Cap Sistema de Alimentação e Combustível

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1 Cap Sistema de Alimentação e Combustível SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO O Sistema de Alimentação, como o nome já diz, se destina a fornecer a mistura ar-combustível ao motor, na pressão e temperatura apropriada. O Sistema de Alimentação completo é constituído de três partes: O Sistema de Indução, o de Superalimentação e o de Formação de Mistura. SISTEMA DE INDUÇÃO O sistema de indução é o conjunto que admite o ar que irá formar a mistura ar-combustível. BOCAL DE ADMISSÃO Bocal de admissão é o dispositivo destinado a fazer a captação do ar.

2 FILTRO DE AR O filtro de ar tem a finalidade de reter as impurezas do ar. AQUECEDOR DE AR O aquecedor de ar, do sistema de indução, tem a finalidade de aquecer o ar que está sendo admitido, utilizando o calor que provém dos gases de escapamento. VÁLVULA DE AR QUENTE A válvula de ar quente, tem a finalidade de permitir ou interromper a circulação de ar quente, através de um caminho que envolve o tubo de admissão, por onde passa o ar que está sendo admitido. Ela é necessária, porque nem sempre se deseja o aquecimento dos gases de admissão, como por exemplo na decolagem, que nunca se faz com o ar quente ligado. COLETOR DE ADMISSÃO motor. Coletor de admissão, é o componente que distribui a mistura ar-combustível, para cada cilindro do

3 SISTEMA DE SUPERALIMENTAÇÃO O sistema de superalimentação é um compressor que aspira o ar através de uma ventoinha e o envia sob pressão para os cilindros do motor, aumentando a pressão de admissão além da pressão atmosférica. Com ele, o motor não perde potência em altitudes maiores, onde o ar diminui de densidade e se torna rarefeito. MOTOR NÃO SUPERALIMENTADO No motor comum, não superalimentado, o pistão succiona a mistura ar-combustível, durante a fase de admissão, o que torna a pressão no tubo de admissão menor que a atmosférica. A medida que a aeronave sobe, o ar se torna rarefeito e começa a faltar ar para o motor, provocando a sua perda de potência. MOTOR SUPERALIMENTADO No motor superalimentado a falta de ar decorrente da rarefação é suprida pela ação do compressor fornecendo a quantidade de ar que o motor necessita, fazendo com que ele só vá começar a perder potência em altitudes bem maiores, quando faltará ar também para o compressor. As aeronaves de pequeno porte não utilizam motores superalimentados.

4 COMPRESSORES A maioria dos compressores de superalimentação são do tipo centrífugo. A ventoinha gira em velocidades altíssimas, conseguindo captar bastante ar, que são fornecidos sob pressão ao motor. ACIONAMENTO DOS COMPRESSORES Os compressores podem ser acionados pelo eixo de manivelas, que através de dispositivos de engrenagens fazem aumentar ainda mais a sua rotação. Não podemos deixar de comentar, que existem outros tipos de compressores que aproveitam os gases soprados pelo escapamento para o seu acionamento. Sua performance é muito boa atingindo altíssimas rotações, eles são também conhecidos como turbo-compressor ou turbo-ventoinha. CUIDADOS E PRECAUÇÕES O motor superalimentado é exigido e operado ao seu limite, portanto se algum deles for ultrapassado, muitos problemas podem afetar o motor, tais como superaquecimento, pré-ignição, detonação, desgaste prematuro, entre outros danos. Devido a isso, o piloto tem que estar atento às limitações do motor.

5 SISTEMA DE FORMAÇÃO DE MISTURA O sistema de formação de mistura é quem faz a mistura ar-combustível. Basicamente são três os sistemas de formação de mistura: Carburação, Injeção Direta e Injeção Indireta. CARBURAÇÃO O carburador é o dispositivo mais comum de sistema de formação de mistura. Existem os carburadores de sucção ou de pressão diferencial, onde a gasolina é succionada pelo fluxo de ar, formado pela rarefação provocada pelo cilindro, na fase de admissão do motor. Há também, os carburadores de injeção onde o combustível é injetado sob pressão e pulverizado no fluxo de ar. INJEÇÃO INDIRETA

6 No sistema de injeção indireta, o combustível passa inicialmente por uma unidade controladora, que efetua a dosagem de combustível e o distribui para cada bico injetor, que o pulveriza no fluxo de ar que será admitido no cilindro. Portanto o cilindro recebe a mistura ar-combustível já formada. Alguns desses sistemas, não possuem a válvula distribuidora, pois o combustível é injetado e pulverizado no fluxo de ar do tubo de admissão, antes da ramificação para cada cilindro. INJEÇÃO DIRETA No sistema de injeção direta, os cilindros do motor succionam apenas ar, sendo a gasolina injetada e pulverizada diretamente no cilindro. Portanto a mistura ar-combustível se forma dentro do cilindro. A bomba de combustível trabalha sincronizada com a fase de admissão do motor.

7 CARBURADOR O carburador serve para controlar a quantidade de ar e dosar a gasolina que irá compor a mistura arcombustível. Na formação dessa mistura, há que ser considerado o regime de funcionamento do motor, ou seja, marcha lenta, decolagem ou cruzeiro, conforme o desejo do piloto. A falta ou excesso de gasolina pode provocar a parada do motor, conforme já vimos anteriormente. Em que pese a sua popularidade, o carburador apresenta algumas restrições, tais como: distribuição desigual da mistura ar-combustível a cada cilindro e o risco da formação de gelo no tubo de venturi. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Basicamente, o ar ao passar pelo estrangulamento do tubo de venturi, aumenta a sua velocidade, diminuindo a pressão estática. Esta depressão, succiona a gasolina através do pulverizador, misturando-se com o ar, formando a mistura ar-combustível. Portanto, o carburador funciona baseado na diferença de pressão existente na cuba de nível constante de gasolina (que está submetida à pressão atmosférica) e a pressão no tubo de venturi, menor é claro que a da cuba, devido a depressão, formada pelo deslocamento do ar no estrangulamento do tubo. A cuba de gasolina, é uma espécie de caixa de água do carburador, (semelhante a que temos em casa), onde também uma bóia mantém o nível de gasolina constante.

8 CONTROLE DE POTÊNCIA A borboleta, é a responsável pelo controle de potência, quando está toda aberta, o motor aspira a máxima quantidade de ar e ao se fechar, diminui esse fluxo. A borboleta está ligada a manete de aceleração, onde o piloto comanda a potência desejada no motor. O mecanismo de borboleta é utilizado em todos os sistemas de formação de mistura, para controlar o fluxo de ar de admissão, tanto na carburação, quanto na injeção direta ou indireta, variando somente o controle de combustível, conforme o sistema. GIGLÊ É uma peça que contém um orifício calibrado, que se destina a dosar a quantidade de combustível que vai para o pulverizador principal. A bitola deste orifício é estabelecida pelo fabricante do motor. Se diminuir o orifício a mistura torna-se pobre.

9 MARCHA LENTA Quando a borboleta está quase fechada, ou seja, na posição de marcha lenta, o fluxo de ar no tubo de venturi cai muito e a gasolina não consegue mais ser succionada pelo pulverizador principal. É ai que entra em ação o pulverizador de marcha lenta, valendo-se da sucção formada pela pequena abertura deixada entre a borboleta, que não chegou a se fechar totalmente, e o tubo. A ajustagem do ponto máximo de fechamento da borboleta e do orifício de dosagem de combustível de marcha lenta podem ser feitos pelo mecânico durante a regulagem do motor. ACELERAÇÃO Quando a borboleta se abre e o motor é acelerado o fluxo de ar aumenta consideravelmente, mas a gasolina demora um pouco até chegar a subir pelo pulverizador. Neste momento, para compensar o atraso, a bomba de aceleração ou válvula de aceleração rápida, injeta uma quantidade adicional de gasolina, a medida que a borboleta está sendo aberta.

10 VÁVULA ECONOMIZADORA A válvula economizadora está sempre fechada, ou seja, proporcionando ao motor uma mistura pobre (16 por 1). A medida que se deseja enriquecer a mistura, ela vai se abrindo, até atingir o ponto de mistura rica (10 por 1). Com a válvula totalmente aberta, se o piloto acionar a manete e abrir toda a borboleta, o motor disponibilizará potência máxima. Alguns carburadores não tem dispositivo de ajuste da mistura, ficando a abertura da válvula economizadora por conta de controle automático. INFLUÊNCIA ATMOSFÉRICA Quando ocorre a diminuição da densidade do ar, a mistura, que permanece com a mesma quantidade de combustível, vai se tornando cada vez mais rica. Os fatores que influenciam na diminuição da densidade do ar são: - Diminuição da pressão atmosférica, decorrentes do aumento de altitude, ou por variações atmosféricas da natureza; - Aumento da temperatura do ar, que o torna mais rarefeito; e ar. - Aumento da umidade do ar, que também o torna mais rarefeito, pois começa a ter água no lugar do

11 CORRETOR ALTIMÉTRICO O corretor altimétrico é uma válvula acionada pela manete de mistura, cuja finalidade é corrigir a mistura ar-combustível para o motor. Ela diminui a quantidade de combustível, a medida que a altitude aumenta, a fim de evitar que a mistura vá se tornando muito rica.. Alguns motores são equipados com corretores altimétricos automáticos, que dispensam a intervenção do piloto. RESTRIÇÕES DO CARBURADOR Os carburadores, apesar de simples, apresentam alguns inconvenientes indesejáveis, alguns contornáveis, com o emprego de artifícios, outros não. Distribuição da mistura A gasolina sai do carburador e percorre caminhos mais longos para chegar aos cilindros extremos, privilegiando assim os cilindros mais próximos, o que resulta numa distribuição desigual da mistura destinada a cada cilindro. Em casos extremos, a gasolina pode até retornar ao estado líquido no interior do coletor, empobrecendo demasiadamente a mistura. O balanço da aeronave se transmite à gasolina existente na cuba, podendo provocar uma mistura pouco uniforme, daí a restrição de vôo em determinadas atitudes, como de dorso, por exemplo, quando esses carburadores simples equipam o motor. Formação de gelo A vaporização da gasolina, que ocorre no tubo de venturi, resfria o ar, podendo provocar a condensação e o congelamento da água constante no ar úmido, provocando os seguintes sintomas: - Queda de rotação do motor, pois o gelo impede a passagem da mistura; - Queda da pressão de admissão, que pode ser constatado através do manômetro de admissão; e - Funcionamento irregular do motor.

12 Além da causada por baixa temperatura, a formação de gelo, pode ocorrer quando a aeronave efetua uma descida com o motor funcionando, por muito tempo em marcha lenta, daí a necessidade de acelerar o motor, de vez em quando, para limpar o carburador, ou ligar o aquecimento de ar para desfazê-la. CARBURADOR - IMPORTANTE Faremos agora algumas considerações sobre os carburadores a injeção. O Carburador de Injeção funciona em conjunto com uma bomba que fornece a ele o combustível sob pressão. Cabe a ele, apenas a função de dosar o combustível na proporção correta com o ar admitido ao motor. As seguintes vantagens podem ser apontadas, em relação ao carburador convencional: - Não propicia formação de gelo no tubo venturi e tampouco na borboleta, porque o combustível é injetado depois dela. A eventual formação de finíssimas partículas de gelo são aspiradas pelos cilindros e se vaporizam; - Funciona em qualquer posição da aeronave, inclusive em vôo de dorso, pois não há espaços vazios onde o combustível possa balançar. - Vaporização mais perfeita do combustível porque no ato da pulverização, a pressão aplicada desmembra as gotas de combustível em partículas menores. - Dosa com mais precisão o combustível. Todas estas vantagens se aplicam aos sistemas de injeção direta e indireta de formação de mistura.

13 SISTEMA DE COMBUSTÍVEL O Sistema de Combustível se destina a armazenar o combustível e fornecê-lo ao motor. Os mais utilizados, são o de alimentação por gravidade e por pressão. ALIMENTAÇÃO POR GRAVIDADE No sistema de alimentação por gravidade, os tanques de combustível estão localizados em posição mais elevada que o motor, para possibilitar o escoamento do combustível até ele, sem o emprego de bombas. Para que não se forme vácuo no interior do tanque, ele tem um orifício de ventilação, que possibilita e entrada de ar em seu interior. A válvula seletora, permite ao piloto selecionar o tanque a ser utilizado e também serve como válvula de corte, para interromper o fluxo de combustível ao motor. ALIMENTAÇÃO POR PRESSÃO No sistema de alimentação por pressão, o combustível é bombeado até o motor. É comum se utilizar duas bombas: a bomba principal, que é acionada pelo próprio motor, e a bomba auxiliar, que normalmente é elétrica. A auxiliar é utilizada para a partida do motor, a decolagem, e o pouso, e em algumas aeronaves, nos vôos de grande altitude. Ela é capaz de suprir combustível para o motor, no caso de falha da bomba principal, e geralmente está localizada no fundo do tanque.

14 COMPONENTES DO SISTEMA DE COMBUSTÍVEL Vamos agora conhecer alguns componentes do Sistema de Combustível. INJETOR DE PARTIDA (PRIMER) É uma pequena bomba, manual ou elétrica, destinada a injetar um pouco de combustível no tubo de admissão, a fim de facilitar a partida do motor. Ela também é conhecida como bomba de escórva. Algumas aeronaves não têm "primer", mas a injeção de combustível pode ser feita através da bomba de aceleração do carburador, bastando acionar algumas vezes a manete de aceleração do motor, antes da partida. VÁLVULA DE CORTE E SELETORA A válvula de corte e seletora, permite ao piloto selecionar o tanque a ser utilizado, além de cortar o combustível para o motor. Num avião, que tem um tanque em cada asa, o piloto pode, por meio desta válvula, selecionar o tanque esquerdo, direito ou ambos, além da posição desligado, o que normalmente ocorre, após a parada do motor, para impedir qualquer saída de combustível dos tanques. A posição esquerdo ou direito é selecionada, quando aquele lado da aeronave está mais pesado, visto que, com o consumo do combustível, se estabelece o equilíbrio. Há uma seletora para cada motor da aeronave e se pode fazer a alimentação cruzada conhecida como "cross feed", ou seja, alimentar o motor direito com o tanque esquerdo e vice-versa, conforme desejado.

15 FILTRO O filtro serve para reter impurezas do combustível, normalmente através de finas telas ou outro elemento filtrante. Alguns filtros são transparentes, para se verificar a existência de impurezas ou água. Eles normalmente estão localizados em pontos de fácil acesso, abaixo do motor e permitem a retirada de combustível para verificação. PROTEÇÃO CONTRA ÁGUA Com os tanques incompletos, pode haver condensação de umidade em seu interior, originando água no fundo do mesmo, por isso, eles possuem dispositivos de drenagem nos pontos mais baixos, para a remoção de qualquer resíduo de água. Além disso, durante o abastecimento, em aeródromos sem bombas adequadas, deve-se utilizar um funil com péle de camurça curtida, que tem a propriedade de reter a água, deixando passar a gasolina. Drenar os tanques antes da partida do motor, em especial no primeiro vôo do dia, é indispensável para a segurança do vôo. LIQUIDÔMETRO (Indicador de Quantidade de Combustível) O liquidômetro indica a quantidade de combustível existente nos tanques. Há vários tipos, alguns bem simples, com a bóia do tanque acoplada a uma haste visível externamente, e outros mais elaborados, geralmente elétricos, que transmitem sinais indicativos do nível de combustível no tanque, até um instrumento localizado no painel.

16 COMBUSTÍVEL O combustível é essencial para o funcionamento dos motores. Normalmente, a gasolina é empregada nos motores a pistão e a querosene nos motores a reação, havendo contudo, algumas exceções, pois há motores a pistão que utilizam combustíveis vegetais, como por exemplo o álcool. A seguir, veremos as propriedades da gasolina e como são obtidos os combustíveis minerais derivados do petróleo. OBTENÇÃO Os combustíveis de aviação, são obtidos através da destilação. Na destilação, o petróleo é aquecido, liberando vapores, que se condensam, devido ao resfriamento, tornado-se líquidos. Inicialmente surgem os mais voláteis, como o éter, a gasolina de aviação e a gasolina comum; e posteriormente os menos voláteis, como o querosene o óleo diesel, os óleos lubrificantes e outros subprodutos. PROPRIDADES DA GASOLINA Poder calorífico Poder calorífico, é a quantidade de calor liberada pela queima de uma determinada massa de combustível, geralmente usa-se um quilograma ou uma libra. Dos combustíveis líquidos, conhecidos, a gasolina é um dos que possui maior poder calorífico. Volatilidade Volatilidade é a propriedade de um líquido se gaseificar. A gasolina é mistura composta, rica em hidrocarbonetos, cadeia orgânica constituída de carbono e hidrogênio, alguns deles altamente voláteis, o que facilita a partida do motor, mesmo a baixas temperaturas.

17 Poder antidetonante Poder antidetonante é a propriedade da gasolina de resistir a detonação, ou seja de não explodir de uma só vez, instantaneamente, como uma bomba. TIPOS DE QUEIMA DE COMBUSTÍVEL No motor a pistão, a queima da gasolina pode ocorrer em três situações distintas, uma desejável e duas não. Combustão Normal Na combustão normal, a centelha da vela dá início a queima da mistura, que se propaga dentro do cilindro, de maneira rápida e uniforme. Para que haja um maior aproveitamento, da energia impulsiva da queima dos gases, a ignição deve ocorrer no momento apropriado. Pré-ignição Na pré-ignição, como o próprio nome sugere, a ignição ocorre prematuramente, embora a combustão seja normal. Isso acontece, devido a existência de um ponto quente no interior do cilindro, que pode ser a própria vela superaquecida, ou uma carbonização, que é uma espécie de borra de carvão incandescente, acumulada na cabeça do pistão ou na câmara de combustão. Com a combustão fora de sincronismo com o pistão, a energia impulsiva acaba por prejudicar o funcionamento do motor que superaquece e tem queda de rendimento.

18 Detonação Na detonação, a combustão não ocorre de forma gradual e progressiva, mas sim instantaneamente, como uma explosão, liberando muita energia térmica em detrimento da potência mecânica. As causas que a provocam, são: gasolina com baixo poder antidetonante, mistura excessivamente pobre, temperatura do cilindro elevada, e taxa de compressão elevada. Em decorrência desses efeitos, o motor produz um ruído característico, chamado batida de pino, podendo ocorrer danos nas válvulas, no pistão e seus anéis, provocando perda de potência e superaquecimento, chegando até o ponto da queima do óleo lubrificante, ocasião em que o motor é inutilizado, ou seja, se funde. OCTANAGEM DO COMBUSTÍVEL O heptano ou normal-heptano é um hidrocarboneto existente na gasolina, ele é extremamente detonável. Por convenção, atribuiu-se a ele o índice de octano igual a zero. O octano, é outro hidrocarboneto existente na gasolina, só que muito resistente a detonação. Atribuiuse a ele o índice de octano igual a 100. A composição de 80 % de isoctano e 20 % de heptano, resulta numa mistura, com índice de octano igual a 80. Dai, qualquer gasolina que se comporte de forma similar a esta mistura no motor, será igualmente designada, com índice de octano igual a 80. Teoricamente, o máximo índice de octano de uma gasolina seria 100, mas com a utilização do aditivo chumbo tetraetila, obtém-se índices octânicos superiores a 100.

19 COMBUSTÍVEL - Classificação da Gasolina de Aviação Desta tabela podemos extrair inúmeras informações muito importantes, a respeito da gasolina de aviação. Primeiro, a gasolina de aviação é classificada segundo a sua octanagem, como por exemplo: gasolina 80/87 octanas, ou simplesmente gasolina 80. Ela também pode ser identificada pela sua coloração, que é obtida pela adição de um corante, tornando-a vermelha, azul, verde ou púrpura, conforme o seu tipo. Os dois índices, 100/130, por exemplo, nos dão outra informação muito útil, o menor, indica o poder antidetonante da gasolina, sob o efeito de mistura pobre e o maior, o seu poder antidetonante, com mistura rica. O motor nunca deve usar gasolina com octanagem abaixo da prevista pelo fabricante, pois ficará sujeito a detonação, superaquecimento e outros efeitos indesejáveis, contudo, pode usar, numa situação de emergência, octanagem acima da especificada. Se o uso for muito prolongado ou freqüente, haverá acúmulo de chumbo nas velas e falha na ignição, bem como corrosão em algumas peças do motor.

20 FASES OPERACIONAIS DO MOTOR LEITURA IMPORTANTE Fases operacionais do motor são as condições em que ele funciona durante a sua operação. Cuidado para não confundir as fases operacionais com as seis fases de funcionamento, que são: admissão, compressão, ignição, combustão, expansão e escapamento. MARCHA LENTA Na fase operacional de marcha lenta, o motor funciona sem solicitação de esforço algum, com uma rotação suficiente apenas para não parar. A manete de potência deve estar totalmente puxada para trás e a da mistura totalmente a frente, ou seja, a mistura deve ser rica, pois parte da gasolina se mistura com os gases queimados e é perdida pelo tubo de escapamento, devido ao cruzamento de válvulas do motor. O ajuste da mistura de marcha lenta deve ser feita por um mecânico, com a aeronave no solo. DECOLAGEM Na fase operacional de decolagem é que se exige a máxima potência do motor. A manete de potência é levada toda a frente (manete a pleno) e a da mistura também, pois se decola com mistura rica. Nestas condições, o motor é alimentado com a máxima quantidade de ar e com gasolina em excesso, com a mistura na proporção 10:1. A temperatura do motor poderá aumentar rapidamente, contudo, essa fase dura pouco, pois logo a aeronave atinge altura suficiente para que o piloto reduza a potência, evitando assim qualquer dano ao motor. SUBIDA Na fase operacional de subida o piloto reduz a rotação do motor ajustando-a para potência máxima contínua, ou seja, a máxima que o motor pode suportar sem limite de tempo. A mistura ideal para subida é a moderadamente rica (12:1). Em alguns aviões de baixa performance é desnecessário reduzir a rotação, visto que o motor não tem torque a ponto de girar a hélice em rotação excessiva durante a subida. À medida que se for ganhando altura, o ar fica rarefeito, tornando a mistura excessivamente rica, deve-se então empobrecê-la, puxando aos poucos a manete da mistura. Haverá assim um ligeiro aumento de rotação e o motor funciona mais suavemente. Quando a rotação começar a cair novamente, o piloto deve voltar a manete um pouco mais e aí deixá-la, pois está concluída a correção altimétrica da mistura. CRUZEIRO Na fase operacional de cruzeiro, depois da subida, que é normalmente a mais longa de todo o vôo usa-se uma potência reduzida e a mistura pobre de 16:1 para economizar combustível. A manete deve ser ajustada para a rotação recomendada pelo fabricante para esta fase do vôo. Durante o cruzeiro, olho no tacômetro, para monitorar a rotação.

21 ACELERAÇÃO A fase operacional de aceleração, consiste em uma aceleração rápida, efetuada em caso de emergência, que exija uma arremetida quando a aeronave se aproxima para o pouso. O motor possui um sistema de aceleração rápida, que injeta gasolina adicional ao ar admitido, tornando a mistura rica. Este sistema é acionado automaticamente, sempre que a manete é levada totalmente a frente. PARADA Na fase operacional de parada do motor, a manete da mistura é acionada totalmente para trás, provocando o corte da mistura, ou seja, interrompendo o fluxo de gasolina que alimenta o motor, fazendo-o parar. Nos automóveis o motor é desligado pela chave de ignição, cujo procedimento faz com que uma pequena quantidade de combustível fique nos cilindros, por não terem sido queimados, causando diluição do óleo lubrificante, o que é indesejável nas aeronaves. Agora sabemos que o componente responsável pela seleção das fases operacionais do motor é o carburador, ou o sistema formador de mistura, e elas são acionadas através das manetes de aceleração e da mistura.