: essa folga absorve a dilatação térmica, a imprecisão da impressão e o empeno de horas ao sol.
Massa: onde os 300 g desaparecem
A tabela seguinte reflete um CanSat de complexidade média, com paraquedas próprio e mecanismo ativo. A soma das colunas mostra porque é que a margem de 10% não é um luxo.
| Componente | Massa típica | Nota |
|---|---|---|
| Estrutura impressa em PLA ou PETG | 45-70 g | paredes de 1,2 a 1,6 mm |
| Bateria LiPo 2S de 500 mAh | 30-35 g | inclui conetor e cablagem |
| Placa e eletrónica embarcada | 15-25 g | placa de 1,6 mm, dupla face |
| Sensores e suportes | 10-20 g | depende da experiência |
| Rádio e antena | 10-25 g | antena impressa poupa 5 a 8 g |
| Paraquedas e cordas | 15-30 g | nylon ripstop e linha de 30 kg |
| Mecanismo de libertação | 20-40 g | servo, mola ou fio de nitinol |
| Lastro e margem | 15-30 g | cerca de 10% da massa total |
| Total | 300-350 g | limite do regulamento |
Centro de gravidade e estabilidade
O CanSat desce sob paraquedas, mas passa os primeiros metros em queda livre. O centro de gravidade deve ficar abaixo do centro geométrico para reduzir oscilação e rotação excessiva, que degradam a antena e a leitura dos sensores.
A medição faz-se com o conjunto fechado, suspenso por dois pontos, e repete-se após cada alteração. Um lastro de 10 g no fundo resolve muitos problemas que uma análise de estabilidade apressada não previu, e custa menos do que redesenhar a estrutura.
Energia: quantos mAh cabem no orçamento
A massa da bateria é a fatura da autonomia. Uma célula 18650 entrega 2500 a 3500 mAh, mas pesa 45 a 48 g e ocupa um terço do volume útil. Uma LiPo de 2S e 500 mAh pesa cerca de 30 g e fornece 3,7 Wh, o que costuma ser melhor compromisso.
Com 150 mA de consumo médio, incluindo transmissão a 1 Hz, essa bateria dá cerca de três horas de operação - suficiente para espera, voo e recuperação. Se o consumo médio subir para 400 mA, a autonomia cai para menos de uma hora e meia e a margem de projeto desaparece.
Meça o consumo real com registador de corrente durante 30 minutos, não com a soma das folhas de dados. Os picos de transmissão duram milissegundos, mas são eles que dimensionam o regulador e o condensador de reserva.
Orçamento de energia e de dinheiro
A massa não é o único recurso escasso. A energia tem de cobrir aquecimento, transmissão e picos do motor ou do servo, e o dinheiro tem de cobrir reposições e sobressalentes.
- Massa: reserve 10% e pese cada subsistema antes de o integrar.
- Energia: reserve 30% para picos de transmissão e frio.
- Dinheiro: rádio e bateria concentram a maior parte do custo.
- Stock: compre duas unidades de cada componente crítico.
- Prazo: conte 6 a 8 semanas para reposição de peças.
Um orçamento de equipa realista ronda algumas centenas a pouco mais de mil euros, dependendo de o rádio e os sensores serem reutilizados. O que raramente entra na conta é o custo das reimpressões e dos componentes queimados durante os testes.
Como recuperar margem sem perder ciência
Substitua parafusos metálicos por insertos térmicos, reduza a espessura das paredes onde não há carga, imprima a antena na própria placa e escolha uma bateria com melhor densidade energética em vez de maior capacidade.
Cada decisão deve ser confirmada por pesagem, não por estimativa do ficheiro CAD. O CAD diz 52 g, a balança diz 61 g, e a diferença é normalmente o preenchimento, as inserções e a cola.
O mecanismo é o subsistema com pior relação entre massa e fiabilidade. Um servo de 9 g com 1,5 kg.cm de binário fecha uma tampa de 40 g, e um servo de 25 g raramente resolve o que uma geometria de alavanca mal escolhida criou.
Se a massa continuar acima do limite, corte primeiro na estrutura. A estrutura é recuperável por desenho; a experiência científica que se retira já não se recupera até ao voo seguinte. A estrutura e impressão 3D é o capítulo onde estas trocas se decidem.
Verificação antes da pesagem oficial
Pese com a bateria carregada, o paraquedas embalado e todos os parafusos instalados. Use uma balança com resolução de 1 g, repita três vezes e registe massa, dimensões e centro de gravidade numa folha assinada.
Leve também o comprovativo do enquadramento de rádio, porque a pesagem e a verificação de frequências e licenças acontecem no mesmo momento e com a mesma equipa. Chegar à mesa sem os dois documentos é a forma mais cara de perder um ano de trabalho.