Estudos Sobre Motores Diesel

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Anais do XVI Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA – XVI ENCITA / 2010 Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil, 20 de outubro de 2010 ESTUDOS SOBRE MOTORES DIESEL Vitor Alexandre Carlesse Martins Divisão de Engenharia Mecânica, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil, 12228-900 Bolsista PIBIC-CNPq [email protected] Ezio Castejon Garcia Divisão de Engenharia Mecânica, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil, 12228-900 [email protected] Resumo. Este trabalho tem por propósito fazer um compilado de conhecimento acerca dos motores Diesel. Pretende-se com isso auxiliar na formação sobre esse tema. Após pesquisa em bibliografias desse gênero, foi concluída que a melhor forma de fazer esse estudo é dividi-lo nas seguintes partes como explicado a seguir. Na parte introdutória serão apresentadas características dos motores Diesel, bem como fazer uma apresentação do conteúdo. O segundo tópico a ser abordado tratará dos componentes do motor Diesel e a terceira parte de formas de classificar tais motores. Em seguida serão tratados os principais sistemas que o compõe: sistema de combustível, de lubrificação e de refrigeração, além de um estudo sobre turbocompressores. Complementando os estudos de uma forma mais prática, parte desse trabalho é fruto de pesquisas realizadas em retíficas de São José dos Campos e tem com foco a recuperação (retífica) desses motores. Ao longo desde trabalho serão vistos as aplicações dos motores diesel desde para finalidades estacionárias até os motores marítimos e também será abordadas algumas soluções tecnológicas atuais e comparações com os motores movidos a gasolina. Palavras chave: motores, combustão interna, motores diesel, ciclo termodinâmico. 1. Introdução Os motores Diesel são um tipo especial de motores de combustão interna cuja principal característica, que os faz diferir dos motores de ciclo Otto, é a maneira com a qual ocorre a ignição do combustível. Neste motor, durante a etapa de compressão do ar no cilindro, a temperatura do ar aumenta de forma que, quando o combustível na forma pulverizada entra em contato com o ar quente, este combustível sofre ignição, sem a necessidade de centelha primária. Por essa razão os motores Diesel são também chamados de motores à compressão. Comparativamente aos motores do ciclo Otto, os quais a ignição dá-se por meio de uma centelha produzida por uma vela, os motores do ciclo Diesel apresentam maior eficiência térmica, uma vez que a sua taxa de compressão é mais elevada. Essa taxa de compressão é definida como a relação entre o volume total do cilindro, ao iniciar-se a compressão, e o volume no fim da compressão. Enquanto no ciclo Otto essa taxa, segundo referência [1], está compreendida na faixa de 6 a 12: 1, considerando tanto motores à gasolina e a álcool, no ciclo Diesel essa relação está entre 16 a 20: 1. Além disso, para baixas rotações, um grande torque proporcionado para tal motor, fazendo com que tal motor seja ideal para trabalhos mais pesados como a movimentação de carga e o transporte. Quando utilizado para geração estacionária de energia, os motores Diesel, assim como turbinas a gás, conforme referência [2] são ideais para ser utilizados em unidades geradoras de pico, “pois possuem características que permitem paradas e partidas várias vezes por dia. Devido à facilidade de partida, estas unidades são utilizadas como unidade de emergência. Estas unidades são caracterizadas por baixo investimento de capital e alto custo de combustível.” Naturalmente, existem desvantagens dos motores Diesel quando comparados com os motores Otto. Para uma mesma potência o motor Diesel é mais pesado do que os motores do ciclo Otto e apresentam o inconveniente de apresentarem mais vibração de sua estrutura. Isso é decorrente da necessidade do motor Diesel ter estrutura mais reforçada do que os motores Otto. Outro ponto de desvantagem é relativo à questão financeira. O custo de investimento inicial dos motores Diesel é consideravelmente maior comparativamente aos motores do ciclo Otto. Com relação às perspectivas tecnológicas para a evolução dos motores Diesel algumas diretrizes devem ser levadas em conta. Considerando a preocupação ambiental quanto a poluição atmosférica o controle da poluição passou a ser um requisito de projeto para novos motores. Ademais, o alto custo de combustível exige para novos projetos a redução do consumo de combustível do motor. Outras diretrizes a serem consideradas na evolução dos motores são o baixo custo de manutenção, o gerenciamento eletrônico de sistemas do motor, a utilização de materiais resistentes a altas temperaturas e a redução de vibração. 2. Componentes dos motores diesel Nessa seção serão considerados apenas os componentes essenciais para o entendimento do processo de transformação de energia química em energia mecânica, que são os componentes internos. Um estudo das demais partes do motor será apresentado na seção 5, de sistemas do motor.

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  • Anais do XVI Encontro de Iniciao Cientfica e Ps-Graduao do ITA XVI ENCITA / 2010 Instituto Tecnolgico de Aeronutica, So Jos dos Campos, SP, Brasil, 20 de outubro de 2010

    ESTUDOS SOBRE MOTORES DIESEL

    Vitor Alexandre Carlesse Martins Diviso de Engenharia Mecnica, Instituto Tecnolgico de Aeronutica, So Jos dos Campos, SP, Brasil, 12228-900 Bolsista PIBIC-CNPq [email protected]

    Ezio Castejon Garcia Diviso de Engenharia Mecnica, Instituto Tecnolgico de Aeronutica, So Jos dos Campos, SP, Brasil, 12228-900 [email protected]

    Resumo. Este trabalho tem por propsito fazer um compilado de conhecimento acerca dos motores Diesel. Pretende-se com isso auxiliar na formao sobre esse tema. Aps pesquisa em bibliografias desse gnero, foi concluda que a melhor forma de fazer esse estudo dividi-lo nas seguintes partes como explicado a seguir. Na parte introdutria sero apresentadas caractersticas dos motores Diesel, bem como fazer uma apresentao do contedo. O segundo tpico a ser abordado tratar dos componentes do motor Diesel e a terceira parte de formas de classificar tais motores. Em seguida sero tratados os principais sistemas que o compe: sistema de combustvel, de lubrificao e de refrigerao, alm de um estudo sobre turbocompressores. Complementando os estudos de uma forma mais prtica, parte desse trabalho fruto de pesquisas realizadas em retficas de So Jos dos Campos e tem com foco a recuperao (retfica) desses motores. Ao longo desde trabalho sero vistos as aplicaes dos motores diesel desde para finalidades estacionrias at os motores martimos e tambm ser abordadas algumas solues tecnolgicas atuais e comparaes com os motores movidos a gasolina.

    Palavras chave: motores, combusto interna, motores diesel, ciclo termodinmico.

    1. Introduo

    Os motores Diesel so um tipo especial de motores de combusto interna cuja principal caracterstica, que os faz diferir dos motores de ciclo Otto, a maneira com a qual ocorre a ignio do combustvel. Neste motor, durante a etapa de compresso do ar no cilindro, a temperatura do ar aumenta de forma que, quando o combustvel na forma pulverizada entra em contato com o ar quente, este combustvel sofre ignio, sem a necessidade de centelha primria. Por essa razo os motores Diesel so tambm chamados de motores compresso.

    Comparativamente aos motores do ciclo Otto, os quais a ignio d-se por meio de uma centelha produzida por uma vela, os motores do ciclo Diesel apresentam maior eficincia trmica, uma vez que a sua taxa de compresso mais elevada. Essa taxa de compresso definida como a relao entre o volume total do cilindro, ao iniciar-se a compresso, e o volume no fim da compresso. Enquanto no ciclo Otto essa taxa, segundo referncia [1], est compreendida na faixa de 6 a 12: 1, considerando tanto motores gasolina e a lcool, no ciclo Diesel essa relao est entre 16 a 20: 1. Alm disso, para baixas rotaes, um grande torque proporcionado para tal motor, fazendo com que tal motor seja ideal para trabalhos mais pesados como a movimentao de carga e o transporte.

    Quando utilizado para gerao estacionria de energia, os motores Diesel, assim como turbinas a gs, conforme referncia [2] so ideais para ser utilizados em unidades geradoras de pico, pois possuem caractersticas que permitem paradas e partidas vrias vezes por dia. Devido facilidade de partida, estas unidades so utilizadas como unidade de emergncia. Estas unidades so caracterizadas por baixo investimento de capital e alto custo de combustvel.

    Naturalmente, existem desvantagens dos motores Diesel quando comparados com os motores Otto. Para uma mesma potncia o motor Diesel mais pesado do que os motores do ciclo Otto e apresentam o inconveniente de apresentarem mais vibrao de sua estrutura. Isso decorrente da necessidade do motor Diesel ter estrutura mais reforada do que os motores Otto. Outro ponto de desvantagem relativo questo financeira. O custo de investimento inicial dos motores Diesel consideravelmente maior comparativamente aos motores do ciclo Otto.

    Com relao s perspectivas tecnolgicas para a evoluo dos motores Diesel algumas diretrizes devem ser levadas em conta. Considerando a preocupao ambiental quanto a poluio atmosfrica o controle da poluio passou a ser um requisito de projeto para novos motores. Ademais, o alto custo de combustvel exige para novos projetos a reduo do consumo de combustvel do motor. Outras diretrizes a serem consideradas na evoluo dos motores so o baixo custo de manuteno, o gerenciamento eletrnico de sistemas do motor, a utilizao de materiais resistentes a altas temperaturas e a reduo de vibrao.

    2. Componentes dos motores diesel

    Nessa seo sero considerados apenas os componentes essenciais para o entendimento do processo de transformao de energia qumica em energia mecnica, que so os componentes internos. Um estudo das demais partes do motor ser apresentado na seo 5, de sistemas do motor.

  • Anais do XVI ENCITA, ITA,20 de outubro de 2010 ,

    Cada motor Diesel tem apenas poucas partes principais operantes no que se refere transformao da energia qumica em mecnica por meio da combusto. As partes auxiliares so necessrias para manter juntas as partes internas operantes e para garantir o bom desempenho das funes delas.

    As principais partes internas so: Cilindro: o local onde o combustvel queimado e a potncia desenvolvida. O interior do cilindro formado

    por uma camisa que pode ser tanto seca quanto molhada. Nesta, a refrigerao feita por meio da circulao de gua em sua volta. Sua substituio geralmente mais fcil em caso de desgaste.

    Cabeote do Cilindro: a parte que encerra uma das bases do cilindro e usualmente contm as vlvulas de admisso e exausto de gases.

    Pisto: encerra a outra base da rea de trabalho do cilindro. Ele transmite rvore de manivelas ou virabrequim a potncia desenvolvida pela queima do combustvel. Nele existem anis que tem a finalidade de promover uma selagem hermtica entre o pisto e a camisa do cilindro. Tal vedao ocorre nos dois sentidos, tanto a presso da compresso como a passagem de leo lubrificante para a cmara de combusto, com a ajuda do prprio lubrificante. Tais anis apresentam materiais e geometrias diferentes uma vez que um deles serve para oferecer maior resistncia ao desgaste e ao calor, enquanto outro tem o objetivo de controlar a lubrificao das paredes do cilindro, do mbolo e dos anis.

    A distncia que o pisto percorre entre um terminal do cilindro ao outro, do Ponto Morto Superior (PMS) ao Ponto Morto Inferior (PMI) denominado de curso do pisto.

    Biela: o componente responsvel pela transmisso da fora do movimento alternativo para o rotativo. Uma das extremidades ligada ao pino do pisto enquanto a outra tem uma juno com os moentes (casquilhos), que correspondem aos colos mveis da rvore de manivelas.

    rvore de manivelas: tambm conhecida como virabrequim ou girabrequim, o eixo do motor responsvel pela transformao do movimento retilneo do pisto em movimento rotativo. Ela formada pelos colos fixos (munhes) e mveis. Os colos mveis, tambm chamados de moentes, so onde trabalham as bielas.

    O virabrequim possui protuberncias colocadas excentricamente para servir de contrapeso, promovendo assim o balanceamento deste elemento giratrio.

    Em uma extremidade existe um flange para adaptao de um volante. Na outra extremidade do virabrequim so acoplados flanges para adaptao de engrenagens ou polias para transmisso de movimento para o mecanismo de comando de vlvulas, bomba de injeo de leo e alternador eltrico, por meio de correias dentadas de borracha, correntes de rolos de ao, ou engrenagens. Na fabricao a superfcie do virabrequim recebe o tratamento de cementao com a finalidade de deix-la mais rgida.

    Volante: um componente ligado rvore de manivelas que tem como a finalidade de ganhar energia cintica proveniente da energia de combusto e por inrcia manter-se girando durantes os perodos em que no h combusto nos cilindros. Alm disso, o volante tem papel tambm no sistema de partida do motor, sendo que o volante constitui-se tambm de uma engrenagem que em geral possui, segundo referncia [3], 132 dentes e usualmente denominada de cremalheira do volante.

    Uma rvore de cames, tambm chamada de rvore de comando de vlvulas, trata-se de um mecanismo acionado pela rvore de manivelas por meio de engrenagem ou correia e comanda de forma sincronizada o acionamento das vlvulas de admisso e de exausto do motor por meio de sistemas cames seguidores. O fechamento dessas vlvulas feito por meio de uma mola de vlvula.

    3. Classificaes

    Os motores Diesel podem ser classificados de diversas formas de acordo com vrios critrios a serem considerados. Uma forma de diferenciar os motores pode ser quanto ao tipo de sistema de arrefecimento que eles utilizam, normalmente a gua ou a ar. Outras formas de classificao dos motores encontradas na literatura, em especial a referncia [3], quanto s aplicaes que possuem e tambm uma classificao de acordo com a disposio dos cilindros no motor, podendo ser utilizados cilindros em linha, opostos dois a dois, com pistes opostos e com cilindros em V. A seguir iremos propor algumas formas de fazer tais classificaes:

    3.1. Quanto a quantidade de cursos (ou tempos)

    Na linguagem usual diz-se que h motores de dois ou quatro tempos. No entanto, conforme referncia [4], existe uma confuso de conceitos de tempo e curso. Os motores diesel funcionam em 4 tempos, sendo eles: Admisso, Compresso, Combusto e escape, porm eles podem ser de 2 ou 4 cursos. Curso do pisto a distncia percorrida por este quando se desloca entre o ponto morto superior e o ponto morto inferior, enquanto tempo a denominao dada para cada etapa de um ciclo do motor. Nos motores de 4 cursos cada tempo realizado em um curso do pisto e no motor de 2 cursos, 2 tempos acontecem em cada curso. Entretanto, na maioria das vezes a referncia a de motor de quatro ou dois tempos e no de quatro ou dois cursos de tal forma que deste ponto em diante no farei distino entre uma ou outra denominao. Nesta subseo ser explicado o funcionamento e a diferena entre esses dois tipos de motores.

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    3.1.1. Motor de quatro cursos (tempos)

    Um ciclo de trabalho estende-se por duas rotaes da rvore de manivelas, ou seja, quatro cursos do pisto. No primeiro curso, com o pisto em moviment

    de admisso se abre, e medida que o pisto desce o ar entra de forma a ocupar o espao dentro do cilindro.No segundo curso ocorre a compresso, em que o pisto faz movimento ascendente. Pou

    completar o curso comea a injeo de leo Diesel por um sistema de injeo de combustvel. Nesse curso tanto a vlvula de admisso quanto o de escape ficam fechadas. O ar comprimido de acordo com a taxa de compresso do motor e conseqentemente a temperatura do ar e a presso aumentam podendo chegar a 700C e a cerca de 30 akgf/cm2, conforme referncia [4].

    No Terceiro curso, em que acontece a combusto, com o pisto em movimento descendente, temos a ignio, com a expanso dos gases e transferncia de energia ao pisto (tempo motor). Os gases ao dilatarem empurram o pisto para baixo fazendo o girar o virabrequim e movimentando o motor. Como a injeo de leo Diesel no instantnea, a combusto dura tanto tempo quanto durar a injqueima rapidssima da mistura ar-combustvel. Outra diferena importante no que tange presso em que ocorre a combusto para os motores desses dois ciclos. A presso no cilindro na combda presso no cilindro de um motor de ciclo Otto. Isso acarreta na estrutura mais reforada dos motores Diesel.

    No quarto tempo, o pisto, com a vlvula de escape aberta, empurra os gases de escape para a atmosferDurante os quatro cursos, ou duas rotaes, transmitiu

    3.1.2. Motor de dois cursos (tempos)

    O ciclo motor abrange apenas uma rotao da rvore de manivelas, ou seja, dois cursos do pisto.No primeiro curso ocorre o escape e a admisso de ar. Com o pisto no PMI, a vlvula de admisso se abre com ar

    entrando de forma j pr-comprimida e com movimento de redemoinho empurrando os gases residuais de combusto, que saem pela vlvula de escape pela prpria presso dos gases de admisso.

    No segundo curso ocorre a combusto e o escape. No final do curso de subida iniciapulverizado, que, ao entrar em combusto com o ar ir dilatar a mistura resultante e forar o pisto p

    Vantagens: O motor de dois cursos, com o mesmo dimensionamento e rpm, d uma maior potncia que o motor de quatro tempos e o torque mais uniforme. Alm disso, ele possui maior leveza e simplicidade de fabricao com relao ao motor de quatro cursos.

    Desvantagens: Consome mais combustvel mesmo considerando menor peso morto com relao ao motor de quatro cursos. mais poluente de forma que a combusto no perfeita devido s suas caractersticas construtivas e trabalha a temperaturas maiores, sendo necessria maior qualidade de projeto e fabricao com o intuito de no surgir trincas no bloco de cilindros.

    3.2. Classificao quanto ao nmero de cilindros no motor

    A potncia do motor est relacionada quantidade de leo diesel que sofre o processo depara alcanar potncias elevadas seria necessrio um cilindro cada vez maior. Entretanto tal medida iria gerar pancadas bruscas do motor em que contrapesos seriam necessrios serem alocados no girabrequim, que dessa forma deveria sestruturamente reforado. A soluo para isso utilizar motores com vrios cilindros. So normalmente produzidos motores de 3, 4, 6, 8 e 12 cilindros, sendo tambm produzido de 2 cilindros para aplicaes de pequenas potncias.

    4. O Ciclo diesel

    Figura 1: (a) Diagrama PV de ciclo Diesel padro

    Anais do XVI ENCITA, ITA,20 de outubro de 2010

    Motor de quatro cursos (tempos)

    se por duas rotaes da rvore de manivelas, ou seja, quatro cursos do pisto. No primeiro curso, com o pisto em movimento descendente do PMS ao PMI, d-se a admisso, em que a vlvula

    de admisso se abre, e medida que o pisto desce o ar entra de forma a ocupar o espao dentro do cilindro.No segundo curso ocorre a compresso, em que o pisto faz movimento ascendente. Pou

    completar o curso comea a injeo de leo Diesel por um sistema de injeo de combustvel. Nesse curso tanto a vlvula de admisso quanto o de escape ficam fechadas. O ar comprimido de acordo com a taxa de compresso do

    entemente a temperatura do ar e a presso aumentam podendo chegar a 700C e a cerca de 30 a

    No Terceiro curso, em que acontece a combusto, com o pisto em movimento descendente, temos a ignio, com es e transferncia de energia ao pisto (tempo motor). Os gases ao dilatarem empurram o pisto para

    baixo fazendo o girar o virabrequim e movimentando o motor. Como a injeo de leo Diesel no instantnea, a combusto dura tanto tempo quanto durar a injeo, diferentemente dos motores de ciclo Otto em que a ocorre uma

    combustvel. Outra diferena importante no que tange presso em que ocorre a combusto para os motores desses dois ciclos. A presso no cilindro na combusto do ciclo Diesel chega a ser o dobro da presso no cilindro de um motor de ciclo Otto. Isso acarreta na estrutura mais reforada dos motores Diesel.

    No quarto tempo, o pisto, com a vlvula de escape aberta, empurra os gases de escape para a atmosferDurante os quatro cursos, ou duas rotaes, transmitiu-se trabalho ao pisto s uma vez.

    O ciclo motor abrange apenas uma rotao da rvore de manivelas, ou seja, dois cursos do pisto.No primeiro curso ocorre o escape e a admisso de ar. Com o pisto no PMI, a vlvula de admisso se abre com ar

    comprimida e com movimento de redemoinho empurrando os gases residuais de combusto, la prpria presso dos gases de admisso.

    No segundo curso ocorre a combusto e o escape. No final do curso de subida inicia-se a injeo de leo diesel pulverizado, que, ao entrar em combusto com o ar ir dilatar a mistura resultante e forar o pisto p

    Vantagens: O motor de dois cursos, com o mesmo dimensionamento e rpm, d uma maior potncia que o motor de quatro tempos e o torque mais uniforme. Alm disso, ele possui maior leveza e simplicidade de fabricao com

    svantagens: Consome mais combustvel mesmo considerando menor peso morto com relao ao motor de quatro cursos. mais poluente de forma que a combusto no perfeita devido s suas caractersticas construtivas e trabalha a

    essria maior qualidade de projeto e fabricao com o intuito de no surgir trincas no

    Classificao quanto ao nmero de cilindros no motor

    A potncia do motor est relacionada quantidade de leo diesel que sofre o processo depara alcanar potncias elevadas seria necessrio um cilindro cada vez maior. Entretanto tal medida iria gerar pancadas bruscas do motor em que contrapesos seriam necessrios serem alocados no girabrequim, que dessa forma deveria sestruturamente reforado. A soluo para isso utilizar motores com vrios cilindros. So normalmente produzidos motores de 3, 4, 6, 8 e 12 cilindros, sendo tambm produzido de 2 cilindros para aplicaes de pequenas potncias.

    Diagrama PV de ciclo Diesel padro. (b) Tpico ciclo Diesel real.

    ,

    se por duas rotaes da rvore de manivelas, ou seja, quatro cursos do pisto. se a admisso, em que a vlvula

    de admisso se abre, e medida que o pisto desce o ar entra de forma a ocupar o espao dentro do cilindro. No segundo curso ocorre a compresso, em que o pisto faz movimento ascendente. Pouco antes do pisto

    completar o curso comea a injeo de leo Diesel por um sistema de injeo de combustvel. Nesse curso tanto a vlvula de admisso quanto o de escape ficam fechadas. O ar comprimido de acordo com a taxa de compresso do

    entemente a temperatura do ar e a presso aumentam podendo chegar a 700C e a cerca de 30 a 40

    No Terceiro curso, em que acontece a combusto, com o pisto em movimento descendente, temos a ignio, com es e transferncia de energia ao pisto (tempo motor). Os gases ao dilatarem empurram o pisto para

    baixo fazendo o girar o virabrequim e movimentando o motor. Como a injeo de leo Diesel no instantnea, a eo, diferentemente dos motores de ciclo Otto em que a ocorre uma

    combustvel. Outra diferena importante no que tange presso em que ocorre a usto do ciclo Diesel chega a ser o dobro

    da presso no cilindro de um motor de ciclo Otto. Isso acarreta na estrutura mais reforada dos motores Diesel. No quarto tempo, o pisto, com a vlvula de escape aberta, empurra os gases de escape para a atmosfera.

    O ciclo motor abrange apenas uma rotao da rvore de manivelas, ou seja, dois cursos do pisto. No primeiro curso ocorre o escape e a admisso de ar. Com o pisto no PMI, a vlvula de admisso se abre com ar

    comprimida e com movimento de redemoinho empurrando os gases residuais de combusto,

    se a injeo de leo diesel pulverizado, que, ao entrar em combusto com o ar ir dilatar a mistura resultante e forar o pisto para baixo.

    Vantagens: O motor de dois cursos, com o mesmo dimensionamento e rpm, d uma maior potncia que o motor de quatro tempos e o torque mais uniforme. Alm disso, ele possui maior leveza e simplicidade de fabricao com

    svantagens: Consome mais combustvel mesmo considerando menor peso morto com relao ao motor de quatro cursos. mais poluente de forma que a combusto no perfeita devido s suas caractersticas construtivas e trabalha a

    essria maior qualidade de projeto e fabricao com o intuito de no surgir trincas no

    A potncia do motor est relacionada quantidade de leo diesel que sofre o processo de combusto e dessa forma para alcanar potncias elevadas seria necessrio um cilindro cada vez maior. Entretanto tal medida iria gerar pancadas bruscas do motor em que contrapesos seriam necessrios serem alocados no girabrequim, que dessa forma deveria ser estruturamente reforado. A soluo para isso utilizar motores com vrios cilindros. So normalmente produzidos motores de 3, 4, 6, 8 e 12 cilindros, sendo tambm produzido de 2 cilindros para aplicaes de pequenas potncias.

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    No ciclo Diesel padro considera-se quatro transformaes termodinmicas. Da figura 1(a) a transformao entre os estados 1 e 2 uma compresso isentrpica em que realizado sobre o gs um trabalho W1,2. Assim, pode-se tirar a seguinte relao entre as variveis de estado temperatura e volume para os estados considerados:

    = ()

    (1)

    Definindo a taxa de compresso (r) como segue:

    r = (2)

    Pode-se reescrever a Eq. (1) da seguinte forma. T = Tr (3)

    Entre os estados 2 e 3 h o fornecimento de calor a presso constante q2,3 para o ciclo.

    q, = mc(T T) (4) O ciclo realiza trabalho W3,4 entre os estados 3 e 4 numa expanso isentrpica. Logo:

    /0

    = 10/2

    = (0/

    ) (5)

    Sendo V1=V4 e definindo a taxa de admisso () como:

    = 0 (6)

    Tem-se que

    /0

    = 1672

    (7)

    A perda de calor q4,1 do ciclo ocorre entre os estados 4 e 1 a volume constante.

    q8, = mc9(T8 T) (8)

    Do processo entre os estados 2 e 3, considerando a teoria de gs perfeito, tem-se que:

    0

    = 0 = :;. T = Tr (9)

    Combinando as Eq`s (7) e (8) obtm-se:

    T8 = T (10)

    O rendimento do ciclo calculado da seguinte forma:

    = @ABACD;,0 (11)

    Considerando a conservao de energia para o ciclo pode-se reescrever a rendimento da seguinte forma:

    = ;,0;/,;,0 = 1 ;/,;,0

    (12)

    Considerando o coeficiente de Poisson dado por:

    = GHGI (13)

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    E as Eq`s (4) e (8) pode-se reescrever a expresso para o rendimento como segue:

    = 1 (/)(0) (14)

    Substituindo as Eq`s (3), (9) e (10) na Eq. (14) e simplificando, ser obtido o rendimento trmico para o motor diesel padro.

    = 1 (6J)

    7JK(6) (15)

    Apesar de o ciclo padro Diesel terico ter como vantagem facilitar os clculos, ele no representa o ciclo em sua realidade. A figura 1(b) retirada da referncia [5] representa um diagrama presso-volume tpico de um ciclo real de motor diesel.

    Pode-se listar uma srie de fatores que fazem o ciclo real diferir do padro proposto para os clculos. A forma com que o calor fornecido ao gs pode no se dar de forma constante e depende do mecanismo de operao que se utiliza. Existe ainda o fenmeno descrito na referncia [6] denominado atraso de ignio que consiste no tempo entre o incio da injeo e o comeo do processo de combusto. Ademais, a compresso e a expanso consideradas no ciclo padro no so isentrpicas.

    5. Sistemas dos motores diesel

    5.1 Sistema de Combustvel

    O leo Diesel um combustvel que no queima com facilidade e, para queimar rapidamente, de forma limpa e com segurana, ele deve ser pulverizado, como um spray de aerosol. Alm disso, sabe-se que durante a compresso a presso no cilindro pode chegar de 20 a 30 vezes a presso atmosfrica. Para pulverizar o combustvel necessria uma presso muito maior, da ordem de 170 atm. Estes dados numricos foram retirados da referncia [1].

    essencial que cada jato de combustvel pulverizado no cilindro tenha quantidade muito bem dimensionada. Como cada esquichada de combustvel no motor possue volume da ordem de poucos centsimos de mililitro, caso cada injeo esteja desregulada de forma a exceder a quantidade de combustvel em valores pequenos como 0,01 mL, o consumo global do motor ser consideravelmete grande.

    Dessa forma, o sistema de injeo, que um sistema abrangido pelo sistema de combustvel, uma da das mais sofisticadas partes do motor, Alcanando presses de quase 200 atm, conforme referncia [1], sendo responsvel por dosar quantidades muito pequenas de combustvel e, ainda, repetindo a injeo em at meio milho de vezes por hora.

    A seguir sero listados os componentes, com suas respectivas funes, do sistema de combustvel. Tanque: um reservatrio fechado que serve para armazenar o combustvel que o motor necessita. Em tanques

    grandes de motores que so utilizados para transporte h a necessidade de defletores para evitar que o combustvel no alimente o motor. Alm disso, necessrio um sistema de ventilao para deixar o ar entrar a medida que o combustvel consumido pelo motor.

    Filtro primrio: um filtro que tem por finalidade prevenir que impurezas e umidade alcancem o motor. Bomba de combustvel: responsvel por retirar leo Diesel do tanque e empurr-lo para as demais partes do

    sistema. Em alguns motores existem bombas que podem ser operadas manualmente. Nesses casos o combustvel pode ser bombeado sem que o motor esteja ligado.

    Filtro fino: o componente que tem por misso remover partculas de sujeira, que, se to pequenas, podem no serem vistas a olho nu e que so capazes de fazer um revestimento fino sobre superfcies de componentes, impossibilitando-os de operar.

    A bomba injetora um componente essencial do motor, pois onde o combustvel pressurizado e quantificado em doses para cada jato se combustvel que alcanar o cilindro.

    Na maioria dos motores Diesel, utiliza-se um sistema de bomba em linha (figura 2(a)) dotada de um pisto para cada cilindro e acionada por uma rvore de cames movimenta um mecanismo que impulsiona o combustvel quando o mbolo motor (pisto) atinge o ponto de incio de injeo, no final do tempo de compresso.

    O controle de vazo de combustvel, ou seja, a quantidade de leo injetado em cada cilindro, feito por meio de um rasgo presente na lateral do pisto. Como esse pisto giratrio, devido a uma cremalheira que movimentada por meio de cabos conectados ao pedal do acelerador, mais ou menos leo combustvel injetado no cilindro. Esse pisto, com seu respectivo rasgo, est retratado na foto da figura 2(b).

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    Figura 2: (a) Foto de Bomba injetora em linha e bico injetor. (b) Pisto rotatrio de bomba injetora

    Existem ainda outras formas de injeo de combustvel. So eles o sistema de bomba rotativa, sistema de injetores unitrios e sistema de presso e tempo.

    Os bicos injetores so dotados de paredes grossas com o intuito de resistir bem a altas presses e so responsveis por pulverizar o combustvel. Os principais tipos de bicos injetores so os injetores mecnicos e os injetores eletrnicos ou controlados eletronicamente.

    Os injetores mecnicos podem ser de dois tipos: os injetores de orifcios ou injetores de agulha. Os injetores de orifcio possuem dois ou mais orifcios, trabalhando em altas presses. Eles so utilizados em motores de injeo direta. Nos motores de injeo indireta so usados os injetores de agulhas, que podem ter jatos convergentes ou divergentes, sendo a forma do jato determinado pela extremidade da agulha componente deste injetor.

    Os injetores eletrnicos so acionados por comando eletrnico e apresentam funcionamento semelhante ao mecnico.

    Os bicos injetores, assim como as bombas, so fabricados para aplicaes especficas geralmente no podem ser trocados entre modelos diferentes de motores. necessrio ter ateno especial quando for o caso de substituir bicos ou bombas injetoras, para que sejam utilizados os componentes corretos, sendo esse servio realizado por firmas especializadas.

    Alguma parcela de combustvel que bombeado para o injetor pode no chegar ao cilindro. Essa quantidade de combustvel retorna ao tanque pela chamada linha de retorno.

    O fluxo do leo Diesel nesse sistema de combustvel comea no tanque de onde a bomba de combustvel leva ao filtro primrio e secundrio, respectivamente. A partir da o leo Diesel segue para a bomba injetora e o injetor. A parcela de combustvel que no atinge o cilindro retorna ao tanque de combustvel.

    Cabe aqui discorrer sobre uma nova tecnologia que vem sendo empregada como soluo para sistema de injeo de combustvel: o common rail.

    Nesse sistema o combustvel injetado nos cilindros sob elevada presso, sendo o tal processo de injeo controlado eletronicamente de sorte que seja utilizado volume ideal e haja exatido no tempo de injeo. Dessa forma h a garantia de mxima eficincia com pouca emisso de poluente e mnimo consumo de combustvel.

    A exatido do tempo de injeo realizada por meio de vlvulas magnticas controladas eletronicamente.

    5.2 Sistema de Lubrificao

    O intuito de promover a lubrificao do motor reduzir o desgaste ao qual, com a operao do motor, ficam submetidos seus componentes. Evidentemente, quando no feita uma lubrificao correta mais rapidamente o motor ir desgastar e a maior durabilidade dele depende do atendimento das especificaes do fabricante quanto aos requisitos de lubrificao como troca de leo de tempos em tempos e o uso do tipo correto de leo.

    Alm da falta de lubrificante, o desgaste pode ocorrer de outras formas. Uma forma a entrada de material estranhos no motor. Outra forma de desgaste a corroso ocasionada por substncias presentes no leo lubrificante que podem reagir com gua em condies crticas e formarem cidos, corroendo componentes do motor como o cilindro, onde ocorrem altas temperaturas e presses. Pode-se formar, quando a fuligem combina-se com compostos de enxofre, uma pasta abrasiva que dificulta o movimento relativo de peas do motor.

    O sistema de lubrificao tem os seguintes componentes: Carter de leo, tubulaes, bomba de leo, filtros, vlvulas de descarga e bicos de pulverizao. Veremos a finalidade de cada componente desse sistema a seguir.

    Crter: tem a finalidade de armazenar o leo lubrificante. Ele possui um suporte para uma vareta de forma a verificar o nvel de leo. Em casos em que o motor balana muito a bomba de suco pode no conseguir puxar o lubrificante, assim necessria a presena de outro reservatrio com localizao tal que a bomba no funcione a seco. Esse reservatrio extra denominado Crter seco.

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    A tubulao responsvel pelo caminho em que o leo ser transportado. Bomba de leo: tem por objetivo empurrar o leo lubrificante atravs do sistema, retirando do crter e levando at

    outras partes. Ela pode ser de trs tipos distintos: bomba de engrenagem, bomba de rotor e bomba de palheta, sendo a primeira a mais utilizada.

    Vlvula de descarga: evita que a presso suba a nveis elevados. Consiste de um mecanismo com mola e caso a presso fica elevada, abre-se passagem a um caminho de escape para o lubrificante.

    Filtro de leo: tem a funo de purificar o leo lubrificante evitando a presena nele de material abrasivo, substncias provenientes da queima do leo no motor e at mesmo material estranho. Atualmente utiliza-se um sistema de filtragem total do leo lubrificante em que a cada circulao do leo todo o leo presente no crter filtrado, sem refluxo de lubrificante. O filtro mais comum utilizado composto por pilhas de papel descartvel com pequenas distncias entre cada lamina. Existe ainda na entrada da tubulao um filtro de ao para evitar impurezas de maiores dimenses.

    5.3 Sistema de Refrigerao

    No projeto de um motor existe uma faixa de temperaturas em que o funcionamento do motor timo. Quando o funcionamento do motor ocorre em temperaturas muito altas alguns metais que o constitui podem ficar pastosos de tal forma que o motor sofre engripamento, isto , ele pra. Devido diferena de temperatura no controlada, o motor pode sofre dilatao anmala de sorte que partes do motor que no se aqueceram podem trincar. Para ilustrar, sabe-se que dentro da cmara de combusto a temperatura pode chegar por volte de 2000C e os gases de combusto na exausto chegam a 800C. Assim, conforme a referncia [4], ...O sistema de refrigerao deve retirar o calor excessivo das peas de metal, fazendo com que elas, e todo motor, trabalhem a uma temperatura mais ou menos constante, que pode ser de 92 a 94 graus centgrados.

    Entretanto, o sistema de refrigerao no pode retirar calor em excesso, pois isso prejudicaria o sistema de lubrificao do motor, uma vez que o leo lubrificante trabalha em valores superiores a uma temperatura crtica, abaixo da qual sua viscosidade fica elevada e sua locomoo entre as peas fica prejudicada.

    Existem dois tipos de sistemas de refrigerao: o sistema de refrigerao a gua e o sistema de refrigerao a ar.

    5.3.1 Sistema de refrigerao a gua

    Os trs tipos de sistema de refrigerao a gua so o sistema de termossifo, o sistema de radiador aberto e o sistema de radiador selado.

    No sistema de termossifo o transporte de gua ao longo dos caminhos de refrigerao do motor baseia-se na propriedade que a gua tem de dilatar quando aquecida e evaporar, ficando assim mais leve, principalmente quando h ar dissolvido na gua, que carrega consigo vapor quente. Dessa forma no h necessidade de bomba de gua para movimentar o fluido.

    O fluido quente que sobe para a parte superior do radiador, cuja colmia composta de tubos e aletas de cobre e alumnio, resfriado por um ventilador que promove o resfriamento do vapor de gua. Ao se resfriar a gua desce para a parte inferior do radiador, a partir da onde sai um tubo que distribui a gua para as vrias cmaras do motor que necessitem de resfriamento.

    A grande desvantagem desse tipo de sistema que o radiador precisa ser grande, ocupando grande espao, sendo de pouca utilidade para meio de transportes como caminhes.

    No sistema de radiador aberto h o aproveitamento do sentido natural do fluxo de gua, porm para acelerar o processo de resfriamento utiliza-se uma bomba cujo acionamento d-se por meio de conexes com o virabrequim do tipo correias ou engrenagens. Outra peculiaridade desse sistema a utilizao de duas vlvulas termostticas. Uma delas regula o fluxo de gua conforme a temperatura da gua, deixando passar mais gua se a temperatura estiver alta. A outra vlvula serve para enviar um sinal eltrico para indicar num painel a temperatura do motor.

    O ltimo tipo de sistema de refrigerao a gua o que vem sendo mais utilizado. O sistema de radiador selado semelhante ao de radiador aberto, porm no trabalha a presso ambiente, usando uma presso por volta de 1,5 vezes a presso atmosfrica. Dessa forma ele necessita de uma estrutura mais reforada e mais cara.

    Nos motores refrigerados a gua se a gua do radiador fica muito aquecida, transformando-se em vapor, tal presso mais elevada ir empurrar a mola da vlvula na abertura do radiador, de forma que o vapor de gua escapa para a atmosfera. Aps uso contnuo o motor pode apresentar um nvel de gua baixo, sendo necessrio o enchimento do radiador.

    Dentre as possveis causas do superaquecimento do motor esto: defeitos tipo furos no radiador, em mangueiras ou conexes, tampa do radiador defeituosa deixando escapar vapor de gua alm da conta, ventilador do radiador ou bomba de gua defeituosa e entupimento de cmaras de refrigerao devido ao acumulo de xido ou calcrio.

    Convm ressaltar que em regies que faz muito frio, aditivos so adicionados a gua do radiador com a finalidade de evitar o congelamento.

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    5.3.2 Sistema de refrigerao a ar

    Esse tipo de sistema de refrigerao, que no muito empregado, baseia-se na propriedade que o ar tem de absorver calor quando em contato com peas quentes (no caso aletas) e de expandir de forma a ficar mais leve e subir.

    As vantagens do motor refrigerado sua maior leveza e a no necessidade de vedao contra vazamentos, uma vez que no tem lquidos. Em compensao existem muitas desvantagens do sistema de refrigerao a ar. Quando o motor de um veculo est parado ou em marcha lenta h uma insuficincia de refrigerao, necessitando por vezes de um radiador para resfriar o leo lubrificante. H dificuldade de fundio do bloco do motor com aletas e como no h um lquido refrigerante existe a dificuldade de medir a temperatura do motor para indicar em algum painel.

    Os principais tipos de refrigerao a ar so: sistema com aspirao a ar por turbina e o sistema com exausto de ar por ejetor.

    O sistema de aspirao a ar por turbina o mais utilizado e fora o ar a passar pelas aletas por meio de uma turbina, que usada para aspirar o ar. Em situaes em que o motor gera muita potncia a baixas rotaes o ar passa muito lentamente pelo motor, havendo, portanto dificuldade de refrigerao.

    Na refrigerao por exausto de ar por ejetor utiliza a propriedade de que o gs em movimento com alta velocidade cria uma zona de baixa presso em sua volta e arrasta o ar que est em torno desse escoamento em movimento. Dessa forma so utilizados os gases de exausto para movimentar o ar de refrigerao. A vantagem que h maior necessidade de refrigerao quanto maior a acelerao e como o aumento da acelerao aumenta o fluxo de gs de exausto mais rapidamente ser a movimentao dos gases de refrigerao.

    5.4 Turbocompressores

    Sabe-se que uma das formas de aumentar a potncia de um motor melhorar a combusto. Para isso necessrio colocar mais ar dentro do cilindro do motor de forma a mais oxignio ser misturado ao leo diesel. Como o espao dentro do cilindro continuar o mesmo, a forma de colocar mais ar dentro dele realizar a compresso do ar.

    Dentre os tipos de compressores utilizados para esta finalidade est o turbocompressor, que o utilizado atualmente. Sabe-se que Rudolphe Diesel patenteou um tipo de turbocompressor e muitos outros pesquisadores posteriormente trabalharam neste sentido. Os turbocompressores foram amplamente utilizados, e com sucesso, em motores aeronuticos na segunda guerra mundial, uma vez que em elevadas altitudes o ar rarefeito h necessidade de realizar compresso prvia do ar. A partir dos avanos obtidos para este tipo de uso, estendeu-se sua aplicao para os demais tipos de motores como navais, terrestres e estacionrios.

    Basicamente, o princpio do turbocompressor aproveitar a energia proveniente dos gases de escape para girar uma turbina cujo eixo est conectado a um compressor de ar. Nesse compressor, alm do aumento da presso do ar, tem-se o aquecimento do gs. Assim utilizado um resfriador intermedirio para resfriar o ar que ser admitido no cilindro do motor.

    Para que o turbocompressor funcione necessria uma energia mnima dos gases de escape. Assim o turbocompressor s acionado a partir de certa rotao, que segundo a referncia [5] varia entre 40000 a 140000 rotaes por minuto. Cabe ressaltar aqui que os sistemas de lubrificao e refrigerao do turbocompressor so integrados aos sistemas do motor.

    Por se tratar de um equipamento de preciso, reparos em turbocompressores exigem que o mecnico tenha passado por treinamento especial alm da utilizao de equipamentos especiais de oficina.

    6. Retficas

    Foram realizadas visitas a retficas com o intuito de aprender na prtica os componentes dos motores bem como a recuperao de motores e aprendizado sobre quais os principais defeitos que um motor pode apresentar decorrente do uso.

    Ser aqui apresentada uma diviso de acordo com o componente do motor diesel. Entretanto, antes da retifica de cada parte do motor, os componentes passam pela etapa de limpeza, que consiste em imergi-los em uma caldeira aquecendo uma mistura de gua e uma substancia denominada disodium trixosilicate no caso do componente ser de ao. Outra soluo diferente e a frio usada caso o componente seja de alumnio. Essa etapa de limpeza essencial para as demais etapas de retificao de motor, pois facilita em muito o exame visual que requerido antes de se usinar qualquer superfcie. Esse banho aquecido para o caso de motores diesel que possuem peas maiores pode durar at 24h.

    6.1. Bloco de cilindros do motor

    Aps limpeza do bloco com o procedimento descrito acima, deve-se fazer um exame cuidadoso do motor para verificar a existncia de trincas ou outros possveis defeitos visveis. Deve-se, inclusive, inspecionar o alinhamento dos suportes dos mancais e o quo planas esto as superfcies de apoio entre o bloco e o cabeote e o bloco e o crter. Tais verificaes devem ser realizadas com relgios comparadores. Os valores aceitveis devem ser especificados pelos

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    fabricantes e caso seja constatado um desalinhamento maior que o aceitvel o bloco deve ser retificado em uma mquina chamada mandriladora.

    6.2. Cilindro

    Quando consideramos a montagem de camisas secas no bloco de cilindro, a importncia da limpeza inicial consiste no fato de que a sujeira que ocasionalmente poder permanecer aps a retfica. Isso pode impedir o resfriamento adequado do cilindro e causar um superaquecimento ocasionando deformao das camisas devido a uma dilatao trmica irregular. Outra ocorrncia resultante a incompatibilidade geomtrica entre o pisto e o cilindro, levando a escoriaes. A falta de limpeza poder tambm impedir a montagem correta das camisas causando empenamento. Alm de ela poder ser feita como descrito inicialmente, pode-se realiz-la tambm com o brunidor.

    A medida seguinte realizar a medio em vrias alturas do cilindro com o intuito de verificar a existncia de ovalizao em sua estrutura. Dimenses maiores do que a especificada por fabricantes devem ser evitadas para evitar deformaes em anis e pistes.

    Caso a medio detecte ovalizao alm do permitido ser realizada primeiro a desmontagem das camisas antigas na prensa. Depois com novas camisas de cilindro faz-se a montagem das camisas sob um processo de interferncia sob presso em prensa. Ajuste de retirada de material pode ser executado sobre a camisa j montada para evitar distores sobre o conjunto a ser utilizado.

    As medidas retiradas correspondem a espessuras de 0,25 mm da camisa do cilindro, sendo possvel a retirada de material at a segunda retfica. Desta forma so vendidos pelos fabricantes kits de camisas e anis, podendo ser estes kits correspondentes a medidas standard, de primeira ou de segunda retfica.

    Com o intuito de permitir lubrificao entre o pisto e a camisa, de forma a ter-se leo entre estes componentes, interessante que a superfcie entre eles tenha sulcos de tamanho controlado. O processo em que isso realizado denominado brunimento e ele realizado com o emprego das chamadas pedras de brunir, que devem possuir afiao correta e serem aplicadas sobre a superfcie com afiao correta e com leo adequado.

    A mquina-ferramenta que realiza a retifica em cilindros est mostrada na figura 3(a), onde tambm se tem um bloco de motor Ducatu e o pisto para este motor.

    Figura 3: (a) Motor Ducatu em retificadora de cilindros. (b) Biela de motor Diesel (esquerda) e de motor a gasolina ( menor a direita).

    6.3. Biela

    As bielas so elementos em constante movimento alternativo e que so submetidas a pancadas e choques, precisando ser fortes e ao mesmo tempo leves. Uma soluo de engenharia para isso fazer sua haste em forma de I.

    muito importante que a biela no tenha empenamento e que seus mancais estejam perfeitamente alinhados e paralelos. Qualquer imperfeio dessa ordem far com que o pisto fique desalinhado, provocando um contato irregular dos anis de segmento da parede do cilindro. Pelo exame visual dos pistes o mecnico pode identificar se o desgaste se deve ao desalinhamento da biela.

    Para evitar o desbalanceamento necessrio medir a massa das bielas, sendo que cada motor tem biela com massa especificada e caso uma biela esteja trocada o motor ir sofrer desgaste precoce.

    Para reduzir o atrito so colocadas bronzinas de material antifrico nos orifcios dos mancais. As bronzinas para motores Diesel so feitas de quatro camadas de um material chamado metal Babbit, que uma liga que contm cobre, bronze, chumbo e alumnio.

    Na figura 3(b) tem-se bielas maiores de motores Diesel e uma biela menor de motor a gasolina.

    6.4. Cabeote

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    Com o uso continuo do motor o cabeote costuma empenar e com isso formam-se espaos entre ele e o bloco de cilindros, levando a vazamentos. Assim a retfica do cabeote tem como uma das finalidades verificar se o interior do cabeote est completamente plano e, caso contrrio, retific-lo.

    Devem ser realizados exames visuais para verificar se existem trincas ou rachaduras nas cmaras de combusto e se as vlvulas se movimentam livremente e se as sedes no esto muito gastas e folgadas ou se as vlvulas no esto trincadas. Na figura 4(a) pode-se ver um cabeote de motor.

    Caso necessrio deve-se retificar as sedes das vlvulas do cabeote para se garantir a concentricidade e perpendicularidade entre a sede da vlvula e o furo guia. A mquina que realiza este trabalho est retratada na figura 4(b). Alm disso, deve-se verificar se a vedao da sede est sendo eficaz ou no por meio de exames com fluidos.

    Figura 4: (a) Cabeote de motor Perkins-Caterpillar de trator. (b) Retificadoras de sedes de cabeote

    6.5. Virabrequim

    Durante o funcionamento o virabrequim fica sujeito a esforos que causam um empenamento que por oras pode causar deformaes permanentes. Esse empenamento pode causar defeitos como pancadas no motor, esmagamento nas bronzinas, superaquecimento do motor, desgastes prematuro de anis, pistes e cilindros, alm de trincas e quebras no virabrequim.

    Em casos em que o empenamento no muito grande, pode-se tentar endireitar o virabrequim numa prensa pressionando de modo a se deformar alguns milmetros no sentido contrrio.

    Com o uso do motor, os colos se desgastam, ficando ovalizados e perdendo o paralelismo com o eixo dos mancais de apoio. Nesses casos so feitas as retficas do virabrequim feitas em mquinas especiais como mostradas na figura 5(a) e figura 5(b). Aps esse procedimento realizado o polimento com o objetivo de obter-se um valor de rugosidade mnimo como retratado na figura 6(b).

    Figura 5: (a) Retificadora de virabrequim para virabrequins de motor a gasolina. (b) Retificadora de virabrequim de motores diesel.

    Na figura 6(a) h a ilustrao de um virabrequim de motor Diesel, porm a forma de armazenamento dele no est correta, uma vez que o armazenamento correto para virabrequins na posio vertical. Armazenando na posio horizontal o virabrequim pode sofrer empenamento.

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    Figura 6: (a)Virabrequim de motor diesel. (b) Polimento de virabrequim.

    6.6 Eixo de comando de vlvulas

    um eixo que possui um came para cada vlvula. Ele constitudo de ao carbono com ligas de cromo e sofre o tratamento trmico de cementao para aumentar sua dureza superficial. Com o desgaste, as vlvulas abrem e fecham em tempos errados sendo necessria, portanto, a substituio deste eixo.

    6.7. Bomba e Bico injetores

    Como j explicado na seo deste trabalho sobre sistemas de combustvel, a troca de bombas e bicos injetores devem ser feitos em firmas especializadas. Isso se deve a grande variedade de modelos existentes desses equipamentos.

    Conforme verificado na empresa de recuperao de bombas visitadas, numa bomba injetora tipo em linha os componentes que mais apresentam problemas so o elemento e o tucho de rolete.

    Para o caso dos bicos injetores o principal problema que eles podem apresentar quando o bico injetor no est mais realizando a pulverizao adequada do combustvel. Nesse caso observa-se que, na injeo do combustvel para o cilindro, formam-se jatos de combustvel. Na foto da figura 7(a) h um aparato utilizado para detectar este problema. Uma bomba operada manualmente e dotada de um manmetro leva combustvel pressurizado para o bico injetor e assim pode-se verificar na sada de combustvel do bico injetor se o leo diesel est sendo pulverizado de forma adequada. Geralmente isso se verifica se a agulha interna bico injetor est danificada.

    Figura 7: (a) Bomba operada manualmente para teste de bico injetor. (b) Camisa de cilindro em que motor fundiu (esquerda) e camisa normal (direita).

    6.8. Estudo de caso

    Nas imagens a seguir temos um motor que apresentou falhas de funcionamento. Ser feito um estudo de caso sobre isso.

    Na figura 8(a) e figura 8(b) pode-se ver a existncia de trincas no bloco do motor, evidenciada na figura 8(b) quando se passou p de giz sobre a superfcie do cilindro

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    Figura 8: (a)Trincas no cilindro. (b) Trinca no cilindro evidenciada com p de giz.

    A partir das trincas mostradas acima se verifica a superfcie interna dos cilindros na figura 7(b) e v-se que numa dessas camisas h sinal de atrito intenso entre o pisto e a camisa. Popularmente fala-se que o motor fundiu. Assim possvel encontrar o motivo da falha do motor.

    Que relao h, entretanto, entre o a trinca e o fato do motor ter se fundido? A resposta simples: pelo fato da trinca ter se formado, com o aquecimento do motor, a trinca fez com que o aquecimento e a conseqente dilatao no se deram de forma homognea. Portanto a camisa na operao no estava com formato cilndrico, logo o pisto comeou a emperrar, causando a fundio do motor.

    Uma provvel causa da trinca foi defeito em alguma parte do sistema de refrigerao do motor.

    7. Concluses

    O presente trabalho foi proveitoso para aprender sobre motores Diesel. De forma geral ele forneceu a oportunidade de aprender tpicos de motores que no so ensinados na ementa tradicional do curso de Engenharia Mecnica Aeronutica do ITA. Entre esses tpicos podem-se citar os aspectos gerais de motores quanto classificao, os sistemas que os compem e a maneira com que feita a recuperao dos motores diesel.

    Muito pode ser adicionado e complementado a este trabalho para que ele se torne melhor. Como visto ao longo dele, foi dado um enfoque bastante qualitativo, assim uma sugesto de prosseguimento dos estudos fazer algumas anlises quantitativas sobre os motores diesel a partir desse texto.

    Ao longo do trabalho acompanhar o trabalho de retficas foi uma soluo para realizar uma parte prtica da pesquisa com a possibilidade de conhecer motores que no em livros.

    8. Agradecimentos

    Ao CNPq, pelo apoio financeiro e por fornecer essa oportunidade de engrandecimento pessoal. As empresas retfica tamoios e Valparaiba pela oportunidade de visit-las e acompanhar o trabalho que realizam.Ao meu orientador, Ezio Castejon Garcia, e a minha famlia.

    9. Referncias

    [1] Bartlett, T., 2005, Diesel Engines, Adlard Coles Nautical, Londres, Inglaterra, pp 3-4. [2] Zaparoli, E.L., de Andrade, C.R., 2009, Sistemas de conservao de energia, ITA, publicao interna, So Jos dos Campos, Brasil, 64 p. [3] Maleev, V.L., 1954, Diesel engine operation and maintenance, Mcgraw-hill book company, Londres, Inglaterra,

    pp 8-10. [4] Rache A.M., 2004, Mecnica Diesel. Hemus editoras, S.Paulo, Brasil, pp 43-256. [5] Woodyard, D.F., 2004, Pounder`s Marine Diesel Engines and Gas Turbines, Oxford: Elsevier, 3 p. [6] Heywood, J. B., 1988, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Book, New York, NY, pp 539-

    553.