FATEC - SP - Faculdade de Tecnologia de So Paulo

Departamento de Mecnica

Disciplina: Sistemas Mecnicos II

Modalidade: Mecnica / Projetos

RELATRIO de ATIVIDADES de LABORATRIO

Ttulo da Atividade: Desmontagem e Montagem do motor Diesel

Turma: 201 Quinta-feira das 11h10 s 12h50

Grupo:2011

Data da entrega: 07 / 03 / 2013

rea de Concentrao:

Tecnologia Mecnica

Orientador: Prof.: Antnio Santoro

So Paulo 10 Semestre de 2013

SUMRIO

1. OBJETIVO .............................................................................................................. 2

2. INTRODUO ........................................................................................................ 3

3. CROQUI DO EQUIPAMENTO ................................................................................ 4

4. O MOTOR DIESEL ................................................................................................. 5

4.1. FUNCIONAMENTO E CARACTERSTICAS PRINCIPAIS .................................. 5

4.2. COMPONENTES E ELEMENTOS PRINCIPAIS .................................................. 7

4.2.1. BOMBA INJETORA ............................................................................................ 8

4.2.1.1. BOMBA INJETORA EM LINHA .............................................................. 12

4.2.1.2. BOMBA INJETORA ROTATIVA ............................................................. 12

4.3. ARREFECIMENTO DO MOTOR ........................................................................ 14

4.3.1. FUNCIONAMENTO .......................................................................................... 17

4.3.2. COMPONENTES ............................................................................................. 18

4.3.3. GUA DE ARREFECIMENTO ......................................................................... 19

4.4. SEQUNCIA DE DESMONTAGEM DO MOTOR .............................................. 20

5. CONCLUSO ....................................................................................................... 22

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS E SITIOGRFICAS ..................................... 23

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1. OBJETIVO

O presente relatrio tem o intuito de abordar alguns dos elementos

presentes em um motor de combusto interna, o referencial terico adotado o

princpio de funcionamento dos Motores de Combusto Interna de movimento

alternativo a 4 tempos. Como referencial de estudo foi empregado um motor ciclo

Diesel Mercedes Benz, modelo OM 352, de 6 cilindros e 5.675 cm3.

A princpio pretende-se identificar os principais elementos presentes no

motor e fazer uma breve descrio de seu princpio de funcionamento durante os

ciclos do motor. Para isso foi realizada uma desmontagem parcial empregando-se

o referencial de estudo, explorando-se principalmente as partes superiores e

inferiores do motor.

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2. INTRODUO

O motor a diesel ou motor de ignio por compresso um motor de

combusto interna inventado pelo engenheiro alemo Rudolf Diesel (1858-1913),

em que a combusto do combustvel ocorre pelo aumento da temperatura

provocado pela compresso da mistura inflamvel. As principais diferenas entre o

motor a gasolina e o motor diesel so que o diesel possui uma taxa de compresso

maior e por isso mais robusto, alm de admitir somente ar e o combustvel ser

injetado durante o ciclo de compresso. Esse tipo de motor foi desenvolvido pelo

Engenheiro Rudolf Diesel, durante o aperfeioamento de mquinas vapor.

Inicialmente os primeiros inventos funcionavam com leo vegetal,

atualmente o combustvel utilizado leo diesel obtido a partir do petrleo.

Contudo, com o avano das pesquisas e de novas tecnologias, mais frequente o

uso do biodiesel, um combustvel mais sustentvel produzido a partir de recursos

renovveis. Onde se tem feito mais evoluo neste tipo de motorizao no campo

da injeo direta de combustvel, o que vem possibilitando a obteno de mais

potncia, menor consumo e menos rudo de funcionamento.

Motor Diesel

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3. CROQUI DO EQUIPAMENTO

O referencial de estudo adotado foi um motor diesel Mercedes Benz, modelo

OM 352. O fabricante confeccionou um quadro representativo do motor,

apresentando as vistas em corte transversal e longitudinal, e tambm, numerando

todos os componentes, os principais sero detalhados no decorrer do relatrio. A

seguir o quadro confeccionado pelo fabricante:

3.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

A desmontagem parcial consistiu na remoo da tampa do cabeote e

abertura do crter. O procedimento experimental consistiu na retirada de alguns

parafusos sextavados da tampa superior, atravs de uma chave de boca. Em

seguida, removeu-se a tampa e tirou-se algumas fotografias. Para abertura do

crter realizou-se o mesmo procedimento.

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Finalizada a desmontagem, colocou-se novamente as peas nas posies

adequadas e apertou-se os parafusos. As imagens obtidas so as seguintes:

Cabeote do Motor OM 352 (Vlvulas e Comando de Vlvulas)

Viso Geral do Crter e do Virabrequim

4. O MOTOR DIESEL

4.1. FUNCIONAMENTO E CARACTERSTICAS PRINCIPAIS

Na maioria das aplicaes, os motores Diesel funcionam a quatro tempos O

ciclo inicia-se com o mbolo no Ponto Morto Superior (PMS). A vlvula de

admisso est aberta e o mbolo ao descer aspira o ar para dentro do cilindro.

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O mbolo atinge o Ponto Morto Inferior (PMI) e inicia-se ento a

compresso. A temperatura do ar dentro do cilindro aumenta substancialmente

devido diminuio do volume.

Pouco antes do PMS o combustvel comea a ser pulverizado pelo injetor

em finas gotculas, misturando-se com o ar quente at que se d a combusto. A

combusto controlada pela taxa de injeo de combustvel, ou seja, pela

quantidade de combustvel que injetado. O combustvel injetado um pouco

antes do PMS devido ao fato de atingir a quantidade suficiente para uma perfeita

mistura (ar + combustvel) e consequentemente uma boa combusto.

A expanso comea aps o PMS do mbolo com a mistura (ar +

combustvel) na proporo certa para a combusto espontnea, onde o

combustvel continua a ser pulverizado at momentos antes do PMI.

O ciclo termina com a fase de escape, onde o embolo retorna ao PMS, o que

faz com que os gases de combusto sejam expulsos do cilindro, retomando assim

o ciclo.

No caso dos motores a dois tempos, o ciclo completado a cada volta, a

admisso no feita por vlvulas, mas sim, por janelas.

Industrialmente, estes motores so divididos segundo a sua velocidade de

rotao (rpm), existem trs tipos: altas, mdias e baixas velocidades.

Altas velocidades - (acima de 1000rpm) So utilizados em inmeras

aplicaes, como automveis, caminhes, barcos, compressores, bombas, entre

outros. Geralmente, so motores a quatro tempos onde a combusto ocorre

rapidamente.

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Mdias velocidades - (variam entre as 500 e 1000rpm) -Na indstria, estes

motores so utilizados em aplicaes de "grande porte", tais como grandes

compressores e bombas, grandes geradores elctricos e alguns navios.

Baixas velocidades -(variam entre 60 e 200rpm) - Os maiores motores (em

dimenso) quando comparados com os outros dois, estes motores diferenciam-se

no s, pela potncia que so capazes de desenvolver (cerca de 85 MW), como

pelas propriedades do combustvel e a velocidade de exploso.

4.2. COMPONENTES E ELEMENTOS PRINCIPAIS

Crter Constitui a parte inferior do motor. Geralmente uma pea de ao

estampado para resistir aos choques. Ele um tipo de carcaa onde esto

fixados o cilindro, o eixo de manivelas e etc; este serve para proteger e

evitar que detritos entrem no motor, s vezes tambm abriga o leo

lubrificante.

Culassa Tambm conhecida por cabea do motor, esta estrutura

encontra-se no topo do motor. O material mais usado no seu fabrico so as

ligas de alumnio, visto que so fceis de trabalhar, so leves e tm uma boa

condutibilidade trmica;

Bloco Parte estrutural do motor. Antigamente era fabricado em ferro

fundido, agora usam-se ligas leves para reduo do peso e melhorar a

transferncia de calor;

Pisto Tambm chamado de mbolo, uma pea cilndrica que desliza

dentro do cilindro, devido s grandes velocidades, presses e temperaturas

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a que submetido, ele considerado uma das peas que maior esforo tem

de realizar. Transmite fora (da ordem das toneladas) biela; Este serve

para aspirar, comprimir e expulsar a mistura e os gases dentro do cilindro

Manivela Tambm conhecida por cambota, esta tem que transformar o

movimento do pisto em movimento de rotao;

Biela Esta pea tem como funo transformar o movimento alternativo do

pisto em movimento de rotao da cambota; ela uma pea de ao que

conecta o pisto ao eixo de manivelas

Vlvulas As vlvulas so peas que permitem a entrada e/ou sada dos

gases da cmara de combusto pelo colector de admisso e de escape,

respectivamente.

Cilindro onde a carga de combustvel admitida, comprimida e

queimada, ele resistente leve e bom condutor de calor, composto de 2

partes: o corpo e a cabea,comandam a entrada de mistura ar-combustvel e

sada de gases do cilindro, As de admisso possuem face cnica e as de

escapamento face de cogumelo.

Velas So elas as responsveis pelo centelhamento dentro do cilindro

provocando a combusto.

4.2.1. BOMBA INJETORA

A injeo do combustvel Diesel controlada por uma bomba de pistes

responsvel pela presso e dosagem para cada cilindro, nos tempos corretos. Na

maioria dos motores Diesel, utiliza-se uma bomba em linha dotada de um pisto

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para cada cilindro e acionada por uma rvore de cames que impulsiona o

combustvel quando o mbolo motor (pisto) atinge o ponto de incio de injeo, no

final do tempo de compresso. Alguns motores utilizam bombas individuais para

cada cilindro e h outros que utilizam uma bomba de presso e vazo variveis,

fazendo a injeo diretamente pelo bico injetor acionado pela rvore de comando

de vlvulas. H ainda aqueles que utilizam bombas rotativas, que distribuem o

combustvel para os cilindros num processo semelhante ao do distribuidor de

corrente para as velas utilizadas nos motores de automveis.

As bombas injetoras, rotativas ou em linha, para que funcionem, so

instaladas no motor sincronizadas com os movimentos da rvore de manivelas. Ao

processo de instalao da bomba injetora no motor d-se o nome de calagem da

bomba. Cada fabricante de motor adota, segundo o projeto de cada modelo que

produz, um processo para a calagem da bomba injetora. Na maioria dos casos, a

coincidncia de marcas existentes na engrenagem de acionamento da bomba com

as marcas existentes na engrenagem acionadora suficiente para que a bomba

funcione corretamente. Em qualquer caso, porm, absolutamente necessrio

consultar a documentao tcnica fornecida pelo fabricante, sempre que se for

instalar uma bomba injetora, pois os procedimentos so diferentes para cada caso.

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A dosagem do combustvel feita pela posio da cremalheira, conectada

ao acelerador por meio do governador de rotaes.

Dosagem do combustvel. Com o mesmo deslocamento vertical, o pisto injeta

mais ou menos combustvel em funo da sua posio. O que muda o tempo

final de dbito.

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4.2.1.1. BOMBA INJETORA EM LINHA

O bombeamento acionado por cames de um comando. Equipam grandes e

pequenos motores de baixa rotao. A bomba injetora em linha destina-se a enviar

o diesel sob presso para cada um dos injetores em quantidades perfeitamente

reguladas conforme a acelerao do motor e no momento mais conveniente para o

seu bom funcionamento. A bomba injetora construda por: corpo da bomba com

crter, janela de visita e coletor de alimentao. No crter est o veio de

excntricos (da bomba injetora, que no o veio de excntricos do motor), a

bomba de alimentao e os impulsores. Na janela de visita est a rgua

cremalheira e os elementos de bomba que so constitudos por cilindro, mbolo e

camisa com setor dentado. No coletor de alimentao esto as vlvulas de

reteno e no extremo da rgua cremalheira est o regulador automtico de

velocidade.

4.2.1.2. BOMBA INJETORA ROTATIVA

Como o nome j diz, seu bombeamento feito de forma rotativa. Essa

caracterstica importante, pois os motores diesel tiveram grandes evolues e,

medida que houve um aumento da tecnologia aplicada na sua construo, os giros

do motor subiram e praticamente igualaram s rotaes dos motores de ciclo Otto.

Junto com essa evoluo, as bombas rotativas acenaram com melhor apelo

tecnolgico, mostrando eficincia e economia, sem falar na compactao de

volume, sendo consideravelmente menor que as bombas em linha, facilitando a

aplicao de motores maiores em pequenos utilitrios.

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As bombas de injeo rotativas permitem um rpido funcionamento e

dimenses inferiores s bombas de injeo em linha, pelo que so geralmente

utilizadas nos motores diesel rpidos para automveis menores. A distribuio do

diesel efetua-se a partir de mbolos de movimento alternado que distribuem o

mesmo para cada um dos injetores do motor atravs de um distribuidor. Durante o

funcionamento, todas as suas peas so lubrificadas pelo prprio diesel que segue

para os injetores, no necessitando de qualquer sistema de lubrificao

suplementar. A distribuio do diesel feita pela deslocao dos dois mbolos

opostos, situados numa sede disposta transversalmente no interior do elemento

fixo que a cabea hidrulica. Este conjunto do rotor e a cabea hidrulica

constituem o distribuidor da bomba. Os mbolos opostos so acionados pelos

excntricos que esto no alojamento do corpo onde se movimenta o rotor.

Normalmente no alojamento do corpo da bomba existe o nmero de excntricos

igual ao nmero de cilindros do motor, no movimento do rotor os mbolos opostos

so acionados pelos excntricos, enviam o diesel sob alta presso para os canais

que fazem parte do distribuidor que coincidem nos intervalos bem definidos com

orifcios existentes na cabea hidrulica para alimentar cada um dos injetores.

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4.3. ARREFECIMENTO DO MOTOR

Se no for devidamente arrefecida, a temperatura de um motor diesel para

trabalho pesado pode chegar a 2.000 C, o que poderia ser facilmente suficiente

para derreter o motor. O calor precisa ser dissipado, caso contrrio o motor no

poder funcionar dentro do seu potencial mximo.

Na verdade, apenas um tero dos 2.000 C convertido em energia

mecnica. Essa produo de calor em excesso constitui claramente uma razo do

porqu de ser fundamental manter o refrigerante corretamente para diminuir custos

operacionais, reduzir ao mnimo os tempos de inatividade do motor e garantir uma

melhor confiabilidade e durabilidade tanto dos motores como dos sistemas de

arrefecimento.

O meio refrigerante na maioria dos casos gua com aditivos para rebaixar

o ponto de congelamento (por exemplo: etileno-glicol, recomendado para utilizao

em regies mais frias) e para proteger contra a corroso (leos emulsionveis ou

compostos que, em contato com a gua, tendem a formar pelculas plsticas). A

quantidade do meio refrigerante pequena (de 3 a 6 litros), para poder chegar

rapidamente temperatura de servio; eventual reserva feita no radiador e

tanque de expanso.

O rebaixamento da temperatura da gua no radiador da ordem de 5C. As

bolhas de vapor que se formam nos pontos de presso mais baixa (antes da

bomba) devem ser eliminadas atravs da linha "i" e, chegando ao tanque de

expanso "a", se condensam. A capacidade de presso da bomba centrfuga de

10 a 20 m de elevao e a quantidade de gua em circulao proporcional

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velocidade. O fluxo do meio de refrigerao controlado por vlvula(s)

termosttica(s).

SISTEMA DE REFRIGERAO (OU DE ARREFECIMENTO) DO MOTOR

DIESEL (Tpico)

a = reservatrio com tampa de alimentao (tanque de expanso); b =

bomba centrfuga; c = bloco do motor; d = cabeote(s) dos cilindros; e = radiador; f

= trocador de calor; g = vlvula termosttica; h = vlvula manual para alimentao;i

= eliminao das bolhas de vapor. As temperaturas (em C) de abertura das

vlvulas termostticas esto assinaladas nas circulaes correspondentes.

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falsa a ideia de que a eliminao da vlvula termosttica melhora as

condies de refrigerao do motor. Muitos mecnicos, ao se verem diante de

problemas de superaquecimento do motor, eliminam a vlvula termosttica,

permitindo que o motor trabalhe abaixo das temperaturas ideais em condies de

poucas solicitaes e, quando sob regime de maior rotao e carga, no disponha

da quantidade suficiente de gua para troca de calor. A presso interna do sistema

controlada pela vlvula existente na tampa do radiador (ou do tanque de

expanso) que, em geral, menor que 1,0 at. Presses entre 0,5 e 1,0 at,

permitem o dimensionamento do radiador com menor capacidade, entretanto, com

presses nesta faixa, as juntas e vedaes ficam submetidas a solicitaes mais

elevadas. necessrio manter a pressurizao adequada do sistema de

refrigerao, de acordo com as recomendaes do fabricante do motor, pois baixas

presses proporcionam a formao de bolhas e cavitao nas camisas dos

cilindros. Os cabeotes devem receber um volume adequado de gua, mesmo com

temperaturas baixas, para no comprometer o funcionamento das vlvulas de

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admisso e escapamento. Normalmente, a presso de trabalho do sistema de

arrefecimento encontra-se estampada na tampa do radiador. Ao substituir a tampa,

necessrio utilizar outra de mesma presso.

4.3.1. FUNCIONAMENTO

O lquido de arrefecimento circula sob presso por todas as partes internas

das galerias de gua do motor. A bomba dgua responsvel pela circulao da

gua por todo este circuito. Normalmente a bomba do tipo rotativo, que

geralmente acionada pelo motor atravs da correia. O lquido de arrefecimento

em seu percurso passa por diversos canais dentro do bloco motor, cabeote,

mangueiras efetuando assim a troca de calor. Porm enquanto a temperatura

desse motor for baixa (motor frio), este circuito de circulao permanecer fechado

at que o motor atinja a temperatura ideal de funcionamento, e a partir deste

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instante a vlvula termosttica iniciar o processo de troca do lquido de

arrefecimento.

4.3.2. COMPONENTES

Bomba dgua: Bombeia o lquido de arrefecimento acionada pela correia

junto com o alternador.

Radiador: Quando o lquido de arrefecimento passa por ele perde calor,

baixando a sua temperatura e consequentemente a do motor.

Vlvula termosttica: Bloqueia ou desvia o ciclo do lquido, para no passar

pelo radiador enquanto o motor no estiver na temperatura de trabalho.

Quando o motor estiver na sua temperatura de trabalho a vlvula se abre

permitindo a passagem do lquido para o radiador. A vlvula termosttica

antiga possui acionamento mecnico e em alguns automveis j esto

sendo fabricados com vlvula termosttica eltrica controlada pela central de

injeo eletrnica.

Ventoinha (Sistema de passagem de ar forado): Utilizado para forar a

passagem de ar pelo radiador quando o automvel estiver em baixa

velocidade. O mais antigo uma hlice acoplada a bomba que gira em uma

rotao proporcional a do motor, nos mais modernos utilizado um eletro-

ventilador (motor eltrico com uma hlice) e em caminhes utilizado o

mesmo sistema antigo com uma embreagem (denominada Visgo) entre a

hlice e a bomba que diminui a velocidade da hlice com temperaturas

menores.

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Mangueiras: faz a conexo entre os componentes do sistema.

Lquido de arrefecimento: uma mistura de gua e protetor para o sistema de

arrefecimento. Sua funo efetuar a troca de calor, ele ganha calor quando

passa pelo motor a exploso e perde calor ao passar no radiador.

4.3.3. GUA DE ARREFECIMENTO

A gua do sistema de refrigerao do motor deve ser limpa e livre de

agentes qumicos corrosivos tais como cloretos, sulfatos e cidos. A gua deve ser

mantida levemente alcalina, com o valor do PH em torno de 8,0 a 9,5. Qualquer

gua potvel que se considera boa para beber pode ser tratada para ser usada no

motor. O tratamento da gua consiste na adio de agentes qumicos inibidores de

corroso, em quantidade conveniente, geralmente por meio de um filtro instalado

no sistema, conforme recomendado pelo fabricante. A qualidade da gua no

interfere no desempenho do motor, porm a utilizao de gua inadequada, em

longo prazo, pode resultar danos irreparveis. A formao de depsitos slidos de

sais minerais, produzidos por gua com elevado grau de dureza, que obstruem as

passagens, provocando restries e dificultando a troca de calor, so bastante

frequentes. gua muito cida pode causar corroso eletroltica entre materiais

diferentes.

O tratamento prvio da gua deve ser considerado quando, por exemplo, for

encontrado um teor de carbonato de clcio acima de 100 ppm ou acidez, com PH

abaixo de 7,0.

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O sistema de arrefecimento, periodicamente, deve ser lavado com produtos

qumicos recomendados pelo fabricante do motor. Geralmente recomendado um

"flushing" com soluo a base de cido oxlico ou produto similar, a cada

determinado nmero de horas de operao.

4.4. SEQUNCIA DE DESMONTAGEM DO MOTOR

Esgota-se o leo lubrificante, leo combustvel e gua. Em seguida, remove-se:

1 - hlice, correia e polia do radiador;

2 - bomba dgua e coletor de retorno de gua;

3 - coletor de escape e sistema de freio motor;

4 - sistema de alimentao, composto de filtro de leo combustvel, bomba injetora,

bomba primria ou bomba de alimentao;

5 - filtro de leo lubrificante;

6 - alternador;

7 - motor de arranque;

8 - placa intercambiadora de calor;

9 - tampa do cabeote;

10 - cabeote (vlvulas, balancins, eixo dos balancins, bico injetor);

11 - eixo comando de vlvulas (tuchos e varetas);

12 - compressor auxiliar;

13 - bloco do motor (cilindros);

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14 - pistes, bielas, mancais (bronzinas ou casquilhos);

15 - eixo-rvore ou eixo virabrequim;

16 - volante;

17 - crter;

18 - bomba de engrenagens do leo lubrificante.

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5. CONCLUSO

Concluir-se que o motor de ciclo Diesel um motor com alto torque, que possui uma

taxa de compresso entre 14:1 e 25:1, tornando-o mais robusto que os motores de ignio

por fasca. Quanto aos componentes, observou-se a importncia dos principais, de modo que

para se obter o mximo rendimento e durabilidade do motor, de fundamental importncia

que estes operem com a manuteno conforme as orientaes do fabricante. Uma vez que,

qualquer discrepncia, como por exemplo, uma falha no sistema de arrefecimento pode

causar grandes prejuzos. Alm disso, salientou-se a importncia da bomba injetora, onde seu

aperfeioamento atravs das novas tecnologias, vem sendo responsvel pela fabricao de

motores menores e mais eficientes.

Em suma, pode-se comparar o abordado em teoria com o vivenciado na prtica e

aprofundado na pesquisa, de modo a se compreender o funcionamento mecnico de uma

mquina termodinmica.

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6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS E SITIOGRFICAS

http://www.joseclaudio.eng.br/grupos_geradores_4.html

http://www.nelsondiv.com/pdfs/product_lit/emea_brochures/LT33020-PT.pdf

http://www.oficinabrasil.com.br/hotsites/rta/material-de-apoio/material-de-apoio

schadek-radiex.pdf

http://www.tractordiesel.com.br/sist_inj_diesel.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_a_diesel#Historia