Motore So
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Introdução
No presente trabalho iremos abortar um tema que tem a ver com algo que usamos quase
diariamente os motores, tipos de motores, e também iremos fazer uma descrição de algumas
pecas que constituem um motor, assim sendo começaremos por dizer que motores são
máquinas capazes de transformar energia de qualquer espécie em energia mecânica.
Podemos ver que existem no todo seis (6) tipos de motores mas o grupo só ira falar com
enfase de dois tipos de motores que estes são os motores eléctricos e térmicos.
O trabalho visa mostrar e falar quase tudo que tem a ver com motores, taremos a falar
concretamente de combustíveis. Lubrificantes entre outros produtos que ajudam para o bom
funcionamento dos motores e duração dos mesmos, Iremos falar da importância que estas
maquinas tem na sociedade e das diversas actividades que estes desempenham.
Estamos convictos que este tema é de extrema relevância para nós, uma vez que e algo que
quase diariamente e usado e nos sentimos lisonjeados por nos ter dado este tema.
Com este trabalho esperamos que o estudante tenha mínima noção de o que e um motor,
quais os tipos de motores e saber diferenciar um motor eléctrico de um motor térmico, e
desde já aproveitar a oportunidade para agradecer ao docente de maquinaria pela maneira de
leccionar os estudantes.
Para a elaboração do trabalho, servimo-nos de material didáctico encontrado na Biblioteca da
nossa instituição, e de alguns artigos científicos buscados na internet por meio de uma
pesquisa.
Trabalho de Maquinaria 1
Objectivos
Gerais:
Conhecer a Estrutura de um motor.
Específicos:
Saber diferenciar um motor eléctrico de um motor térmico;
Conhecer as partes que compõem um motor.
Trabalho de Maquinaria 2
1. MOTORES
Denomina-se o motor ou a máquina motriz, a todo o aparelho destinado a transformar uma
energia de certa espécie em energia mecânica.
Os motores que transformam energia calorífica em energia mecânica são chamados de
motores ou máquinas térmicas.
2. TIPOS DE MOTORES
Do ponto de vista físico e tecnologico, os motore de maior interesse são os motores elétricos
e os térmicos. Mais ainda existem os motores de explosão, motores diesel ou de injeção,
motores Wankel de êmbolo rotativo e o motor a jato e foguetes.
2.1 Motores elétricos
Motor elétrico é uma máquina destinada a converter energia elétrica em energia mecânica. É
o mais utilizado de todos os motores elétricos, pois combina a facilidade de transporte,
economia, baixo custo, limpeza e simplicidade de comando. São máquinas de fácil
construção e fácil adaptação com qualquer tipo de carga.
As máquinas que atualmente conhecemos não produzem energia, elas convertem outros tipos
de energia em energia mecânica para que possam funcionar. Assim como já dizia Lavoisier:
“Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”. Ou seja, nada pode ser criado
do nada, apenas transformado de algo já existente. Um exemplo disso é o nosso querido e
velho liquidificador. Ele converte a energia elétrica em energia mecânica para que possa
processar os alimentos. Hoje, em face da grande necessidade de se poupar a camada de ozôno
da emissão de gases poluentes, os motores elétricos estão sendo largamente utilizados em
veículos automotoves com o intuito de economizar energia e poupar o meio ambiente. Gases
poluentes, como o dióxido de carbono que é liberado dos escapamentos de veículos
automotoves e das chaminés das fábricas, têm um grande poder de destruição na camada de
ozôno.
O funcionamento dos motores elétricos está baseado nos princípios do eletromagnetismo,
mediante os quais, condutores situados num campo magnético e atravessados por corrente
elétrica, sofrem a ação de uma força mecânica, força essa chamada de torque.
Trabalho de Maquinaria 3
Existem vários tipos de motores elétricos, dos quais os principais são: os de corrente contínua
e de corrente alternada.
2.1.1 Corrente contínua corrente na qual possui fluxo contínuo e ordenado de elétroes sempre na mesma direção, são
mais caros, pois é necessário um dispositivo que converte a corrente alternada em corrente
contínua.
2.1.2 Corrente alternada
é uma corrente cuja magnitude e direção varia ciclicamente. Ou seja, há variação de corrente
elétrica, ao contrário da corrente contínua, são mais baratos e os mais utilizados, pois a
energia elétrica é distribuída em forma de corrente alternada, reduzindo assim seu custo.
Fig1: Imagem de um motor electrico.
Acima está a figura de um esquema simplificado de um motor elétrico. Ele possui um imã
que produz um campo de indução magnética, um cilindro onde estão os condutores e fios que
são ligados a um gerador.
2.2 Motores térmicos
Os motores térmicos usam como fonte de energia o calor desprendido por reações químicas
de natureza diversa. Na maior parte dos motores térmicos a combustão é interna,mas há
alguns em que a combustão se faz fora do ciclo da máquina motriz, como é no caso da
Trabalho de Maquinaria 4
turbina a vapor, em que o vapor de alta pressão se produz numa caldera que não faz parte da
estrutura do motor.
Há dois grupos principais de motores térmicos: de combustão e reação.
2.2.1 Motores de combustão
2.2.1.1 Motores de combustão externa
Aproveitam o vapor da água como fonte de energia secundária. A primária vem do calor
necessário ao aquecimento da água e consequente produção do vapor.
2.2.1.2 Motor de combustão interna
São aqueles que utilizam a combustão rápida ou gradual de um combustível como processo
de produção de energia mecânica.o motor de combustão interna é uma das invenções recentes
mais importantes e com maior impacto na sociedade actual. Este tipo de motor, assim
chamado porque a combustão decorre dentro de uma câmara que contém também o pistão
responsável pela criação do movimento, apresenta elevadas potência e eficiência para o seu
tamanho.
Fig2: Imagem de um motor de combustao interna.
Trabalho de Maquinaria 5
3. Descrição de algumas Partes constituintes do motor
3.1 Bloco
Este componente fecha o bloco na sua parte superior, sendo que a união é feita por parafusos.
Normalmente, é fabricado com o mesmo material do bloco. Entre o bloco e o cabeçote existe
uma junta de vedação.
Fig3: Imagem de um bloco de um motor
3.2 Cabeçote
Este componente fecha o bloco na sua parte superior, sendo que a união é feita por parafusos.
Normalmente, é fabricado com o mesmo material do bloco. A vedação entre peças, bloco e
cabeçote é feita com a chamada “junta do cabeçote”.
Fig4: Imagem de cabeçote de um motor.
Trabalho de Maquinaria 6
3.3 Pistão (êmbolo)
É a parte do motor que recebe o movimento de expansão dos gases. Normalmente, é feito de
ligas de alumínio e tem um formato aproximadamente cilíndrico. No pistão encontram-se
dois tipos de anéis:
1) Anéis de vedação – estão mais próximos da parte superior (cabeça) do pistão;
2) Anéis de lubrificação – estão localizados na parte inferior do pistão e têm a finalidade de
lubrificar as paredes do cilindro.
O pistão liga-se à biela através de um pino. O pino é normalmente fabricado de aço
cementado.
3.4 Biela
É a parte do motor que liga o pistão ao virabrequim. É fabricado de aço forjado e divide-se
em três partes: cabeça, corpo e pé.
A cabeça é presa ao pistão pelo pino e o pé está ligado ao virabrequim através de um material
antifricção, chamado casquilho ou bronzina.
Fig4: Imagem de uma Biela.
Trabalho de Maquinaria 7
3.5 Cilindrada de um motor
É o volume em centímetros cúbicos deslocado por um êmbolo (do PMI ao PMS),multiplicado
pelo número de cilindros de que dispões este motor. Exemplo: se um motor de quatro
cilindros desloca um volume de 450 cm 3 em cada cilindro, esse motor tem uma cilindrada
correspondente a 1.800 cm3 e vulgarmente é conhecido como um motor 1.8. A comparação
de cilindradas entre motores é uma forma de comparação de potências porquanto a maior
cilindrada corresponde, em geral, a uma maior potência
Comparação entre motores:
Motores a explosão Motor de combustão interna
Queima de combustível por explosão Por combustão gradual
Menor relação peso/potência Maior relação
Menor taxa de compressão Maior taxa
Mais rápida aceleração Menos rápida
Menos robustos Mais robustos
Mais fácil manutenção Mais difícil
Maior consumo de combustível Menor consumo
Tabela 1: Comparação entre motores.
Observação: a comparação é válida em todos os itens, para motores de mesma potência.
4. Tipo de motores de combustão interna
O motor a gasolina e o motor a gas óleo ou motor Diesel.
As partes que constituem estes dois tipos de motor são basicamente iguais: ambos possuem
câmaras de combustão e cilindros (em posição vertical, com maior ou menor ângulo e
horizontal, no caso dos boxer) que se encontram ligados à cambota por uma haste – que
transforma as deslocações do pistão em movimento de rotação. O número de cilindros que
compõem um motor é variável, sendo que as configurações mais comuns apresentam 3, 4, 5,
6 e 12 cilindros.
Trabalho de Maquinaria 8
Para o fornecimento de combustível ao motor são necessários:
um depósito,
uma bomba de injecção de gasolina e
um dispositivo que transforme o combustível líquido em gasoso – o carburador.
4.1 Motores Diesel
São aqueles que aspiram ar, que apos de ser comprimido no interior dos cilindros, recebem
combustível sob pressão superior aquela que o ar se encontra
São máquinas térmicas alternativas, de combustão interna, destinadas ao suprimento de
energia mecânica ou forca motriz de accionamento. Em 1893 a 1898 o engenheiro francês
Rodolfo; desenvolveu em Augsburg- Alemanha o primeiro motor. Oficialmente, o primeiro
teste bem-sucedido foi realizado no dia 17 de Fevereiro de 1897.na maschinenfabria
Augsburg.
4.2 Classificação dos motores a diesel
Segundo sua aplicação, são classificados em 4 tipos básicos:
4.2.1 Motor de diesel estacionários
Destinados ao accionamento de máquinas estacionárias, tais como geradores, máquinas de
solda, bombas e outras maquinas que operam em rotação constante.
4.2.2 Motor de diesel industriais
Destinados ao accionamento de máquinas de construção civil, tais como tractores,
carregadeiras, guindastes, compressores de ar, máquinas de mineração, veículos de operação
fora-de-estrada, accionamento de sistemas hidrostáticos e outras aplicações onde se exijam
características especiais especificas do accionador.
4.2.3 Motor de diesel veiculares
Destinados ao accionamento de veículos de transporte em geral, tais como camiões e ônibus.
4.2.4 Motor de diesel marítimos
Destinados à propulsão de barcos e máquinas de uso naval. Alem dos segmentos de
aplicações, os motores de diesel podem ser classificados pelo tipo de sistema de
Trabalho de Maquinaria 9
arrefecimento que utilizam, normalmente a água ou a are pelo número de disposição dos
cilindros, que normalmente são dispostos em linha, quando os cilindros se encontram em uma
única fileira, ou em Quando os cilindros são dispostos em fileiras obliquas.
As diferenças básicas entre os diversos tipos de motores de diesel residem, essencialmente,
sobre os sistemas que os compõem. Todos funcionam segundo as mesmas leis da
termodinâmica, porem as alterações de projecto que se efectuam sobre os sistemas e seus
componentes resultam em características de operações que os tornam adequados para
aplicações diferentes.
Os sistemas que constituem os motores de diesel são:
*sistema de admissão de ar;
*sistema de combustível, se incluído os componentes de injecção de óleo diesel;
*sistema de lubrificação;
*sistema de arrefecimento;
*sistema de exaustão ou escapamento de gases;
*sistema de partida;
4.2.4.1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO
Os motores de combustão interna, segundo o tipo de combustível que utilizam, são classificados em motores de ciclo Otto e motores de ciclo diesel.
Nos motores do ciclo Otto a combustão da mistura é provocada por centelha produzida numa vela de ingnicao.É o caso de todos os motores a gasolina,alcool,gas,ou metanol, que são utilizados, em geral, nos automóveis.
Nos motores de ciclo diesel a combustão ocorre por auto-ignição quando o combustível entra em contacto com o ar aquecido pela pressão elevada, o combustível que é injectado ao final da compressão do ar, na maioria do ciclo diesel é o óleo diesel comercial, porem outros combustíveis, tais como nafta, óleos minerais mais pesados e óleos vegetais podem ser utilizados em motores construídos especialmente para a utilização destes combustíveis. O processo diesel engloba não só combustíveis líquidos como também podem utilizar carvão em pó e produtos vegetais, assim coma a utilização de gás, nos motores de combustível misto e conversíveis.
Para os combustíveis liquidos,as diferenças principais entre os motores do ciclo Otto e diesel são:
Trabalho de Maquinaria 10
Motor de combustão interna a pistãoCaracterística Ciclo Otto Ciclo dieselTipo de ignição Por centelha (vela de ignição) Auto-igniçãoFormação de mistura No carburador InjecçãoRelação de compressão 6 ate 8:1 16 ate 20:1Tabela 2: Principais diferenças entre os motores do ciclo Otto e diesel.
No motor Otto de injecção o combustível é injectado na válvula de admissão, ou directamente na tomada de ar do cilindro antes do término da compressão.
A nomenclatura utilizada pelos fabricantes de motores, normalmente encontrada na documentação técnica relacionada, obedece a notação adoptada pela norma DIN 1940.existem normas americanas, derivadas das normas DIN, que adoptam notações ligeiramente diferenciadas, porem com os mesmos significados.
Trabalho de Maquinaria 11
Trabalho de Maquinaria 12
Notação Nomenclatura DefiniçãoD Diâmetro do
cilindroDiâmetro interno do cilindro
S Curso do pistão Distância percorrida pelo pistão entre os extremos do cilindro, definidos como ponto médio superior (pms) e ponto médio inferior (pmi).
S/D Curso/diâmetro Relação entre o curso e o diâmetro do pistão.
N Rotação Numero de revoluções por minuto de arvore de manivelas.
Cm Velocidade Velocidade média do pistão=2sn/60=sn/30
A Área do pistão Superfície eficaz do pistão=πD2/4Pe Potência útil E a potência útil gerada pelo motor, para
sua operação e para seus equipamentos auxiliares (assim como bombas de combustível e de agua, ventilador compressor,etc)
Z Número de cilindros
Quantidade de cilindros de dispõe o motor
Vh Volume do cilindro Volume do cilindro=AsVc Volume de camera Volume de camera de compressãoV Volume de
combustãoVolume total de um cilindro=Vh+Vc
VH Cilindrada total Volume total de todos os cilindros de motor=zVh
E Relação de compressão
Também denominada de razão ou taxa de compressão a relação entre o volume total do cilindro, ao iniciar-se a compressão o volume no fim da compressao,constitui uma relação significativa para diversos ciclos de motores de combustão interna. Pode ser expressa por: (Vh+Vc) /Vc. (e> 1).
Pi Potencia indicada É a potência dentro dos cilindros. Abreviadamente denominada de IHP (indicated horsepower),consiste na soma das potências efectivas e de atrito nas mesmas condições de ensaio.
Pl Potencia dissipada Potência dissipada sob carga, inclusive engrenagens internas.
Psp Dissipação Dissipação de potência pela cargaPr Consumo de
potênciaConsumo de potência por atrito, bem como de equipamento auxiliar para funcionamento de motor, à parte da carga, Pr=Pi-Pe-Pl-Psp
Pv Potencia teórica Potência teórica, calculada por comparação, de máquina ideal. Hipótese para este cálculo: ausência de gases residuais, queima completa, paredes isolantes, sem perdas hidrodinâmicas, gases reais
Pe Pressão media efectiva
E a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual a potência do eixo.
Pi Pressão média nominal
E a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver
Tabela 3: Tabela de nomenclatura utilizada pelos fabricantes.
5. CICLO DE FORÇA
A sequência completa de quatro operações ou tempos (com admissão, compressão, tempo
motor e exaustão) que se verificam no interior de um cilindro do motor, para se obter um
impulso de força, proveniente da expansão dos gases da combustão, denomina-se: ciclo de
força.
5. 1 MOTORES A QUATRO (4) TEMPOS.
O motor a combustão interna de pistão (4 tempos) que funciona segundo o ciclo Diesel
apresenta, durante o funcionamento, quatro fases:
1 a – Admissão
2a – Compressão
3a – Combustão
4a – Escape
A série dessas quatro fases consecutivas é chamada de ciclo do motor.
1 ª – Admissão
Nesta fase, o pistão desce, estando a válvula de admissão aberta e a de escape fechada.
Ao descer, o pistão cria uma depressão no cilindro. O ar é então forçado pela pressão
atmosférica a entrar no cilindro, passando pelo filtro de ar e pela tubulação de admissão. A
quantidade de ar admitida é sempre a mesma, qualquer que seja a potência que estiver sendo
utilizada ou a posição do acelerador.
2ª – Compressão
Então, o pistão sobe, as válvulas de admissão e de escape estão fechadas.
O ar admitido na fase de admissão é comprimido até ocupar o volume da câmara de
combustão. Devido à compressão, o ar se aquece.
No final da compressão, o bico injector injecta, finamente pulverizado, o óleo diesel no
interior da câmara de combustão. O óleo diesel, em contacto com o ar aquecido, se inflama,
iniciando assim a combustão.
3ª– Combustão
O pistão desce, accionado pela força de expansão dos gases queimados. As válvulas de
admissão e de escape estão fechadas. A força de expansão dos gases queimados é transmitida
pelo pistão à biela e desta ao virabrequim, provocando assim o movimento de rotação do
motor.
A expansão é o único tempo que produz energia, sendo que os outros três tempos consomem
Trabalho de Maquinaria 13
uma parte dessa energia. A energia produzida é acumulada pelas massas do virabrequim e do
volante.
4ª – Escape
O pistão sobe, estando a válvula de escape aberta e a de admissão fechada. Os gases
queimados são expulsos através da passagem dada pela válvula e escape.
Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
Fig. 5: Imagem de um motor a 4 tempos em funcionamento.
Em um motor de quatro cilindros, quando um dos cilindros está em aspiração, outro está em
compressão, o terceiro está em explosão e o quarto está em exaustão.
Se o motor está parado, os primeiros movimentos do pistão é feito através de um motor
elétrico, conhecido como motor de arranque. Depois das primeiras explosões do combustível
o motor de arranque é desligado e os pistões passam a funcionar em ciclos, como os que
foram descritos.
6. MOTORES A DOIS (2) TEMPOS
Trabalho de Maquinaria 14
Num motor de 2 tempos a admissão e o escape ocorrem ao mesmo tempo da compressão e
expansão. A parede do cilindro de um motor de 2 tempos contém uma fileira de janelas de
admissão de ar.
Na 1ª Fase o pistão está em seu movimento descendente, e descobre as janelas de admissão,
dando entrada ao ar, que está sendo empurrado por um soprador. O ar que entra expulsa os
gases queimados, que sairão através da passagem aberta pelas válvulas de escape.
O fluxo de ar em direcção às válvulas de escape causa um efeito de limpeza, deixando o
cilindro cheio de ar limpo, por isso, é muitas vezes esse processo é chamado de “lavagem”.
Na 2ª Fase, o pistão está em seu movimento ascendente e cobre as janelas de admissão
(fechando-as) ao mesmo tempo em que as válvulas de escape fecham-se. O ar limpo admitido
é submetido à compressão. (indução)
A válvula de admissão se abre e uma mistura de combustível e ar é injetada no cilindro
através da válvula de admissão enquanto o virabrequim, que gira, empurra o pistão para
baixo.
1ª Fase : Ar comprimido
Fig 6.
2ª Fase : Injeção de combustivel
Trabalho de Maquinaria 15
Fig. 6 e 7: Imagens de motor a 2 tempos em funcionamento.
7. VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MOTORES DE 2 e 4
TEMPOS
7.1 Vantagens:
O motor de dois tempos, com o mesmo dimensionamento e rpm, dá uma maior potência
que o motor de quatro tempos e o torque é mais uniforme. Faltam os órgãos de distribuição
dos cilindros, substituídos pelos pistões, combinados com as fendas de escape e combustão,
assim como as de carga.
7.2 Desvantagens:
Além das bombas especiais de exaustão e de carga, com menor poder calorífico e consumo
de combustível relativamente elevado; carga calorífica consideravelmente mais elevada que
num motor de quatro tempos, de igual dimensionamento.
8. Processos de Ignição nos Motores a Gasolina e Diesel
Os processos de ignição são diferentes nos dois motores.
No motor a gasolina, a ignição é feita através da chamada vela de ignição – dispositivo
colocado na parte superior do cilindro, que produz faíscas, as quais provocam a combustão.
Durante o processo de combustão, o pistão executa quatro movimentos:
1) afasta-se do cilindro provocando a injecção de ar e combustível na câmara de combustão;
Trabalho de Maquinaria 16
2) aproxima-se do cilindro provocando a compressão da mistura na câmara e a sua
combustão;
3) é afastado novamente do cilindro pelo efeito da combustão;
4) aproxima-se novamente do cilindro e faz com que a válvula de escape se abra para libertar
os gases resultantes da combustão. Esta sucessão de movimentos repete-se continuamente.
No motor a Diesel, a ignição é feita através da compressão e aquecimento de ar antes da
injecção de combustível na câmara. Os movimentos do pistão são basicamente idênticos aos
anteriormente apresentados, embora haja um intermédio, que antecede a combustão:
1) dá-se a entrada de ar na câmara pela válvula de admissão;
2) inicia-se o processo de compressão e aquecimento do ar;
3) o ar está totalmente comprimido;
4) dá-se a injecção de combustível que no contacto com o ar aquecido entra em combustão;
5) inicia-se o processo de libertação dos gases. Devido ao processo de compressão utilizado,
este tipo de motores é mais robusto do que o do motor a gasolina.
9. POTÊNCIA DE UM MOTOR
Potência de um motor é o trabalho por ele realizado em um determinado intervalo de tempo.
A potência pode ainda ser definida de outras formas pelos fabricantes de motores e
instituições normativas, em função de vários factores intervenientes em sua determinação,
como sejam as condições ambientais, colocação ou não de acessórios e outros.
9.1 Potência máxima do motor: (maximum engine horse power)
É a potência máxima que um motor básico é capaz de produzir em condições ambientais
adoptadas com padrão.
9.2 Potência líquida do motor: (net horse power)
É a potência que um motor instalado em uma máquina pode produzir, nas condições normais
de trabalho e ambientais adoptadas como padrão, estando deduzida a potência absorvida
pelos acessórios.
9.3 Potência ao freio: (brake horse power)
É a potência desenvolvida no eixo motor (volante), nas condições ambientais adoptadas como
padrão, determinada pelo freio de Prony ou outro dispositivo similar de prova. É conhecida
Trabalho de Maquinaria 17
também, como Potência Efectiva. Se na determinação da potência ao freio forem
consideradas as perdas causadas pelos acessórios normais do motor é obtida a Potência
Líquida.
9.4 Potência na barra de tracção: (drawbar horse power)
Fornece a potência disponível na barra de tracção dos equipamentos que possuem movimento
de deslocamento próprio.
9.5 Máxima potência efectiva líquida (ABNT):
Deve ser entendida como a maior potência disponível na tomada de potência (volante), para a
produção dos 6 componentes necessários ao seu funcionamento autónomo, conforme a sua
aplicação.
9.6 Potência efectiva máxima (ABNT):
Deve ser entendida com a maior potência bruta do motor básico, de série, com apenas os
componentes essenciais a sua operação.
Potência disponível:
É a potência que um equipamento tem para execução de trabalho e corresponde a potência
que se dispõe na barra de tracção.
9.7 Potência necessária:
É, como o nome indica, a potência necessária para a execução de um serviço. Deve ser
inferior à disponível. Os principais factores que determinam esta potência são: resistência ao
rolamento e resistência de rampa.
9.8 Potência útil:
É a potência que vai ser absorvida, efectivamente, na execução de um trabalho. Deve ser
verificada em função de factores tais, como: aderência ao terreno e altitude de trabalho.
10. FORÇA DE TRAÇÃO
Força de Tração é a força aplicada em um corpo por intermédio de um fio, corda ou cabo.
Para se saber, se um equipamento pode se locomover em um terreno em função das
condições de serviço, como são resistência ao rolamento, resistência de rampa, altitude do
local e aderência ao terreno, devem ser conhecidas as forças opostas ao movimento e
Trabalho de Maquinaria 18
comparadas estas, às forças de tração disponíveis nas diversas marchas do sistema de tração.
Pode-se assim determinar a maior velocidade de trabalho possível, para fins de obtenção do
tempo de ciclo do equipamento em exame.
O desenho a seguir mostra um jipe usando um cabo de aço para puxar um carro que estava
atolado na lama.
Fig. 8: Imagem de um jipe exibindo a força de tração.
Se considerarmos que o cabo de aço usado é ideal, ou seja, flexível, inextensível e de massa
desprezível, os pares de acção e reacção referentes às forças de tração podem ser
representados da seguinte forma:
Num exemplo como esse, podemos notar dois pares de acção e reacção paras as forças de
tração: jipe-cabo e cabo-carro atolado. Como a corda é supostamente ideal, todas essas forças
possuem o mesmo módulo.
Tratando-se de qualquer caso em que um corpo é puxado por uma corda ou algo análogo,
podemos determinar a força de tração que age sobre ele assim:
Intensidade: igual a de quem puxa a corda.
Direcção: a mesma da corda esticada
Sentido: de forma a puxar o corpo ao qual esta amarada a corda.
11. COMBUSTÍVEIS
Trabalho de Maquinaria 19
Um combustível é qualquer substância que reage com o oxigénio (ou outro comburente)
liberando energia, usualmente de modo vigoroso, na forma de calor, chamas e gases, Em
geral se trata de algo susceptível de combustão.
No meio que vivemos existem várias substâncias que estão ou podem ser usadas como
combustível. Entre as sólidas incluem-se o carvão, a madeira e a turfa. O carvão é queimado
em caldeiras para esquentar água, que pode vaporizar-se para mover máquinas a vapor, ou
directamente para produzir calor utilizável em usos térmicos (calefacção). A turfa e a madeira
são utilizadas principalmente para a calefacção doméstica e industrial. A turfa foi utilizada
para a geração de energia nas locomotivas, que utilizavam madeira como combustível, muito
comum no passado.
São também usados, principalmente, para gerar energia e movimentar automóveis, aviões,
máquinas industriais, etc. Alguns combustíveis são utilizados também para gerar energia
eléctrica.
11.1 ALGUMS TIPOS DE COMBUSTIVEIS
11.1.1 Os combustíveis fósseis
São muito utilizados na actualidade. Podemos citar como exemplos: gasolina, querosene,
diesel, gás natural e carvão mineral. Excepto o gás natural, os outros combustíveis fósseis
costumam gerar altas quantidades de poluentes que prejudicam a qualidade do ar e
contribuem para o fenómeno do efeito estufa.
11.1.2 Hidrogénio
As células de hidrogénio vêm sendo testadas como combustível, principalmente, pela
indústria automobilística. Em grande quantidade na atmosfera, pode se tornar uma excelente
opção, pois sua queima não gera gases poluentes.
11.1.3 Álcool (Etanol)
Utilizado como combustível nos automóveis brasileiros há mais de 20 anos, o álcool é pouco
poluente e sua fonte de energia (cana-de-açúcar) é renovável. Alguns países já estão
adicionando o etanol à gasolina como forma de diminuir a emissão de poluentes e o efeito
Trabalho de Maquinaria 20
estufa. É uma medida importante para combater o processo de aquecimento global, que vem
ocorrendo nas últimas décadas
Os combustíveis usados nos motores de combustão interna em sua maioria são derivados do
petróleo. Os componentes principais de todo o petróleo são compostos de elementos como o
hidrogénio e o carbono, razão pela qual esses combustíveis recebem a denominação de
hidrocarbonetos.
11.2 Impurezas dos combustíveis
Os combustíveis contêm percentagens pequenas e variáveis do elemento enxofre, o qual não
é inteiramente eliminado no processo de refinação. O enxofre combinado com oxigénio e o
vapor de água e o calor do motor, dá origem a formação de compostos sulfurosos como o
ácido sulfúrico. O combustível pode estar contaminado com a presença de água.
A água tendo maior densidade que o combustível separa-se, ocupando a parte inferior do
reservatório. A água prejudica o funcionamento do motor, além de oxidar as superfícies
metálicas a ela expostas. Pode a água estar presente no combustível ao entrar, acidentalmente,
nos reservatórios, vasilhames ou ainda pelo processo de condensação.
Nesse último processo a água presente no ar atmosférico, condensa-se e escorre pelas partes
internas do reservatório, se este estiver parcialmente ocupado pelo combustível. Impurezas
sólidas podem, igualmente, ser encontradas como exemplos, partículas de areia, argila, fios
de estopa, placas de ferrugem; essas impurezas obstruem os condutos de combustível e os
filtros, provocando falhas de funcionamento e desgastes prematuros. A gasolina usada nos
motores actuais, a explosão, deve ter características antidetonantes. Essas características é
que não permitem uma ignição do combustível antes que se conclua o tempo de compressão.
A detonação do motor é de forma vulgar, chamada de “batida” do motor e é sempre
acompanhada de uma perda de potência.
11.3 Número de Octanas da gasolina
Nos laboratórios especializados, através de testes específicos, com motores padrões, a
gasolina submetida a teste é comparada com uma gasolina constituída por dois tipos de
hidrocarbonetos que são, respectivamente, denominados de isooctana e heptana normal.
Trabalho de Maquinaria 21
A gasolina constituída somente de iso-octana queima de forma regular no motor padrão sob
todas as condições de funcionamento, ao passo que a constituída pala heptana normal é
altamente detonante. Uma gasolina submetida a testes, gasolina com aditivos e que dê
resultados iguais, por exemplo, a uma gasolina composta de 80% de iso-octana e 20% de
heptana normal, será especificada como sendo de 80 octanas.
11.4 Aditivos
O chumbo tetra-etila adicionado em proporções adequadas, deixa a gasolina menos
detonante. O álcool anidro adicionado numa proporção de até 20%, em volume, faz com que
a gasolina possa ser classificada como de maior octanagem. O álcool não torna o combustível
poluente após a queima como ocorre com o chumbo tetra-etila.
11.5 Poder calorífico
Uma parte do calor gerado pelo combustível é aproveitada para obter o trabalho útil, a maior
parte se perde no aquecimento do motor. Os motores detentores de maiores taxas de
compressão aproveitam melhor o poder calorífico do combustível. Nos motores a explosão,
não se pode aumentar a taxa de compressão acima de determinados limites sob pena de
ocorrer o fenómeno da detonação. Esses motores comprimem uma mistura de ar e
combustível que por siso, os torna mais sujeitos à detonação.
11.6 Número de cetanas no óleo diesel
O combustível obtido do petróleo para uso dos motores diesel, possui em sua composição
hidrocarbonetos que são denominados de n-cetanas e alfa-metil nafteno.
O número percentual de n-cetanas tem influência na forma de funcionamento do motor
diesel, razão pela qual esse combustível é elaborado com proporções específicas de cetanas.
Consumos de combustível Os consumos de combustível variam em função de factores como,
taxa de compressão, altitude de trabalho do motor, estado dos filtros de ar e outros.
12. LUBRIFICANTES
Os lubrificantes são substâncias que colocadas entre duas superfícies móveis ou uma fixa e
outra móvel, formam uma película protectora que tem por função principal reduzir o atrito, o
desgaste, bem como auxiliar no controle da temperatura e na vedação dos componentes de
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máquinas e motores, proporcionando a limpeza das peças, protegendo contra a corrosão
decorrente dos processos de oxidação, evitando a entrada de impurezas, podendo também ser
agente de transmissão de força e movimento , ajudando também em atitudes extras.
A lubrificação é um dos principais itens de manutenção de máquinas industriais e
automotivos e deve, portanto, ser entendida e praticada para garantir um real aumento da vida
útil dos componentes
Os lubrificantes apresentam-se principalmente nos estados sólido (grafite), pastoso (graxas) e
líquido (óleos lubrificantes).
Quanto à origem, os lubrificantes podem ser de fonte animal, vegetal ou mineral. Os óleos de
origem animal e vegetal foram muito usados no passado, mas perderam sua importância para
os óleos minerais devido ao fato de não possuírem estabilidade química como estes últimos.
Alguns óleos de origem animal e vegetal têm poder de redução de atrito, superior aos óleos
minerais.
Os óleos minerais são obtidos do petróleo e do carvão mineral. São óleos de uma composição
química complexa e portanto dão origem propriedades particulares de acordo com a sua
constituição. Os óleos obtidos do petróleo podem ter hidrocarbonetos nafténicos e
parafínicos.
Os nafténicos evaporam com mais facilidade pela acção do calor e com a redução da
temperatura aumentam muito de viscosidade.
Os parafínicos são mais empregados em locais mais frios por manterem sem grande
alteração, sua viscosidade.
Os óleos minerais puros apresentam propriedades naturais, como:
Resistência à formação de depósitos;
Possuir estabilidade química;
Ser um detergente natural;
Formar uma película de grande resistência;
Ter poder de separação com água.
Se adicionados de certos produtos químicos os óleos minerais passam a ter melhores
propriedades, como serem mais inibidores de corrosão, menos espumantes quando agitados e
mais detergentes.
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A função dos lubrificantes nos motores térmicos é de elevada importância para o
funcionamento destes, razão pela qual devem ser examinados com frequência quanto ao
volume contido, quanto ao estado do óleo e outros. Quando ficar constatado que está
contaminado com água, com resíduos sólidos, ou com o combustível, deve ser trocado,
independentemente, do intervalo de troca que é realizado em função do tempo de uso do
motor.
Funções dos lubrificantes nos motores de combustão
a) Lubrificação das superfícies de atrito e choque, reduzindo assim o desgaste;
b) Vedação de gases no cilindro do motor durante o tempo motor;
c) Resfriamento de peças internas como êmbolos, paredes do cilindro, anéis, mancais e
outras;
d) Limpeza de orifícios internos e compartimentos, com a condução de detritos para serem
retidos pelos filtros;
e) Protecção contra a corrosão das superfícies metálicas, provocada pela acção de gases
corrosivos, formados pela combustão.
13. VISCOSIDADE DOS ÓLEOS LUBRIFICANTES
A viscosidade de um óleo tem influência na lubrificação de motores e sistemas de
transmissão. Maior viscosidade é necessária quando se trabalha com grandes cargas ou
elevada temperatura e menor viscosidade quando o lubrificante deve envolver peças que se
movimentam em altas velocidades. A viscosidade é alterada nos óleos coma a variação da
temperatura, sendo maior nas baixas temperaturas e menor nas altas. A viscosidade pode ser
medida pelo viscosímetro de Saybolt.
A viscosidade dos óleos recebem numerações como 10, 20, 30, 40, 50,..., 150, seguidas da
sigla SAE, indicativa do processo de ensaio. Os óleos minerais puros podem conter aditivos
ou serem compostos com diversos tipos de óleos, para que tenham uma mínima variação de
viscosidade com a mudança de temperatura. Esses óleos são denominados como de múltipla
viscosidade ou multi-viscosos.
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14. Conclusão
Depois duma reflexão em torno do tema do trabalho o grupo concluiu que os motores são
muito importante para o desenvolvimento das actividades diárias, nas grandes industrias para
a produção de grandes e diferentes qualidades de materiais e não só também para o próprio
homem ajudando o assim na sua locomoção.
Demos um conceito de motores onde dissemos que motores são maquinas capazes de
transformar certa energia e energia mecânica, para alem disso falamos dos tipos de motores,
que geralmente são 6 mas o grupo focou os 2 primeiros que estes são os motores eléctricos e
térmicos, onde vimos que eléctricos convertem energia elétrica em energia mecânica e os
termicos usam a energia calorifica, falamos tambem de combustiveis, luhbrificante,forca de
tracao e da potencia de um motor, com tudo isto o grupo tem a dizer que os motores
desempenham grande importância na sociedade porque se formos a ver a certas actividades
que são difíceis que o homem desenvolva sem ajuda dos mesmos, mas com eles o homem
consegue desenvolver as suas actividades num curto espaço de tempo, sem muito esforço e
poupando o seu tempo.
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15. Bibliografia
FRANCHI,c.m.Acionamentos Electronicos.rica.4ºed.SP.2008
ULIANA,j.e.Comando e Motores Electricos.Curso Técnico em plasticos.2009
CLAUDIO,jose.Motores e Geradores.http/www.mecanica,ufrgs,br/user/cjose/html.2015
Douschke, A. – Motores de combustão interna de êmbolo; Escola Politécnica da
USP,1899,SD;
Mobil oïl – Lubrificação correta e manutenção preventiva dos motores diesel 1991,SD;
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