MÁQUINAS DE PROPULSÃO

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1 MÁQUINAS DE PROPULSÃO MARÍTIMO

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3 Sumário 1 Conceitos Básicos Energia Trabalho Potência Rendimento térmico Combustão Máquinas de combustão Funcionamento dos motores do ciclo Diesel Classificação das máquinas alternativas de combustão interna Vantagens e desvantagens do motor Diesel sobre o Otto Motores empregados na propulsão de embarcações Principais componentes motor Sintomas de mau funcionamento dos motores Providências básicas para colocar o motor em funcionamento Sistemas dos motores propulsão Sistema de lubrificação Manutenção da perfeita lubrificação do motor Sistema de resfriamento Tipos de sistemas de resfriamento Sistema de combustível Funcionamento da bomba Bosch Cuidados a obsevar na manutenção do sistema de combustível Sistema de admissão de ar Cuidados necessários ao sistema de admissão de ar Sistemas de partida utilizados em motores de combustão O Sistema de descarga O Motor Propulsor com recurso Emergencial de Esgotamento O Motor propulsor possibilitando a geração de energia elétrica a bordo Manutenção Equipamentos de propulsão Principais componentes do sistema de propulsão...69 Bibliografia

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5 1 Conceitos básicos 1.1 Energia No mundo moderno fala-se muito em energia por causa da sua enorme importância na nossa vida. Com certeza algum dia você já ficou algumas horas sem energia elétrica em sua casa e pode sentir a importância dessa forma de energia em sua vida. Não tem programa de TV, não tem roupa passada, não tem som, não tem banho quente, não tem computador, pode até não ter água pra beber porque o motor da bomba d água do prédio funciona com energia elétrica. Mas afinal, o que é energia? Formas de energia Pode-se dizer que energia é a capacidade de realizar trabalho. Em outras palavras, a energia é um trabalho contido ou conservado. Enquanto se encontra assim, não se observa nenhum efeito. Entretanto, quando se liberta, percebe-se claramente que ela realiza algum tipo de trabalho. A água da represa de Tucuruí, por exemplo, tem energia e por isso pode realizar trabalho movimentando as turbinas, que por sua vez acionam os geradores de eletricidade da hidroelétrica. Um arco encurvado tem energia para atirar uma flecha no ar. Uma quantidade de óleo Diesel tem energia pois, quando queimado, pode fazer um motor funcionar para acionar um carro ou um navio. A energia se apresenta sob diversas formas a saber: radiante, química, térmica, elétrica, luminosa, hidráulica, mecânica, magnética, sonora, etc. A energia que nos chega do sol é radiante. Uma bateria de automóvel produz energia elétrica a partir da energia química. A energia química do combustível que queima em uma caldeira transforma-se em energia térmica quando produz vapor. A energia elétrica transforma-se em energia luminosa quando alimenta uma lâmpada. A água em uma represa possui energia potencial hidráulica e, portanto, energia mecânica. Conservação da energia O Princípio da Conservação da Energia estabelece que Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma ou em matéria ou em energia. (Lavoisier-Einsten). Portanto, a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas transformada. O aparecimento de uma certa forma de energia é sempre acompanhado do desaparecimento de outra de igual quantidade. A usina hidráulica (hidroelétrica), representada basicamente na figura 1, foi idealizada a partir de uma queda d água. A água em queda atua nas pás de uma turbina fazendo-a girar. Esse movimento de rotação é transmitido ao eixo de um gerador de energia elétrica e, através de cabos condutores, essa energia chega aos seus consumidores. 5 MAQ

6 A usina térmica, mostrada de forma elementar na figura, opera com carvão, petróleo ou gás queimando no interior da fornalha de uma caldeira. O calor da queima do combustível é utilizado para produzir o vapor d água que aciona uma turbina, que por sua vez aciona um gerador de eletricidade. A energia elétrica é, em seguida, enviada para os consumidores. Você já tem uma idéia razoável do que é energia e de como ela pode ser transformada. Agora precisa compreender o que deve ser entendido como energia potencial, energia cinética e energia mecânica. Energia potencial Quando você puxa para trás a corda de um arco, armazena energia potencial nele para que depois ele possa realizar o trabalho de atirar a flecha. Quando você dá corda em um relógio, você põe energia potencial na mola dele, para que em seguida ela possa colocar os ponteiros em movimento. A água de uma cachoeira, antes da queda, possui energia potencial; na queda pode acionar as pás de uma turbina. Quando você levanta um corpo, dá energia potencial a ele. Portanto, energia potencial é energia armazenada ou de posição. 6

7 Dizemos então que um sistema possui energia potencial quando a ele podemos associar uma possibilidade de movimento. A palavra potencial quer dizer que pode vir a ser movimento. Matematicamente, a energia potencial é expressa pela fórmula: E p = m.g.h onde: Ep = energia potencial; m = massa do corpo; g = aceleração da gravidade; e h = altura que o corpo se encontra do solo. Energia cinética Dizemos que um sistema possui energia cinética em relação a um dado referencial quando ele está em movimento em relação a esse referencial. Um martelo que se move pode exercer uma força num prego e fazê-lo penetrar numa tábua. Um automóvel movendo-se a grande velocidade pode derrubar um muro, realizando trabalho. Esses são alguns exemplos de energia cinética. Energia cinética é, portanto, a energia devida ao movimento. A fórmula matemática da energia cinética é a seguinte: 2 m.v Ec = onde: 2 Ec = energia cinética; m = massa do corpo; e v =velocidade. A energia potencial está na possibilidade do movimento e a energia cinética está na realização do movimento. Durante toda a sua vida você estará controlando modificações de energia. Vejamos um exemplo bem corriqueiro: Quando você liga o motor de arranque do seu carro, a energia química da bateria se transforma em energia elétrica que produz trabalho fazendo girar o motor do carro. Daí por diante, a energia potencial (química) da gasolina se transforma em energia cinética e movimenta os pistões do motor que fazem as rodas do carro girar. Enquanto o carro corre, parte da energia química da gasolina é usada para vencer o atrito do solo e parte para acionar o alternador que, por sua vez, recarrega a bateria. Energia mecânica Na figura observa-se que o corpo está dotado de movimento (devido à sua velocidade). Sabemos também que continuará em movimento (devido à sua altura em relação ao solo). Nesse caso, o corpo tem, ao mesmo tempo, energia cinética e energia potencial. Dizemos então que o sistema possui energia mecânica. 7 MAQ

8 A energia mecânica é a soma da energia cinética com a energia potencial. A sua expressão matemática é a seguinte: E M = Ec + Ep onde: EM = energia mecânica; Ec = energia cinética; e Ep = energia potencial. Exercício resolvido Um corpo de 2 kg é abandonado do alto de um prédio de 10 m de altura. Sabendo que no meio da trajetória a velocidade do corpo é de 10 m/s, calcule as energias cinética e potencial no ponto dado e a energia mecânica do sistema. (considere a aceleração da gravidade local g =10m/s 2 ). E E E C P M = E Solução: mv 2.10 = = = 100 J 2 2 = m.g.h = = 100 J C 2 + E P 2 = = 200J (h = 5m pois o enunciado refere se ao meio da trajet ria ) 1.2 Trabalho Você sabe que deve exercer uma força para levantar um corpo. Sabe também que precisa fazer força para vencer o atrito quando arrasta um objeto. Agora você compreenderá como uma força pode fazer trabalho levantando um corpo ou vencendo o atrito. A palavra trabalho é usada freqüentemente com diferentes significados. Por exemplo: você trabalha quando resolve um problema de Física. Um vigia de obra trabalha enquanto está sentado observando o entra e sai das pessoas. O menino trabalha enquanto carrega a sacola de compras de uma senhora. Na Física, entretanto, costuma-se dar um único significado para cada palavra usada. Nesse caso: Trabalho é o produto da força exercida sobre um corpo pelo seu deslocamento. A expressão matemática do trabalho é a seguinte: t= F d onde: t= trabalho F = força d = deslocamento As unidades no sistema internacional são: 8 t = joule (J) o múltiplo é o KJ F = newton (N) d = metro (m)

9 Vimos que o trabalho é uma aplicação da energia. Na figura o carro está realizando trabalho pois está aplicando uma força ao reboque, produzindo o seu deslocamento. Exercício resolvido Considere um plano sem atrito e determine o trabalho realizado pela força constante de 100 N quando aplicada a um bloco de madeira que se desloca 1.5 m na direção da força. Solução: t = F.d t = ,5 t = 150 J Na figura o homem realiza um trabalho positivo no deslocamento (d) do caixote e a força de atrito (fat) que o solo aplica no bloco realiza um trabalho negativo. Portanto, o trabalho é positivo quando a força favorece o deslocamento, e negativo quando a força se opõe ao deslocamento Potência Em problemas técnicos, considera-se muito importante a rapidez da realização de um determinado trabalho. Uma máquina será tanto mais eficiente quanto menor for o tempo de realização do trabalho de sua força motora. Assim, podemos dizer que: Potência é o trabalho desenvolvido num determinado tempo. 9 MAQ

10 τ trabalho P m = = onde: t tempo P m = potência média t = trabalho Dt = variação de tempo Unidades no Sistema Internacional Watt (W) = joule / segundo, sendo múltiplo o (KW) Watt = joule segundo Exercício resolvido Aplicando uma força de 100 N um homem gasta 3 segundos para deslocar um bloco de concreto a uma distância de 1.5 metro. Determine a potência média da força motora do homem. F.d 100.1,5 P m = = = 50 w t 3 Como a velocidade é igual à variação do espaço (que no caso é o deslocamento), sobre a variação do tempo, temos: P m = τ t F.d = t, e v = d t Então, a potência pode também ser determinada pela fórmula: P m = F.v onde: P m = Potência média (W) F = Força (N) v = velocidade média m/s Unidades especiais de potência: CV (cavalo vapor): 1CV = 736 watts HP ( horse power ): 1HP = 746 watts Exercício resolvido Resolva o problema anterior utilizando a fórmula P m = F.v 10 s 1,5 v = = = 0,5m / s t 3 Pm = F.v = 100.0,5 = 50 w

11 1.3 Rendimento térmico Da potência total (Pt) fornecida a um sistema, uma parte é aproveitada como potência útil (Pu) e uma parte é dissipada ou perdida, geralmente sob a forma de calor. Assim, o rendimento do sistema é definido pela relação entre a potência útil e a potência total, conforme a fórmula: Pu η = onde: Pt h = rendimento do sistema Pu = potência útil Pt = potência total Na prática, o rendimento de qualquer máquina não pode chegar a 100%, pois sempre há perdas. Exercício resolvido Qual o rendimento térmico de uma máquina cuja potência total equivale a 122 HP, sabendo que sua potência útil é de 61 HP? η = Pu Pt = = 0,5 Para dar o rendimento em porcentagem basta multiplicar o resultado por 100. Assim, h= 0,5 x 100 h = 50% Potência dissipada ou perda de potência É a diferença entre a potência total e a potência útil, ou seja: P d = P t P u Exercício resolvido Um motor Diesel consome 540 KW em sua operação. Sabendo que 216 KW são perdidos por dissipação, qual a sua potência útil? A potência total recebida pelo motor é P t = 540 KW e a potência dissipada ou perdida na operação é P d = 216 KW; Logo, a potência efetivamente usada é: P u = P t P d P u = P u = 324 KW 11 MAQ

12 1.4 Combustão A combustão é uma reação química com desprendimento de luz e de calor. Para que se processe essa reação, dois agentes químicos têm que estar presentes: o combustível e o comburente. Além disso, é indispensável que a temperatura do combustível corresponda pelo menos à do seu ponto de ignição. Combustível - é tudo aquilo que é capaz de entrar em combustão: óleo Diesel, gasolina, madeira, carvão, papel, pano, estopa, tinta, etc. Na nossa disciplina, a palavra combustível estará sempre associada a produtos derivados do petróleo como a gasolina, o óleo Diesel e o óleo pesado. Comburente - é todo elemento que, associando-se quimicamente ao combustível, é capaz de fazê-lo entrar em combustão. O oxigênio, presente no ar atmosférico, é o comburente mais facilmente encontrado na natureza. O ar atmosférico é constituído de aproximadamente 76% de Nitrogênio, 23% de oxigênio e 1% de outros gases. O Nitrogênio é, na realidade, um gás inerte, ou seja, um gás que não queima. Ponto de ignição é a temperatura mínima na qual o combustível desprende vapores capazes de se inflamarem e continuarem queimando mesmo quando se lhe retira a fonte externa de calor. Cada combustível tem a sua própria temperatura de ignição. A temperatura de ignição não deve ser confundida com o ponto de fulgor do combustível, que é a temperatura mínima na qual o combustível desprende vapores capazes de se inflamarem quando em contato com uma fonte externa de calor, mas uma vez retirada essa fonte a combustão extingue-se. A figura abaixo mostra claramente o que acabamos de expor. 12

13 1.5 Máquinas de combustão As máquinas de combustão são classificadas em duas categorias: as de combustão externa e as de combustão interna. Máquina de combustão externa é aquela em que a queima do combustível ocorre fora dela ou, mais precisamente, numa caldeira onde o calor da combustão é utilizado para produzir o vapor d água que vai movimentar a máquina. Como exemplos podemos citar a turbina a vapor mostrada de forma elementar na instalação da usina térmica do item 1.1 e a antiga máquina alternativa a vapor mostrada na instalação da figura abaixo. É bom lembrar que a primeira máquina alternativa de combustão externa foi patenteada pelo engenheiro James Watt no ano de Na realidade, as máquinas alternativas a vapor foram utilizadas por muito tempo na propulsão e nos sistemas auxiliares dos navios, sendo também bastante utilizadas em locomotivas. Repare que o vapor d água produzido na caldeira era enviado para acionar a máquina de combustão externa principal que acionava o eixo propulsor do navio. Após acioná-la, ele era recolhido num condensador onde retornava ao estado líquido, sendo reenviado à caldeira por meio da bomba de alimentação que também era acionada por uma máquina alternativa a vapor. Máquina de combustão interna é aquela em que a queima do combustível se processa no interior da própria máquina. Como exemplo podemos citar a turbina a gás, o motor a explosão e o motor Diesel. Ciclo A palavra ciclo pode ser definida como o conjunto de transformações que se sucedem na mesma ordem e se repete com lei periódica. No caso do motor térmico, pode ser melhor entendido como a evolução da massa gasosa no interior do cilindro, com variação de pressão, volume e temperatura. Tanto o motor Otto, quanto o Diesel, funcionam segundo os ciclos de dois e de 4 tempos. 13 MAQ

14 Ciclo operativo do motor Otto de 4 Tempos Os motores de 4 tempos necessitam de duas voltas completas do eixo de manivelas (720 o ) para a realização de um ciclo; isso eqüivale a 4 cursos do êmbolo. A figura mostra as fases do ciclo que são: a) aspiração; b) compressão; c) combustão e expansão; e d) descarga. c a b d a) Aspiração - Com a válvula de aspiração abrindo e a de descarga fechada, o êmbolo desloca-se do seu PMS (ponto morto superior) para o PMI (ponto morto inferior), criando um vácuo no interior do cilindro, permitindo assim que uma mistura de ar + gasolina (ou ar + álcool) penetre no mesmo. b) Compressão - Após o fechamento da válvula de aspiração, o êmbolo deslocase do PMI para o PMS, comprimindo a mistura ar + combustível na câmara de combustão. O volume da carga fica então reduzido a uma fração do volume que havia no princípio do curso. c) Combustão e expansão - Ainda no final da compressão, uma centelha elétrica é deflagrada pela vela no interior da câmara de combustão, dando início à queima da mistura comprimida. A temperatura dos gases cresce rapidamente, aumentando assim a pressão no interior da câmara e empurrando energicamente o êmbolo em direção ao seu PMI. É comum encontrarmos em algumas publicações o termo explosão ao invés de combustão, mas na verdade o que se pretende no caso é apenas dizer que no motor de explosão a combustão no motor Otto ocorre com maior velocidade do que nos motores Diesel. d) Descarga - Pouco antes de o êmbolo atingir o seu PMI, abre-se a válvula de descarga e os gases da combustão, que ainda estão a uma pressão considerável, começam a sair espontaneamente do cilindro. Durante o retorno do êmbolo ao seu PMS, ele expulsa o restante dos gases da combustão, encerrando o ciclo. 14

15 Ciclo operativo do motor Otto de 2 Tempos Nos motores de 2 tempos o ciclo completo se realiza em apenas uma rotação do eixo de manivelas (360 o ), o que equivale a dois cursos do êmbolo. As fases do ciclo são as seguintes: a) Admissão ou carga / compressão; e b) Combustão e expansão / descarga e lavagem. a a b b a) Admissão ou carga / compressão O êmbolo parte do PMI para o PMS, provocando uma queda de pressão no cárter. A primeira fração desse curso destina-se ainda à lavagem e à carga do cilindro, enquanto a segunda corresponde à fase de compressão. Ao final desse curso, a borda inferior do êmbolo descobre a janela de entrada da mistura no cárter, sendo que esta penetra no mesmo por causa do vácuo criado em decorrência da subida do êmbolo para o PMS. Você viu que esse motor não possui válvulas e sim janelas de admissão ( C ) e de descarga ( A ). b) Combustão e expansão / descarga e lavagem Estando o êmbolo bem próximo do PMS, uma centelha elétrica é deflagrada entre os eletrodos da vela de ignição e a mistura se inflama dando origem a um aumento de pressão. Os gases em expansão atuam sobre o êmbolo empurrando-o energicamente para baixo. A mistura ar + combustível admitida anteriormente no cárter é então comprimida pela parte inferior do êmbolo. Antes de chegar ao PMI, o êmbolo descobre a janela de admissão C, e a mistura comprimida no cárter passa para o interior do mesmo realizando a lavagem. Percebeu que apenas uma rotação do eixo de manivelas, o motor de 2 tempos realiza todas as fases do motor de 4 tempos, e mais uma denominada lavagem? Funcionamento dos motores do ciclo Diesel A principal diferença entre o motor do ciclo Diesel e o do ciclo Otto consiste no fato de que, no Diesel, a inflamação do combustível não é feita por meio de uma centelha elétrica e sim, pela elevada temperatura do ar submetido a uma forte compressão no cilindro. 15 MAQ

16 Ciclo operativo do motor Diesel de 4 tempos Atente para a figura e acompanhe a descrição das fases do ciclo que são: a) aspiração; b) compressão; c) combustão e expansão; e d) descarga ou escape. a b c d a) Aspiração Nesta primeira fase, com a válvula de aspiração abrindo o êmbolo se desloca do seu ponto morto superior para o inferior, aspirando somente ar. b) Compressão Na fase de compressão o êmbolo se desloca do PMI para o PMS. Pouco depois do início desse curso, a válvula de aspiração fecha e o êmbolo começa a comprimir o ar na câmara. Devido à forte compressão, o ar sofre um grande aumento de temperatura. c) Combustão e expansão Pouco antes de o êmbolo atingir o seu PMS, o combustível é injetado no interior da câmara de combustão, inflamando-se pela elevada temperatura do ar comprimido. Da combustão resulta um aumento de pressão nos gases. A força expansiva desses gases empurra fortemente o êmbolo para baixo em direção ao seu PMI. É o chamado tempo de expansão, tempo útil ou de trabalho motor. d) Descarga - Um pouco antes de o êmbolo atingir o PMI, a válvula de descarga abre e, por efeito da pressão nos gases, uma boa parte dele é evacuada. Finalmente, com o deslocamento do êmbolo do PMI para o PMS, os gases restantes são descarregados para a atmosfera. 16

17 Ciclo operativo do motor Diesel de 2 Tempos Nesse tipo de motor o ar é levemente comprimido antes de ser admitido no cilindro. Vários são os métodos utilizados para elevar a pressão do ar de alimentação. Um deles é mostrado na figura ao lado. Trata-se de um compressor de lóbulos acionado mecanicamente pelo próprio motor. Mais tarde você conhecerá um outro sistema muito mais usado para tal fim e que consta de um turbocompressor acionado pelos próprios gases de descarga do motor. O ciclo de 2 tempos torna-se mais interessante para o motor Diesel do que para o Otto, já que nesse último a lavagem é efetuada apenas com ar, o que significa economia de combustível. O motor pode possuir janelas de admissão e janelas de descarga, ou janelas de admissão e válvula de descarga na cabeça. O ciclo operativo do motor de 2 tempos com janelas de admissão e válvula de descarga na cabeça resume-se então no seguinte: Ao se deslocar do PMI para o PMS, o êmbolo cobre as janelas de admissão e logo em seguida a válvula de descarga fecha, permitindo que o ar, admitido anteriormente no cilindro, seja comprimido. Um pouco antes do êmbolo atingir o PMS o combustível é injetado e queimado na câmara de combustão. A força expansiva dos gases resultantes da queima empurra energicamente o êmbolo para o PMI. Um pouco antes do êmbolo descobrir as janelas de admissão, a válvula de descarga abre e uma boa parte dos gases da combustão é descarregada. Assim que o êmbolo descobre as janelas de admissão, o ar fresco enviado pelo compressor é admitido no cilindro e expulsa o restante dos gases, efetuando em seguida a carga de ar para o novo ciclo, ao tempo em que fecha a válvula de descarga. Vamos observar agora a figura abaixo e compreender o funcionamento do motor Diesel de 2 tempos com janelas de admissão e de descarga. Na verdade, existem muitos deles funcionando por aí, embora a preferência atual seja pelos que utilizam janelas de admissão e válvulas de descarga na cabeça. a b c d 17 MAQ

18 Deslocando-se do PMI para o PMS, o êmbolo cobre primeiramente as janelas de admissão (que são as mais baixas), interrompendo o suprimento de ar vindo do compressor de lóbulos para o cilindro. Entretanto, continua saindo ar pelas janelas de descarga que ainda encontram-se abertas. Prosseguindo o seu caminho em direção ao PMS, o êmbolo cobre as janelas de descarga, iniciando assim a fase de compressão. Em seu movimento para cima o êmbolo comprime cada vez mais o ar, até que, próximo do PMS, o combustível é injetado, inflamando-se por causa da elevada temperatura do ar comprimido. A força expansiva dos gases empurra então o êmbolo para baixo. Antes de chegar ao PMI, o êmbolo descobre as janelas de descarga e, em virtude da considerável pressão ainda reinante nos gases, a maior parte é descarregada para o exterior. Continuando o seu caminho para baixo, o êmbolo descobre as janelas de admissão permitindo que o ar fresco, vindo do compressor, penetre no cilindro expulsando o restante dos gases (lavagem). Utlização das máquinas de combustão Interna No mundo de hoje as máquinas de combustão interna assumem uma posição de grande destaque. Os Motores Diesel, por exemplo, são muito empregados em ônibus, caminhões, tratores, usinas geradoras de eletricidade, navios, etc. Sem medo de errar, podemos dizer que o motor Diesel é o campeão em aplicações navais, seja em navios de pequeno, seja de médio ou de grande porte. A figura mostra algumas aplicações do motor Diesel. O motor Otto ou de explosão, por sua vez, é o campeão de aplicações na indústria automobilística, sendo muito empregado em automóveis e motocicletas. É também empregado na aviação, principalmente em pequenos aviões e planadores. Na indústria naval o motor Otto tem seu emprego limitado a embarcações miúdas como alguns tipos de lanchas. A figura abaixo, mostra algumas aplicações do motor Otto. 18

19 Além dos motores Diesel e Otto, outra máquina de combustão interna muito importante no mundo moderno é a turbina a gás. Utilizada na generalidade dos aviões de médio e de grande porte, a turbina a gás é também aplicada na propulsão de alguns navios de guerra, onde o fator economia de combustível não é tão importante quanto a velocidade que o navio possa desenvolver Classificação das máquinas alternativas de combustão interna Podemos classificar os motores alternativos de combustão interna levando em conta uma série de fatores.; ciclo, número de tempos, disposição dos cilindros, número de cilindros, rpm, processo de alimentaçao de ar, tipo de sistema de injeção, aplicação, potência, etc. Esta classificação poderá ser tanto mais extensa quanto maior for o conhecimento que você adquirir ao longo dos seus estudos e de sua experiência profissional. Por enquanto trataremos o assunto de forma simplificada: a) Quanto ao ciclo: ciclo OTTO; e ciclo DIESEL b) Quanto ao número de tempos: de 2 tempos; e de 4 tempos. c) Quanto à disposição dos cilindros: em linha; em V ; de cilindros radiais; de êmbolos opostos; e de cilindros opostos. Motores em linha são aqueles em que os cilindros são dispostos verticalmente numa mesma linha. Motores em V são constituídos por dois blocos de cilindros em linha dispostos entre si segundo um determinado ângulo ( 45, 60 ou 90 o ). Motores radiais são aqueles em que os cilindros são dispostos radialmente a intervalos angulares iguais, em torno de um mesmo eixo de manivelas. Motores de cilindros opostos são constituídos por dois ou mais cilindros dispostos em lados opostos a um mesmo eixo de manivelas sob um ângulo de 180 o. Motores de êmbolos opostos caracterizam-se por possuir um só cilindro para cada dois êmbolos em oposição, sendo a câmara de combustão formada pelas faces dos dois êmbolos no final da compressão. em linha em V radial cilindros opostos êmbolos opostos 19 MAQ

20 d) Quanto à rotação: de baixa (até 350 rpm); de média: (de 350 a 1000 rpm); e de alta (de 1000 rpm em diante). e) Quanto ao uso ou aplicação: estacionários terrestres; terrestres automotivos; de aviação; e marítimos. f) Quanto ao número de cilindros:o número de cilindros é um dado importante na classificação dos motores.entretanto, não se adotam na prática expressões como, monocilíndrico, bicilindrico, tricilindrico, policilíndrico, etc.o comum mesmo é dizer: motor de 1 cilindro, motor de 2 cilindros, motor de 3 cilindros, e assim sucessivamente. g) Quanto ao método de injeção de combustível:de injeção direta (o combustível é injetado diretamente na câmara de combustão do motor) de injeção indireta. (o combustível é injetado numa pré-câmara ou ante-câmara de combustão e depois a combustão se propaga para a câmara principal) h) Quanto ao combustível utilizado: gasolina; álcool; óleo Diesel; óleo pesado; e gás. i) Quanto ao método de alimentação de ar: de aspiração natural; e superalimentados Vantagens e desvantagens do motor Diesel sobre o Otto Desde que foram inventados, há mais de um século, os motores Diesel e Otto sempre dividiram espaços no campo das aplicações. Naturalmente, cada um deles com suas vantagens e desvantagens pode oferecer maior ou menor adequação a um determinado tipo de trabalho, levando-se em conta principalmente os fatores economia e praticidade. 20 As vantagens mais significativas do motor Diesel sobre o Otto são: o motor Diesel queima combustível mais barato; o combustível utilizado no Diesel é menos volátil e, portanto, oferece maior segurança no transporte e no armazenamento; o rendimento total do motor Diesel é maior, ultrapassando hoje os 40%; menor número de peças; não necessita de um sistema elétrico de ignição; melhor adaptação e economia ao ciclo a dois tempos por fazer a lavagem apenas com ar; e maior durabilidade.

21 As principais desvantagens são: necessita de maior robustez porque trabalha com pressões mais elevadas; seu sistema de combustível é mais complexo; funcionamento mais ruidoso; partida mais difícil; maior número de peças; e maior preço por unidade de potência. De um modo geral podemos dizer que o motor Diesel é mais adequado às grandes potências potências ( ônibus, caminhões, grupos Diesel geradores de eletricidade e navios. O motor Otto, por sua vez, é mais adequado às pequenas potências ( automóveis, motocicletas, lanchas, planadores, etc ) Exercícios I ) Escreva certo ou errado de acordo com as afirmativas: 1) O homem pode criar várias formas de energia. 2) A energia mecânica é igual à soma das energias potencial e cinética. 3) O princípio da conservação da energia foi estabelecido por Thomas Edson. 4) Potência é o produto de uma força pelo deslocamento de um corpo. 5) A unidade de trabalho no Sistema Internacional de Medidas é o joule. 6) O rendimento térmico de uma máquina é igual ou maior que 100%. 7) A combustão é uma reação química com desprendimento de luz e de calor. 8) O ar atmosférico contém mais oxigênio do que nitrogênio. 9) A turbina a vapor é um exemplo de máquina de combustão externa. 10) Em um motor de 2 tempos o termo lavagem significa a injeção de água no interior do cilindro. II) Preencha as lacunas corretamente: 1) Nos motores de opostos há dois cilindros para cada êmbolo. 2) Quando o êmbolo de um motor de 4 tempos se desloca do PMI para o PMS, ou está em fase de ou em fase de descarga. 21 MAQ

22 3) Um motor de cilindros em V possui duas de cilindros formando um ângulo de 45 o, 60 o ou 90 o. 4) O óleo Diesel e a gasolina possuem energia. 5) A energia que nos chega do sol é. 6) O motor de dois tempos perde combustível durante a lavagem. 7) Nos motores de combustão interna o tempo de trabalho útil é o de. 8) Os motores do ciclo são os mais utilizados na propulsão de navios mercantes. 9) O motor do ciclo Otto e a turbina a gás são exemplos de máquinas de combustão. 10) O motor necessita de uma centelha para inflamar a mistura de ar e combustível. III) Marque a única opção correta em cada questão: 1) A ordem correta das fases de um motor de 4 tempos é: a) descarga, lavagem, carga, admissão e expansão b) aspiração, compressão, descarga, expansão e combustão c) compressão, combustão, descarga e expansão e lavagem d) aspiração, compressão, combustão e expansão e descarga 2) Relativamente ao eixo de manivelas, o motor de 2 tempos realiza um ciclo : a) a cada rotação b) a cada duas rotações c) a cada três rotações d) a cada quatro rotações 3) Um motor é considerado de média rotação quando desenvolve: a) menos de 200 rpm b) mais de 200 e menos de 350 rpm c) entre 350 rpm e 1000 rpm e) acima de 1000 rpm 4) Nos motores de cilindros em V o ângulo entre as duas bancadas de cilindros é: a) menor que 20 o b) maior que 44 o e menor que 91 o c) igual a 25 o d) maior que 91 o e menor que 150 o 22 5) Quando o êmbolo do motor se move do PMI para o PMS ocorre: a) lavagem ou admissão b) admissão ou descarga c) expansão ou admissão d) compressão ou descarga

23 2 Motores empregados na propulsão de embarcações 2.1 Principais componentes do motor Um motor Diesel é constituído por um grande número de peças fixas e móveis. Nesta unidade de ensino, você vai identificar esses componentes principais, conhecer suas particularidades e saber da finalidade de cada componente. Começaremos pelos principais componentes fixos que são: bloco, cabeçote e cárter. Bloco - é a maior peça fixa do motor. É normalmente construído com uma liga especial de ferro fundido. Normalmente os blocos dos motores contêm: os orifícios dos cilindros e câmaras para água de resfriamento. O bloco é uma peça inteiriça nos motores de pequeno porte, sendo construído em duas ou mais seções nos motores de grande porte. Nesse caso, as seções são ligadas por meio de parafusos. Para evitar o desgaste do bloco, os cilindros recebem camisas do tipo seca ou molhada. Conforme o caso, essas camisas são introduzidas nos cilindros de maneira que a água de resfriamento entre em contato com elas ou não. A figura abaixo dá uma idéia do que acabamos de explicar. a b d c O bloco é normalmente construído com uma liga especial de ferro fundido e possui recessos para a instalação do eixo de manivelas. 23 MAQ

24 Cabeçote - Também chamado cabeça ou culatra, é a peça que fecha o cilindro e que, juntamente com a face superior do êmbolo forma a câmara de combustão. O cabeçote é fixado ao bloco por meio de parafusos, colocando-se entre os dois uma junta que nos motores de pequeno porte é feita de e material metálico nas partes mais sujeitas a pressão. Nos motores de pequeno porte é construido em uma ou duas seções, sendo que nos de médio e grande porte é individual, ou seja, um para cada cilindro. No cabeçote são instaladas as válvulas de aspiração e / ou descarga, os balancins, e os injetores de combustível, etc. Assim como o bloco de cilindros, os cabeçotes dos motores possuem espaços ocos para a circulação da água de resfriamento. Cárter - É um depósito com a forma aproximada de uma banheira e destinado a armazenar o óleo lubrificante do motor. É aparafusado à parte inferior do bloco, mediante a inserção de uma junta de material macio como cortiça, papelão, etc. Nos motores de pequeno porte é normalmente construído com uma liga de alumínio sendo que nos de médio e grande porte costumam ser de aço fundido ou forjado. Os principais componentes móveis de um motor de pequeno porte são: êmbolo ou pistão, conectora ou biela e eixo de manivelas ou virabrequim e o volante. 24 Êmbolo - é a peça do motor que se desloca alternativamente no interior do cilindro, recebendo diretamente o impulso dos gases da combustão. É durante o seu movimento alternado que se verifica a transformação da energia térmica da queima do combustível em energia mecânica transmitida ao eixo de manivelas pela conectora. Os êmbolos dos motores de pequeno porte são normalmente inteiriços e confeccionados com uma liga de alumínio e silício. Nos de grande porte a coroa é construída separadamente em aço fundido, e parafusada ao restante do corpo do êmbolo. Observe na figura que na sua parte mais alta ( coroa ), estão situadas as canaletas ( escatéis ), que servem para alojar os anéis de segmento de compressão e de raspa de óleo.. Na parte intermediária,

25 denominada corpo, fica o alojamento do pino do êmbolo; a parte que fica abaixo do corpo chama-se saia. A figura mostra um êmbolo de um motor Diesel de 4 tempos com cabeça (1), anéis de compressão (2), anel raspa (3), pino (4), trava ou retém (5) e saia (6). Os anéis de segmento garantem a vedação dos gases entre o êmbolo e as paredes do cilindro, permitindo também o escoamento de parte do calor do êmbolo para as mesmas. Os anéis raspadores de óleo espalham o lubrificante pelas paredes do cilindro, removendo o excesso. Nos motores de pequeno e de médio porte o êmbolo articula diretamente em uma das extremidades da conectora, por meio do pino do êmbolo. O pino do êmbolo precisa ser bastante resistente, para suportar os impactos que sofre, principalmente ao transmitir a força dos gases da combustão sobre o êmbolo para o eixo de manivelas, através da conectora. É comum sua fabricação em aço ao cromo cementado. Depois de sua instalação no êmbolo, ele não se desloca axialmente por causa da ação das travas ou reténs do pino. Nos motores de grande porte o êmbolo não se liga diretamente à biela e sim a uma haste. Pela sua outra extremidade, essa haste do êmbolo é fixada a uma cruzeta. É no pino dessa cruzerta que articula o pé da conectora, como mostra a figura que é um modelo da Gotaverkens. A cruzeta trabalha deslizando em duas peças guias fixadas à estrutura do motor denominadas paralelos da cruzeta. Essas peças garantem o movimento da haste do êmbolo sem sair da linha de centro do cilindro. Portanto, a haste do êmbolo não se movimenta com obliquidade como faz a conectora. Conectora ou Biela - é a peça do motor cuja função é transmitir o movimento do êmbolo ao eixo de manivelas, imprimindo-lhe um movimento rotativo. É normalmente construída de aço forjado. 25 MAQ

26 Costuma-se dividir a conectora em três partes : pé, corpo e cabeça. O pé da conectora é a parte onde é instalado o mancal tipo bucha, destinado a receber o pino do êmbolo; o corpo vem logo em seguida, e a cabeça é a parte onde fica o mancal bi-partido que articula no eixo de manivelas. A figura mostra uma conectora instalada em um êmbolo. O mancal do pé da conectora é inteiriço, sendo a bucha confeccionada com aço revestido com chumbo. O mancal da cabeça é formado por duas metades semi-circulares, denominadas casquilhos, que são revestidas com material antifricção nas partes que ficam em contato com o eixo de manivelas. A figura mostra as diferentes camadas aumentadas por uma lupa. 1. casquilho 2. corpo de aço 3. liga de bronze e chumbo 4. chumbo 5. estanho 26

27 Eixo de manivelas - é a peça encarregada de transformar, com o auxílio da conectora, o movimento alternado do êmbolo em rotativo. Sua construção requer técnica apurada, sendo forjado, usinado, e balanceado tanto estática quanto dinâmicamente. É o componente de maior comprimento do motor. O eixo de manivelas, também conhecido como virabrequim, ou árvore de manivelas, é o elemento que transmite a potência do motor ao seu utilizador. É normalmente forjado em liga de aço, sendo o componente móvel de maior custo do motor. O eixo de manivelas trabalha nos mancais fixos, os quais são dotados de casquilhos substituíveis, construídos da mesma forma que os do mancal móvel da cabeça da conectora que acabamos de estudar. Esses casquilhos, também chamados de bronzinas, são lubrificados sob pressão. A figura mostra um eixo de manivelas e a nomenclatura de suas partes. Conforme indicado na figura abaixo, as partes do eixo de manivelas são: 1) engrenagem ou pinhão - instalada na extremidade do eixo, destina-se a transmitir movimento ao eixo de cames, normalmente por meio de um trem de engrenagens; 2) contrapesos - prolongamentos dos braços de manivela que servem para dar suavidade; 3) braços de manivela ou cambotas - partes do eixo que ligam os pinos fixos e móveis; 4) munhões - partes do eixo que trabalham nos mancais fixos; 5) canais de lubrificação - canais abertos no eixo para permitir o fluxo do óleolubrificante dos mancais fixos para os móveis; 6) curvas de reforço - partes curvas nas junções dos munhões e moentes com as cambotas; 7) moentes- partes do eixo onde articulas os mancais das cabeças das conectoras; e 8) flange - extreminade em forma de disco onde é fixado o volante. 27 MAQ

28 Volante - é um disco de grande peso, normalmente fixado a uma das extremidades do eixo de manivelas. Sua finalidade é armazenar uma parte da energia mecânica produzida no motor durante o tempo de trabalho útil ( expansão ), para vencer a resistência dos tempos não motrizes, principalmente o de compressão. É normalmente uma peça inteiriça nos motores pequenos, podendo ser construído em duas metades nos de grande porte. A sua fixação ao eixo de manivelas é feita por meio de chaveta e parafuso (s). O volante pode possuir ou não uma coroa dentada denominada cremalheira do volante. Nos motores de pequeno porte a cremalheira serve para permitir o engraze do pinhão de um motor de arranque, e nos motores de grande porte serve para o engraze do pinhão do mecanismo da catraca, que é um dispositivo acionado por motor elétrico utilizado para girar lentamente o MCP ( motor de combustão principal ), nos casos de inspeção, regulagem ou reparos no mesmo. A figura abaixo ilustra o que explicamos. Mecanismo de distribuição - Além dos componentes já estudados aqui, há outros de grande importância para o motor e que fazem parte do chamado mecanismo de distribuição. A finalidade do mecanismo de distribuição é fazer com que cada fase do ciclo de funcionamento do motor ocorra rigorosamente no seu devido tempo. Por exemplo, se o motor estiver realizando a fase de compressão, é claro que tanto a válvula de admissão quanto a de descarga devem estar fechadas. Da mesma maneira, no instante da injeção do combustível no cilindro, as referidas válvulas não podem estar abertas pois, se assim acontecesse, o combustível não poderia inflamar. Esses exemplos, apesar de grosseiros, servem para você entender, de imediato, que as peças que fazem parte do mecanismo de distribuição do motor devem trabalhar de forma sincronizada, e que qualquer desvio nessa sincronização pode fazer com que o motor trabalhe mal, ou nem sequer consiga funcionar. Quando isso acontece dizemos que o motor está fora de ponto. 28 A princípio, você poderia pensar que, no caso dos motores Diesel, o conceito de distribuição envolve apenas a abertura e o fechamento das válvulas de aspiração e descarga e a injeção do combustível. Na realidade, o conceito de distribuição torna-se muito mais amplo quando se trata, por exemplo, de um motor marítimo de grande porte que, além de ser reversível (gira nos dois sentidos), tem arranque a ar comprimido. Essas particularidades, entretanto, serão estudadas mais adiante.

29 Por agora vamos fazer um estudo básico da distribuição, atentando para o arranjo simplificado da figura abaixo. 1. pistão ou êmbolo 2. biela ou conectora 3. eixo de manivelas ou virabrequim 4. engrenagem do eixo de manivelas 5. eixo de comando de válvulas 6. engrenagem do eixo de comando 7. tuchos 8. varetas 9. eixo dos balancins 10. balancins 11. válvulas de admissão e descarga 29 MAQ

30 A uma simples olhada, você percebe que se trata do mecanismo de um motor de 4 tempos, uma vez que existe uma válvula de admissão e uma válvula de descarga (11) na cabeça do cilindro. Além do mais, a engrenagem (4) do eixo de manivelas (3), tem a metade do número de dentes da engrenagem (6) do eixo de cames (5). Repare que as cames do mesmo eixo transmitem movimento aos tuchos (7), que por sua vez transmitem movimento às hastes ou varetas (8). Estas hastes acionam os balancins (10), para abrir as válvulas de aspiração e de descarga (11), cada uma no seu devido tempo. Repare que os balancins articulam no eixo 9, o qual é fixado num suporte que não aparece na figura, mas poderá ser visto mais adiante. Vejamos agora algumas particularidades dos componentes na figura abaixo: Engrenagem ou pinhão do eixo de manivelas é fixada na extremidade do eixo de manivelas (3), com a finalidade de transmitir o movimento de rotação do mesmo ao eixo de cames (5), por meio da sua engrenagem (4). Engrenagem ou pinhão do eixo de cames é fixada na extremidade do eixo de cames (5), com a finalidade de receber o movimento rotativo do eixo de manivelas (3), por meio da engrenagem (6), e transmiti-lo ao eixo de cames propriamente dito. Nos motores de 4 tempos, possui o dobro do número de dentes da engrenagem do eixo de manivelas. Já no caso dos motores de 2 tempos, possui o mesmo número de dentes da engrenagem do referido eixo. Eixo de cames - é uma peça dotada de cames ( excêntricos ), com a finalidade de acionar as válvulas de aspiração e de descarga do motor por meio do tucho (7), da vareta (8) e do balancim (10). Mais tarde, veremos que esse eixo pode possuir outra came, normalmente posicionada entre as duas da figura, com o propósito de acionar a bomba injetora individual de cada cilindro, como ocorre nos motores de médio e de grande porte. Tuchos - são peças que trabalham em contato com as cames, transmitindo o movimento das mesmas às varetas (8). Nos motores de médio e de grande porte, costumam possuir rodetes para reduzir o atrito com a came. Varetas - é a peça que trabalha com uma de suas extremidades em contato com o tucho e a outra em contato com uma das extremidades do balancim. A vareta transmite ao balancim o movimento alternado produzido pela came, devido ao seu formato excêntrico. Balacim - é uma peça que, articulando no eixo (9), fixo ao seu suporte, recebe o movimento da vareta e o transfere à válvula de admissão ou de descarga. O balancim possui em uma de suas extremidades um parafuso com porca para permitir o ajuste da folga entre a sua outra extremidade e o topo da haste da válvula, quando a mesma encontrase totalmente fechada. Essa folga visa prevenir a válvula contra os efeitos da dilatação térmica causada pelo calor dos gases da combustão. Se não houvesse essa folga, a dilatação linear da sua haste não deixaria que ela fechasse completamente, chegando inclusive a impedir o funcionamento do motor por falta de compressão suficiente. 30 Valvula de admissão - é a peça que serve de porta de entrada do ar (no cilindro do motor Diesel), ou da mistura ar+combustível (no cilindro do motor Otto). Para permitir um bom enchimento do cilindro, normalmente ela se apresenta com o diâmetro externo do seu disco maior do que o da válvula de descarga. A sua haste trabalha dentro de uma guia, geralmente substituível.

31 Válvula de descarga - é a peça que serve de porta de saída dos gases da combustão do interior do cilindro do motor. A exemplo da válvula de admissão, é construída em aço especial e sua haste trabalha em uma guia, normalmente substituível. Apresenta normalmente um disco com diâmetro externo menor do que o da válvula de admissão. Isso é possível porque a velocidade de escoamento dos gases da combustão através dela é relativamente grande, devido à razoável pressão ainda existente nos mesmos por ocasião da sua abertura. Estando mais sujeita ao calor dos gases da combustão do que a válvula de admissão, a folga entre o topo de sua haste e a extremidade do balancim, é normalmente maior do que a da válvula de admissão. Entenda agora que, quando qualquer uma das válvulas está fechada, o seu respectivo tucho está trabalhando na parte do círculo base que gerou a came. Quando ela está em processo de abertura ou fechamento, é sinal de que a parte excêntrica da came é que está atuando nos tuchos. Algo importante a considerar no funcionamento de ambas as válvulas, é que cada uma delas, no seu devido tempo, é aberta pela ação do balancim a partir do movimento da came; já o fechamento é feito pela ação de sua(s) mola(s), enquanto vai cessando a ação do balancim sobre o topo da sua haste. A figura abaixo mostra alguns dos componentes do mecanismo da distribuição de um motor Perkins. 1. eixo de cames 2. pinhão 3. tuchos 4. varetas 5. balancins 6. eixo dos balancins 7. suporte do eixo dos balancins 31 MAQ

32 Tipos de transmissão Você já viu que a transmissão do movimento do eixo de manivelas ao eixo de cames pode ser feita por engrenagens. Agora você precisa saber que, além da transmissão por engrenagens, existem ainda a transmissão por correia dentada (a), a transmissão por corrente (b) e a transmissão mista (c). A transmissão por correia é particularmente utilizada em motores de pequeno porte, como os de automóveis. Veja na figura os três tipos de transmissão de que tratamos. a b c É importante saber que existem marcas de referência nas engrenagens ou pinhões do mecanismo de transmissão. Durante a montagem do motor essas marcas devem ser rigorosamente observadas, para que o motor não fique fora de ponto, podendo funcionar muito mal ou, algumas vezes, nem sequer entrar em funcionamento. Você também precisa saber que, dificilmente aparecem apenas duas engrenagens ou pinhões no mecanismo de distribuição. É comum aparecerem os chamados trens de engrenagens (mais de duas), como mostrado nas transmissões por engrenagens e por corrente. Observe também as marcas de referência para a montagem correta dos pinhões. 2.2 Sintomas de mau funcionamento dos motores 32 Um condutor de motores Diesel experiente é capaz de perceber, com relativa facilidade, a maioria dos sintomas de anormalidades no funcionamento do motor. Essa experiência, é claro, só se adquire com freqüentes leituras dos manuais de instrução e anos de serviço na condução e manutenção dessas máquinas. A lista de defeitos é normalmente muito extensa, e não é nosso propósito tornar este módulo muito volumoso.

33 Entretanto, apresentaremos aqui alguns sintomas e suas causas, lembrando que todos os manuais de motores trazem uma ampla relação dos mesmos. Faz parte das normas da condução a leitura regular desses manuais. Ruídos anormais em marcha lenta Causas: a) Deficiências nas válvulas de admissão e/ou descarga, devidas a: guia de válvula folgada, mola de válvula partida, guia do tucho folgada, ou regulagem excessiva da folga. b) Dentes das engrenagens de distribuição partidos, ou chavetas aliviadas. Batidas fortes em marcha lenta Causas: a) Mancais fixos ou móveis muito gastos b) Pino do êmbolo ou alojamento no êmbolo muito gasto. c) Mancais do eixo de cames ou de algum eixo auxiliar gastos radial ou axialmente. d) Mancais dos balancins gastos. e) Dentes de engrenagens de transmissão partidos. f) Êmbolo com folga exagerada, deformado ou partido. g) Pino do êmbolo aliviado Detonação em um ou mais cilindros Causas: a) Má combustão devida a: combustível com número de cetano muito baixo, orifícios das válvulas de injeção parcialmente obstruídos, falta de estanqueidade na válvula de injeção, devida à má vedação da válvula de agulha. b) Câmara de combustão com resíduos carbonosos devido a: filtro de ar obstruído, impurezas no combustível, má pulverização, carbonização do óleo de lubrificação, formação de gotas nos orifícios do pulverizador. c) Motor em sobrecarga devido a: regulador atuando inadequadamente ou avanço exagerado do ponto de injeção. Fumaça azul na descarga Causas: a) Queima de óleo lubrificante devida ao nível de óleo no cárter muito alto. b) Nível de óleo no filtro de ar muito alto. c) Tela de aspiração do ar de lavagem suja. Fumaça branca na descarga Causas: a) filtro de combustível sujo. b) Ar ou água no sistema de combustível. c) Água na câmara de combustão. d) Água na tubulação de descarga ou silencioso. e) Pulverização deficiente do óleo combustível 33 MAQ

34 Fumaça negra na descarga Causas: a) Carga excessiva. b) Baixa compressão c) Injetor de combustível pulverizando mal. d) Injeção atrasada. e) Bomba injetora mal regulada. f) Filtro de ar sujo. g) Turboalimentador deficiente. Atenção Para facilitar a consulta e reduzir o número de páginas do manual, alguns fabricantes apresentam sua lista de problemas e correções de forma compactada, como mostrado abaixo, na lista extraída do manual de oficina dos motores Agrale modelos M73-80,85,90,93,790 e V22. Diagnóstico de falhas Sintomas: a) baixa rotação de partida b) motor não pega c) partida difícil d) palta de combustão e) consumo excessivo de combustível f) fumaça preta no escape g) fumaça branca no escape (azul) h) pressão do Óleo baixa i) batidas j) funcionamento irregular k) vibração l) pressão do Óleo alta m) superaquecimento n) pressão interna excessiva o) compressão baixa p) paradas, etc. q) motor dispara r) falta de potência Defeitos: bateria com carga insuficiente 2. conexões elétricas mal-feitas ou soltas 3. motor de partida defeituoso 4. óleo lubrificante de viscosidade incorreta 5. baixa rotação de partida 6. tanque de combustível vazio 7. puxar o BAP 8. tubo de retorno de combustível entupido

35 9. bomba alimentadora defeituosa 10. filtro de combustível bloqueado 11. filtro de ar muito sujo 12.ar no sistema de combustível 13. bomba injetora defeituosa 14. injetores defeituosos 15. distribuição de peças incorretas 16. compressão baixa 17. respiro do tanque bloqueado 18. combustível de tipo ou grau incorreto 19. bomba injetora mal montada 20. tubo de escape bloqueado 21. vazamento pela junta do cabeçote 22. superaquecimento 23. funcionamento frio 24. folga de válvulas incorretas 25. válvulas presas 26. tubos de injeção incorretos 27. camisas gastas 28. válvulas sedes picadas 29. anéis de segmento quebrados ou presos 30. hastes das válvulas e guias gastas 31. filtro de ar abastecido com Óleo de incorreta ou acima do nível 32. mancais gastos ou danificados 33. quantidade insuficiente de Óleo no cárter 34. bomba do Óleo com desgaste excessivo 35. válvula de alívio engripada aberta 36. válvula de alívio engripada fechada 37. mola da válvula de alívio quebrada 38. tubulação de sucção defeituosa ou entupida 39. filtro de ar bloqueado 40. engripamento ou quebra do êmbolo 41. altura incorreta da câmara de combustão 42. suporte do motor ou coxins defeituosos 43. carcaça do volante ou volante desalinhados ou desbalanceado 44. restrição na passagem de ar 45. obstrução da área de entrada do ar 46. tubo de respiro 47. tela do cárter bloqueada 48. mola de válvulas quebrada 49. curso útil desregulado 50. motor trabalhou com sobrecarga. Causas prováveis: a) 1, 2, 3, 4 b) 5, 6, 8, 9,10,12,13, 14,15,16,18, 27, 28, 29. c) 5,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18, 20, 25, 27, 28, 29. d) 8, 9,10,12,13,14,15,16, 21, 22,24, 25, 26, 28. e) 11,13,14,15,16,18, 20, 21, 24, 25,27, 28, 29, 49. f) 11,13,14,15,16,18, 20, 21, 23, 24,25, 27, 28, 29, MAQ

36 g) 4,15,16, 21, 23, 27, 29, 30, 31, 40. h) 4, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 47. ii) 9,14,15,18, 22, 24, 25, 27, 29, 31,32, 40, 41, 48. j) 8, 9,10,11,12,13,14,16,17, 22,24, 25, 26, 29, 31, 40, 48. k) 13,14,16, 21, 22, 25, 26, 29, 40, 42, 43. l) 4, 36. m) 11,13,14,15, 20, 21, 40, 44, 45, 50. n) 21, 27, 29, 30, 40, 46. o) 11,15, 21, 24, 25, 27, 28, 29, 30, 41, 48. p) 10,11,12. q) 31. r) 8, 9,10,11,12,13, 14,15,16,17, Providências básicas para colocar o motor em funcionamento Sabemos que cada motor tem suas particularidades, mas certamente as providências aqui recomendadas para a partida aplicam-se à maioria das instalações marítimas de pequeno porte: A preparação da máquina deve ser feita com bastante antecedência, principalmente quando se trata de um motor que esteve parado por muito tempo. As providências tomadas antes da partida são as seguintes: a) verificar se existe a bordo quantidades suficientes de óleo combustível, óleo lubrificante e água potável para a viagem. Deve ser considerada uma quantidade de reserva para casos de emergência como, mau tempo, derrames inesperados, prestação de socorro no mar; etc. b) verificar os níveis de óleo lubrificante no cárter, nos mancais de escora e nos de sustentação do eixo propulsor e completá-los se necessário; c) encher o tanque de serviço do motor com óleo combustível; d) folgar um pouco o engaxetamento da bucha do eixo propulsor; e) verificar a carga da bateria do motor elétrico de partida e carregá-la se houver necessidade. f) abrir a válvula de fundo, as intermediárias e a de descarga no costado, pertencentes ao sistema de resfriamento do motor; g) se possível, fazer uma pré-lubrificação no motor; h) limpar ralos e filtros; i) limpar os filtros de óleo combustível e óleo lubrificante; 36 j) expurgar o ar das bombas, se necessário;

37 k) girar o eixo de manivelas do motor por meio de uma alavanca para verificar se ele pode girar livremente. Se for constatada alguma dificuldade, a causa deve ser eliminada. Após essas providências poderá ser dada a partida. Com o motor em funcionamento, o condutor deverá fazer observações periódicas, anotando tudo que for interessante. De hora em hora, o condutor deverá registrar no caderno de anotações os valores de pressão e temperatura das variáveis dos sistemas e a ocorrência de eventuais vazamentos e outras informações que possam indicar o estado de funcionamento do motor. Além disso, devem ser registrados todos os serviços de manutenção que forem sendo realizados na instalação de máquinas. Exercícios Marque a única alternativa correta em cada questão: 1) São ambos componentes fixos do motor: a) bloco e cabeçote b) bloco e eixo de manivelas c) cabeçote e conectora d) eixo de cames e cabeçote 2) É a peça do motor de 4 tempos onde são instaladas as válvulas de admissão e de descarga e o injetor de combustível: a) bloco b) cárter c) cabeçote d) coletor de descarga 3) Serve para armazenar o óleo lubrificante do motor: a) tanque de sobras b) tanque de expansão c) bloco de cilindros d) cárter 4) Os anéis de segmento são instalados no: a) cárter b) bloco c) êmbolo d) eixo de cames 5) A conectora divide-se em: a) cabeça, corpo e membros b) pé, corpo e cabeça c) coroa, corpo e pé d) corpo, cabeça e saia 37 MAQ

38 6) Nos motores de pequeno porte a conectora articula no: a) pino do êmbolo b) pino da cruzeta c) eixo do balancim d) eixo de cames 7) Os casquilhos dos mancais fixos e móveis são também denominados de: a) capas b) coberturas c) membranas d) bronzinas 8) Faz parte do eixo de manivelas: a) canais de óleo combustível b) cremalheira c) cambota d) volante 9) É a parte do eixo de manivelas que transmite o seu movimento ao eixo de cames com ou sem auxílio de uma engrenagem intermediária: a) flange b) moente c) pinhão d) cambota 10) É um disco pesado que armazena parte da energia do tempo de expansão: a) volante b) eixo de cames c) balancim d) válvula de descarga 11) Tem por finalidade fazer com que as fases do ciclo do motor ocorram no seu devido tempo: a) regulador de velocidade b) mecanismo de distribuição c) dispositivo de sobrevelocidade d) conjunto dos balancins 12) Se o pinhão do eixo de manivelas de um motor de 4 tempos possui 22 dentes, o do eixo de cames possui: a) 22 b) 44 c) 88 d) ) É uma causa de batida forte em marcha lenta: a) mancais fixos com pouca folga b) injetor pulverizando mal c) pino do êmbolo aliviado d) obstrução no filtro de óleo lubrificante

39 14) Fumaça branca na descarga pode ser causada por: a) água na câmara de combustão b) nível de óleo combustível alto no tanque c) motor em sobrecarga d) válvula de admissão presa 15) Fumaça negra na descarga pode ter como causa: a) baixa pressão da água de resfriamento b) nível alto de lubrificante no cárter c) água no óleo combustível d) baixa compressão nos cilindros II Responda as seguintes perguntas: 1) Em qual peça móvel do motor é fixado o volante? 2) Quais são os três tipos de transmissão utilizados no mecanismo de transmissão dos motores de combustão? 3) Quantos giros completos efetua o eixo de cames de um motor de dois tempos para realizar 50 ciclos completos em cada um dos seus cilindros? 4) Quais são os tipos de camisas utilizadas nos cilindros dos motores? 5) Qual a peça fixa mais pesada e mais volumosa do motor? 39 MAQ

40 3 Sistemas dos motores propulsão Nas unidades anteriores você adquiriu importantes conhecimentos sobre os motores Diesel. Entretanto, ainda há muito que aprender, certo? Você precisa saber, por exemplo, que um motor não pode funcionar, e continuar funcionando por muito tempo sem a ajuda dos seus. Entre os sistemas do motor encontram-se: o de lubrificação, o de resfriamento, o de combustível, o de alimentação de ar, o de partida e o de descarga de gases,. Não vamos nos preocupar ainda com a definição de todos esses sistemas, porque cada um deles será estudado no momento apropriado. 3.1 Sistema de lubrificação Os motores térmicos, e em particular os Diesel apresentam, pela sua própria natureza, problemas de lubrificação difíceis de serem equacionados, levando-se em conta os seguintes fatores: a) motor desenvolve elevadas temperaturas durante a combustão. b) as pressões exercidas pelo ar comprimido no final da compressão são muito elevadas. c) não há como evitar-se a formação de fuligem e outras matérias carbonáceas oriundas da combustão. d) o motor consome combustíveis com teores de enxofre relativamente superiores aos utilizados nos motores de explosão. Por causa desses problemas, os engenheiros especializados em lubrificação sempre se preocuparam com a obtenção de lubrificantes com propriedades adequadas a cada tipo de aplicação. Um motor marítimo de grande porte, por exemplo, utiliza vários tipos de óleos lubrificantes, podendo ser um armazenado no poceto para o sistema de lubrificação principal, um para o eixo de cames, outro para as camisas dos cilindros, um para o turbocompressor, outro para o regulador de velocidade, etc. É claro que isso acontece porque procura-se obter os melhores resultados possíveis utilizando-se lubrificantes com propriedades específicas para cada tipo de trabalho. Finalidade do sistema de lubrificação A principal finalidade do sistema de lubrificação do motor é reduzir o atrito entre as peças que trabalham com movimento relativo. Isto é conseguido mediante o estabelecimento de um fluxo contínuo de lubrificante entre essas peças. Ocorre, entretanto, que além de desempenhar sua função principal, o lubrificante acaba realizando funções secundárias de particular importância para o motor. 40 Entre as funções secundárias desempenhadas pelo lubrificante do motor Diesel destacamos: a) resfriamento b) vedação c) limpeza d) amortecimento de choques e) proteção contra ataques químicos.

41 a) O resfriamento ocorre porque, enquanto lubrifica, o óleo absorve parte do calor gerado pelo atrito entre as peças do motor e o transfere para o exterior em um trocador de calor denominado resfriador de óleo lubrificante. Por outro lado, em alguns motores de grande porte uma ramificação do sistema de lubrificação é utilizada para circular o óleo nos espaços ocos existentes nas coroas dos êmbolos, com o propósito de remover dos mesmos o excesso de calor oriundo da combustão. Isto é feito com o auxílio de tubos telescópicos, que serão estudados num outro momento por entendermos que o assunto tem mais afinidade com o sistema de resfriamento do motor. b) No que diz respeito à vedação, a película de óleo lubrificante entre os anéis de segmento e as paredes dos cilindros intensificam a vedação do ar e dos gases, principalmente nas fases de compressão, combustão e expansão, nas quais a pressão no interior do cilindro é bastante elevada. c) Com relação à limpeza, o lubrificante circulando no sistema deve ser capaz de desagregar e arrastar consigo as impurezas que se formam no mesmo, principalmente as oriundas dos resíduos da combustão. Essa limpeza deve-se a uma propriedade do óleo denominada detergência, que é da maior importância, pois as impurezas podem obstruir parcial ou totalmente, tubos, galerias e orifícios de passagem do lubrificante. d) A função de amortecer choques deve-se ao fato de que a película de óleo em determinados mancais, como por exemplo o da conectora, sofre cargas muito elevadas, principalmente no instante da combustão. O lubrificante deverá, por suas propriedades de resistência de película, suportar esses aumentos de carga e de pressão, de maneira a impedir o contato metálico entre as telhas dos mancais e o eixo. e) A película de óleo lubrificante deve ainda proteger contra os ataques químicos todas as superfícies com as quais entra em contato. Composição básica do sistema de lubrificação O sistema de lubrificação do motor Diesel é constituído basicamente pelos seguintes elementos: a) reservatório de óleo lubrificante b) ralo c) bomba d) filtro e) resfriador a) O reservatório de óleo lubrificante pode ser o cárter que você conheceu na unidade anterior, ou um tanque abaixo do mesmo e com ele comunicado, denominado poceto. Naturalmente, quando há poceto na instalação o cárter é do tipo seco. É o caso típico dos motores Diesel de grande porte. Não havendo poceto, o cárter é do tipo alagado ou úmido, como é o caso dos motores de pequeno porte. b) O ralo é um protetor de chapa multiperfurada instalado na extremidade do tubo de sucção da bomba, com o propósito de impedir que corpos estranhos como trapo, estopa e outros, por vezes esquecidos nos reservatórios após uma limpeza, penetrem no corpo da mesma, comprometendo o seu funcionamento. 41 MAQ

42 e cárter b a c c) A bomba do sistema tem por finalidade manter o lubrificante sob pressão circulando no sistema. Ela aspira o óleo do cárter ou do poceto (a) através de um ralo (b) e o envia aos pontos do motor onde a lubrificação se faz necessária. Pode ser acionada pelo próprio motor, como no caso do de pequeno porte, ou por motor elétrico, quando se trata de motores de médio e de grande porte. É daí que vem a idéia de bombas dependentes e independentes do funcionamento do motor. O tipo de bomba mais empregado nos sistemas de lubrificação forçada é o de engrenagens mostrado na figura. Nesse tipo, o líquido é conduzido entre os dentes das engrenagens e a carcaça da bomba. No caso da figura, a engrenagem de cima gira no sentido anti-horário e a de baixo gira no sentido horário. Uma dessas engrenagens recebe o movimento do seu acionador (engrenagem acionada), fazendo girar a outra em sentido contrário (engrenagem conduzida). A bomba dispõe de uma válvula reguladora de pressão que permite manter constante a pressão do óleo no sistema. Em caso de elevação excessiva da pressão, a válvula abre, comunicando a descarga com a admissão da bomba ou com o cárter e mantendo a pressão desejada no sistema. A figuras A e B mostram claramente como isso ocorre. 42 d) O filtro de óleo lubrificante tem por finalidade reter as impurezas sólidas menores que conseguem passar pelo ralo, garantindo o fornecimento de uma película de óleo isenta de impurezas entre as peças a lubrificar. O filtro de O.L. é do tipo descartável nos motores de pequeno porte, devendo ser substituído após determinado tempo de funcionamento previsto no manual do fabricante, ou sempre que se suspeitar que o mesmo encontra-se incapacitado de realizar satisfatoriamente a sua função.

43 A figura mostra um tipo de filtro utilizado em motores de pequeno porte. É muito comum encontrarmos nos filtros dos motores de pequeno porte uma válvula de alívio que permite ao lubrificante passar por fora do elemento filtrante, sempre que a pressão excede a um determinado valor. Isso acontece quando o fluido está muito viscoso (por causa do frio), ou quando o elemento do filtro encontra-se muito sujo. Assim, a válvula de alívio atua como uma proteção para o motor, pois evita uma queda de pressão no sistema provocada pela redução do fluxo de óleo. Com pouco lubrificante, o atrito entre as peças aumenta, a temperatura sobe, o lubrificante superaquece, a viscosidade cai excessivamente e o material das peças funde, principalmente o dos metais macios utilizados no revestimento das telhas dos mancais fixos e móveis. As figuras ilustram o que acabamos de expor. filtro limpo filtro sujo e) o resfriador de óleo lubrificante tem por finalidade remover o excesso de calor absorvido pelo óleo na sua função de reduzir o atrito entre as peças. O resfriador pode ser circulado por ar ou por água, conforme o tipo de motor. A bordo dos navios são resfriados por água e podem ser do tipo de feixe tubular ou de placas. Quando se trata de um resfriador do tipo de feixe tubular retos ou em U como o da figura ao lado, a água salgada passa pelo interior dos tubos, sendo estes envolvidos pelo lubrificante. A pressão da água salgada deve ser um pouco superior à do lubrificante, para que em caso de furo nos tubos a água salgada não contamine o óleo do sistema, que em alguns navios de médio e de grande porte é da ordem de alguns milhares de litros. 43 MAQ

44 Atenção Ao menor sinal de perda de lubrificante, deve-se imediatamente procurar por pontos de fuga no sistema. Quaisquer vazamentos devem ser imediatamente sanados. A figura mostra um sistema completo de lubrificação forçada utilizado no motor MWM-DT-232-VP. Observe com muita calma e redobrada atenção os vários dispositivos de segurança e controle cárter 2. bomba de óleo lubrificante 3. bomba de óleo de arrefecimento do êmbolo 4. resfriador de óleo lubrificante 5. válvula termostática (desvio do resfriador) 6. filtro de óleo lubrificante 7. linha de retorno para o cárter 8. eixo de manivelas 9. eixo de comando de válvulas 10. êmbolo 11. bico de arrefecimento 12. tucho 13. haste ou vareta 14. balancim 15. tubulação para a bomba injetora 16. turbocompressor 17. manômetro de óleo 18. retorno de óleo 19. admissão da água de resfriamento 20. saída da água de resfriamento 44

45 3.2 Manutenção da perfeita lubrificação do motor Para manter o sistema de lubrificação do motor nas condições ideais, devem ser tomadas as seguintes providências básicas: a) usar somente os lubrificantes recomendados pelo fabricante do motor. b) sondar o nível de óleo no cárter ou poceto a intervalos regulares e manter o nível dentro da faixa recomendada. c) manter os filtros de óleo limpos e com os elementos em bom estado; d) manter limpo o resfriador do sistema. e) verificar se o manômetro está corretamente aferido e conhecer os valores de pressão e temperatura recomendados pelo fabricante do motor. f) parar o motor em caso de queda da pressão e só recolocá-lo em funcionamento após sanar o problema. h) proceder leituras freqüentes nos termômetros e manômetros do sistema. i) manter o motor limpo para facilitar a identificação de vazamentos de lubrificante. j) eliminar todo e qualquer vazamento no sistema. l) se o resfriador for circulado por água do mar, manter limpo ralo da bomba de água salgada. 3.3 Sistema de resfriamento Quando um motor funciona, o combustível queimado na sua câmara de combustão desprende uma grande quantidade de calor. De todo esse calor, entretanto, apenas cerca de 40 a 45 % é convertido em trabalho mecânico no eixo de manivelas. O restante infelizmente é perdido nos gases de descarga, na água de resfriamento, por irradiação, etc. Finalidades do sistema de resfriamento O sistema de resfriamento do motor Diesel tem duas finalidades: a primeira é remover o excesso de calor das peças, e a segunda é resfriar o óleo lubrificante que, para desempenhar sua função principal, acaba absorvendo muito calor. Se o excesso desse calor não fosse removido do sistema, o lubrificante perderia certas propriedades e não conseguiria cumprir com a sua finalidade. Inicialmente, gostaríamos que você entendesse que o ideal seria que o motor não precisasse ser resfriado. Infelizmente isso não é possível. Você deve saber que a temperatura dos gases no interior da câmara de combustão de um motor moderno aproximase dos 2000 o C. Esta temperatura é superior à de fusão da maioria dos metais e ligas que você conhece. Esse fato, por si só, já explica claramente a necessidade do resfriamento dos motores. A remoção do excesso de calor das paredes dos cilindros, cabeçotes, êmbolos, injetores e do próprio óleo lubrificante, continua sendo indispensável para a continuidade do funcionamento do motor. Entretanto, o resfriamento não deve ser excessivo pois, quanto mais resfriamos um motor, mais diminuímos o seu rendimento térmico. 45 MAQ

46 Pincipais agentes resfriadores Os sistemas de resfriamento dos motores de pequeno porte utilizam normalmente somente ar, ou ar e água doce como agentes arrefecedores. Nos motores marítimos de médio e de grande porte, o usual é utilizar a água doce circulando no motor, sendo esta resfriada posteriormente por água do mar ou do rio, conforme a região em que o navio se encontra. Nos grandes motores marítimos de propulsão, não apenas a água, mas também o próprio óleo lubrificante do motor pode ser utilizado como agente arrefecedor dos êmbolos. Assim, podemos encontrar diferentes arranjos de sistemas de resfriamento, sendo que os mais comuns serão descritos a partir de agora Tipos de sistemas de resfriamento Os sistemas de resfriamento utilizados nos motores Diesel e de explosão podem ser divididos em diretos e indiretos. Entre os sistemas de resfriamento do tipo direto encontramos: o resfriamento por ar, que por sua vez pode utilizar a ventilação natural ou a ventilação forçada, e o resfriamento por água, que utiliza apenas a água do mar ou do rio. a) Resfriamento direto por ar Trata-se de um sistema pouco utilizado nos dias de hoje. Costuma aparecer em motores de motocicletas e pequenos veículos. O sistema pode apresentar-se de duas formas: com ventilação natural ou com ventilação forçada. Em qualquer das formas, os cilindros do motor são dotados de aletas para aumentar a superfície de contato com o ar. No sistema de resfriamento com ventilação natural, utilizado em alguns tipos de motocicletas, a eficiência do resfriamento depende fundamentalmente do deslocamento do veículo. No sistema de resfriamento por ar com ventilação forçada, uma ventoinha é instalada na extremidade do eixo de manivelas, forçando o ar por um conduto em direção às aletas dos cilindros. As figuras mostram os arranjos que acabamos de descrever. natural forçada b) Resfriamento direto por água 46 Foi o primeiro sistema de resfriamento por água utilizado nas embarcações. Tratase de um sistema rudimentar e obsoleto que hoje só é utilizado em motores de embarcações miúdas que navegam em rios, pois o efeito da corrosão não é muito acentuado. Na sua forma mais comum, o resfriamento direto por água é obtido da maneira mostrada na figura.

47 Através da válvula de fundo e do ralo uma bomba, acionada pelo próprio motor, aspira a água do mar ou do rio e descarrega-a para o resfriador de óleo, de onde vai para as câmaras de resfriamento apropriadas em volta dos cilindros e cabeçote do motor, sendo em seguida descarregada para o mar ou rio. Como você deve imaginar, as vantagens desse sistema são a sua simplicidade e o seu baixo custo. c) Resfriamento indireto, combinado por ar e água A característica de todos os sistemas de resfriamento do tipo indireto é que nele são utilizados dois fluidos arrefecedores. O resfriamento indireto combinado pode ser feito por água doce e ar ou por água doce e água salgada. O resfriamento indireto combinado por água e ar é muito aplicado, não apenas nos motores automotivos, mas também nos estacionários terrestres e em alguns marítimos de pequeno porte. Nesse sistema, uma bomba faz a água doce circular em volta das camisas dos cilindros e nas câmaras de água existentes no cabeçote do motor, absorvendo o excesso de calor dos mesmos e conduzindo-o para um reservatório denominado radiador, onde o ar forçado sobre as aletas desses tubos remove da água de circulação do sistema o excesso de calor absorvido no motor. A bomba, o radiador e a válvula termostática, são os principais componentes do sistema. A bomba é normalmente do tipo centrífuga, sendo acionada pelo próprio motor, como mostra a figura. a c d b e a) radiador b) câmara c) ventoínha d) bomba d água e) termostato 47 MAQ

48 O radiador é um tanque constituído de um reservatório superior e um inferior ligados entre si por um conjunto de tubos aletados denominado colmeia. Como não poderia deixar de ser, a água trabalha no interior dos tubos e o ar envolve os mesmos e as suas aletas. Estas servem para aumentar a superfície de contato com o ar, aumentando dessa feita a eficiência do sistema de resfriamento. A figura ao lado mostra um radiador completo. A válvula termostática (a), por sua vez, tem por finalidade controlar o fluxo da água de resfriamento por dentro ou por fora do radiador, quando a temperatura da mesma é muito alta ou muito baixa para o sistema. Assim, ela deve manter a temperatura da água de circulação dentro das condições desejadas. Observe a mudança na direção do fluxo na figura. radiador a a válvula fechada válvula aberta Atenção Não é correta a atitude de um mecânico que elimina a válvula termostática do sistema quando ela apresenta defeito. Certo mesmo é substituí-la, pois ela desempenha um papel muito importante, principalmente no momento do arranque ou quando o motor opera em regiões de clima frio. No caso dos motores estacionários, a ventoinha do radiador funciona direto e serve para aumentar o fluxo de ar através da colmeia. No caso dos motores automotivos modernos, o funcionamento da ventoinha (que é acionada por motor elétrico), é controlado por um sensor de temperatura da água do motor. Com o veículo em movimento, o próprio deslocamento permite uma boa corrente de ar através da colmeia. Assim, a ventoinha pode entrar e sair automaticamente de funcionamento, de acordo com a necessidade do sistema. Com o veículo parado e o motor funcionando, a corrente de ar é insuficiente, e nesse caso o sistema automático deve ligar e manter a ventoinha funcionando até que a temperatura da água atinja o valor desejado. d) Resfriamento indireto combinado por água doce e água do mar (ou do rio) 48 Este é, sem dúvida alguma, o sistema mais empregado a bordo dos navios mercantes. Nele, uma bomba centrífuga, acionada por motor elétrico ou pelo próprio motor de combustão é utilizada para circular água doce pelos espaços apropriados no interior do

49 motor. Depois de absorver calor do motor, essa água passa por dentro de um aparelho denominado resfriador de água doce, onde troca calor com a água do mar ou do rio que passa pelo interior dos tubos ou das placas do mesmo. A água do mar ou rio é aspirada por uma bomba centrífuga dependente ou independente do motor, e descarregada para o resfriador, de onde retorna novamente ao mar ou rio. Atente para a figura e identifique os elementos básicos do sistema. Agora que você já conhece a composição básica do sistema, vejamos a função de cada um deles: b a k g f e a) tanque de expansão b) válvula de comunicação c) bomba centrífuga de água doce d) entradas de água no bloco e) coletor de saída deágua doce f) válvula termostática g) resfriador de água doce h) válvula de fundo i) ralo da bomba de água salgada j) bomba de água salgada k) válvula de descarga para o mar d h i j c Tanque de expansão Tem por finalidade absorver os efeitos do aumento de volume da água quando aquece, e também para compensar as perdas no sistema devidas a fugas por engaxetamentos de válvulas, selos ou gaxetas de bombas, evaporação, etc. Válvula de comunicação Serve para comunicar o tanque de combustível com o resto do sistema. Com o motor em funcionamento deve ficar completamente aberta. Bomba centrífuga de água doce Serve para fazer a circulação da água doce no sistema. Resfriador de água doce É o aparelho trocador de calor onde a água doce quente vinda do motor perde calor para a água do mar. 49 MAQ

50 Válvula termostática Controla a temperatura ideal da água doce do o motor, deixando passar mais ou menos água pelo radiador ou do rio. Válvula de fundo Fixada com parafusos no casco da embarcação, serve para permitir a entrada da água do mar no sistema. Ralo Serve para proteger a bomba, impedindo a entrada no sistema de sujeira, peixes miúdos e outras espécies marinhas. Bomba de água salgada Também do tipo centrífuga, sua finalidade é aspirar a água do mar para circular o resfriador de água doce do motor. Válvula de descarga para o mar Situada no costado da embarcação, serve para descarregar a água salgada de volta ao mar. Além dos sistemas de resfriamento já estudados, há um outro bastante conhecido chamado resfriamento sob quilha. É um sistema muito interessante para barcos que navegam em águas lamacentas ou arenosas, pois a água do mar ou do rio envolve os tubos pelo interior dos quais circula a água doce do motor. O sistema é simples e a diferença mais acentuada entre ele e o que acabamos de estudar é que o resfriador é constituído de vários tubos montados longitudinalmente sob o casco do navio ficando, portanto, mergulhado na água do mar ou do rio. A figura mostra o referido sistema empregado em uma instalação com motor Scania DS

51 1) tubos de arrefecimento do circuito do motor 2) tanque de expansão para o circuito do motor 3) tubo de conexâo 4) tubo de sangria 5) tubos de arrefecimento para circuito de arrefecimento de admissão 6) tanque de expansão do circuito de arrefecimento de admissão 7) tubo de conexão 8) tubo de sangria 9) peça distribuidora 10) fixacão do arrefecedor 11) batente 3.4 Sistema de combustível A finalidade do sistema de combustível é enviar a quantidade de combustível para dentro dos cilindros do motor, nas quantidades adequadas à carga com a qual o motor opera. A composição de um sistema básico de combustível é mostrada na figura. Identifique cada um dos seus elementos. Já identificou todos os elementos? Então vejamos a finalidade de cada um deles: 1) tanque de combustível é o reservatório onde é colocado o óleo combustível a ser queimado no motor. 51 MAQ

52 2) válvula de comunicação utilizada para comunicar ou cortar o combustível para o motor. 3) bomba alimentadora aspira o combustível do tanque e o envia sob pressão para a admissão da bomba injetora. É acionada mecanicamente pelo próprio motor. 4) comando manual da bomba alimentadora utilizado quando se deseja retirar ar do sistema. 5) filtro de combustível tem a finalidade de não deixar que impurezas sólidas no combustível passem para os injetores. Há vários tipos de filtros, como os de tela fina e os de papel prensado, sendo alguns deles descartáveis. A figura ao lado mostra um conjunto de filtro de combustível com elemento de feltro para motores de pequeno porte. 6) bomba injetora de combustível tem a finalidade de dosar a quantidade de combustível, de acordo com a carga do motor, e enviá-lo em alta pressão para abrir os injetores. 7) injetor também chamado de bico injetor, é o elemento que introduz o combustível no cilindro de forma pulverizada. 8) linha de retorno permite que a sobra de combustível do injetor retorne para o sistema. 9) regulador de velocidade embora não seja considerado como elemento do sistema de combustível, esse dispositivo regula a velocidade do motor atuando na cremalheira da bomba injetora. É dessa maneira que a bomba aumenta ou diminui a quantidade de combustível enviada aos injetores. Pelo número de saídas de combustível da bomba injetora, você deve ter reparado que o arranjo mostrado na figura anterior é de um motor de 4 cilindros. O sistema, entretanto, só está completo para um. A bomba injetora que você vê no sistema é, na verdade, um conjunto de 4 pequenas bombas alternativas montadas em uma única carcaça. Esse conjunto de bombas é acionado por um eixo de ressaltos, que por sua vez é acionado pelo próprio motor. A figura a seguir mostra um conjunto formado pela bomba injetora, bomba alimentadora, pré filtro e regulador de velocidade para motores de pequeno porte. Observe, pelo número de saídas de combustível, que se trata de uma bomba injetora para motores de 6 cilindros. 1) bomba injetora 2) bomba alimentadora 3) pré-filtro 4) regulador de velocidade 5) engrenagem de acoplamento da bomba 52

53 3.4.1 Funcionamento da bomba Bosch A próxima figura mostra em corte um elemento da bomba Bosch. Observe que o êmbolo apresenta um rasgo vertical e um rasgo helicoidal (em forma de hélice). 1) cilindro ou bucha 2) êmbolo 3) cremalheira 4) copeta superior da mola 5) copeta inferior da mola 6) mola 7) encaixe do flange do êmbolo 8) flange do êmbolo 9) luva de regulagem 10) válvula de retenção (recalque) 11) luva de acoplamento 12) mola de válvula Corte de um elemento da bomba Bosch O tucho imprime ao êmbolo um movimento alternado no interior do cilindro da bomba. Esse cilindro possui duas aberturas diametralmente opostas, denominadas janelas. Quando essas janelas são abertas pelo próprio êmbolo, durante o seu movimento de descida, o combustível vindo da bomba alimentadora para a câmara em volta das janelas do cilindro penetra no mesmo, fazendo o seu enchimento. Essa pressão é relativamente baixa, da ordem de 3 a 6 bar. No movimento de subida, o êmbolo comprime o combustível que, agora em alta pressão, levanta a válvula de retenção situada na descarga da bomba. Repare que a cremalheira, acionada manualmente, ou por meio de um regulador de velocidade, engraza na bucha dentada que na sua parte inferior tem um rasgo onde se aloja a asa do êmbolo. Isso permite que, ao ser movimentada para um lado ou para o outro, a cremalheira obrigue o êmbolo a girar alguns graus num ou noutro sentido. A descrição foi feita em linhas gerais. Entretanto, você precisa saber como a bomba controla a quantidade de combustível enviada ao injetor, de acordo com a carga do motor. 53 MAQ

54 Para isso, acompanhe a nossa explicação observando as três figuras. a b c Quando o êmbolo no seu curso descendente descobre as janelas o combustível penetra no cilindro. Ao movimentar-se para cima (b), o êmbolo cobre as janelas do cilindro, iniciando a compressão do óleo combustível. Este, sob alta pressão, vence a resistência da mola da válvula de retenção na descarga da bomba, levantando-a de sua sede e permitindo a descarga do combustível. Quando o êmbolo alcança a posição mostrada na figura (c), o rebaixo helicoidal descobre a janela de contorno e o combustível, que estava sendo comprimido, escapa do cilindro pelo seguinte caminho: rasgo vertical, rebaixo helicoidal e janela de contorno. Assim termina a injeção. Como a pressão no interior do cilindro cai bastante, a válvula de retenção, na descarga da bomba, fecha imediatamente por ação da sua mola. Na etapa que acabamos de descrever, consideramos apenas o movimento alternado do êmbolo, na situação de débito máximo da bomba. É fácil perceber que, entre o débito nulo e o débito máximo da bomba, existe uma infinidade de débitos diferentes. Para cada nova condição de carga do motor, a cremalheira tem que ser movimentada para fazer girar um pouco o êmbolo num ou noutro sentido, aproximando ou afastando o rebaixo helicoidal da janela de contorno, variando dessa forma a quantidade de combustível enviada ao injetor. 54

55 A seqüência representada na figura ilustra muito bem o que acabamos de explicar. a b c d e f 100% 50% vazio parado A posição (a) mostra a fase de enchimento do cilindro; em (b) tem-se o início da injeção; em (c) o final da injeção pra 100% de carga; em (d) para 50% ; em (e) a de funcionamento em vazio e, finalmente, em (f) a posição correspondente a débito nulo ou motor parado Cuidados a obsevar na manutenção do sistema de combustível A manutenção de rotina de um sistema de combustível resume-se praticamente à: a) verificação do nível e da qualidade do óleo combustível no tanque de serviço; b) limpeza dos filtros; c) drenagem de água acumulada em tanques e filtros; d) extração de ar que possa penetrar no sistema ( escorva ). e) eliminar vazamentos f) manter o motor limpo para facilitar a localização de fugas de combustível As bombas injetoras e os injetores são normalmente revisados em terra por oficinas especializadas. É absolutamente recomendável que se tenha a bordo pelo menos um jogo de sobressalentes do sistema de injeção (filtro, bomba alimentadora, injetor e bomba injetora). Importante 1) O ar é um grande inimigo do sistema de combustível. Quando entra ar no sistema, é quase impossível colocar o motor em funcionamento, sem antes fazer uma escorva. 2) Escorva é a operação de retirar o ar que entrou no sistema, Para isso basta folgar uma conexão e atuar no comando manual da bomba alimentadora até que saia apenas combustível. 3) O filtro de combustível impede a passagem de impurezas sólidas, mas não impede a passagem de água que também provoca a parada do motor. Portanto, tenha cuidado com a qualidade do combustível que você coloca no tanque do seu motor. Ele poderá estar contaminado com água. 55 MAQ

56 3.5 Sistema de admissão de ar De acordo com o processo de alimentação de ar, o motor Diesel pode ser classificado como: de aspiração natural ou superalimentado. Motor de aspiração natural é aquele que aspira o ar nas condições em que ele se encontra na atmosfera; ou seja, na pressão e temperatura que nós, seres humanos, aspiramos. Por sua vez, o motor superalimentado é aquele em que o ar aspirado da atmosfera é comprimido antes de ser enviado aos cilindros do motor. Essa compressão, na maioria das vezes, é feita por meio de um compressor rotativo acionado por uma turbina, como mostra a figura. turbina gases compressor filtro ar O conjunto formado por essas duas máquinas é denominado turbocompressor. Quando esse dispositivo é usado, os motores superalimentados são também denominados de turbo-alimentados ou turbocarregados. O turbocompressor é constituído de uma turbina e de um compressor rotativo, ambos de simples estágio, acionados por um mesmo eixo. Os gases de descarga do motor, atuando na roda empalhetada da turbina, fazem girar o eixo comum à turbina e ao compressor que é do tipo centrífugo. Assim, a turbina reaproveita uma parte da energia cinética contida nos gases de descarga do motor que seria perdida na atmosfera. Através de um filtro, o ar aspirado da atmosfera ambiente é comprimido no compressor rotativo 56

57 antes de ser enviado aos cilindros. É isso que nos permite dizer que um motor é superalimentado quando o ar admitido nos seus cilindros encontra-se numa pressão superior àquela em que ele se encontra na atmosfera. Nesse caso, a sua densidade é maior do que a do ar que trabalha nos cilindros dos motores de aspiração natural. Certamente você deve estar se perguntando: mas para que se aumenta a pressão do ar? É muito simples. Para aumentar o seu peso. Quando você vai aumentando a pressão do ar dentro de um mesmo cilindro, o peso desse ar também vai aumentando, porque ele vai ficando mais denso. Com isso pode-se enviar mais combustível para ele, obtendo assim uma combustão mais violenta. Essa combustão mais violenta faz com que uma força muito maior atue sobre o êmbolo, resultando num considerável aumento da potência do motor. Finalidade da superalimentação Depois de tudo o que acabamos de explicar, fica fácil concluir que a finalidade da superalimentação é aumentar a potência do motor, sem aumentar consideravelmente o seu tamanho. É lógico que para que isso seja possível, as peças do motor precisam ser mais resistentes para suportar as maiores pressões e temperaturas de trabalho. Dependendo da pressão do ar de superalimentação, consegue-se hoje aumentar a potência do motor Diesel em até mais de 50%. Este fato consagrou definitivamente a máquina Diesel como a preferida na propulsão dos navios mercantes, principalmente os de médio e de grande porte, onde é extremamente importante instalar grandes potências no menor espaço possível. O sucesso da superalimentação foi tamanho que, hoje em dia, os únicos motores Diesel não sobrealimentados são aqueles em que a potência é tão pequena que não justifica o custo da instalação de um dispositivo de superalimentação. Quando comparamos dois motores de mesma potência, sendo um de aspiração natural e o outro superalimentado, podemos garantir que o segundo apresenta, pelo menos, as seguintes vantagens em relação ao primeiro: a) menor volume b) menor peso c) maior rendimento d) menor preço Durante o processo de compressão a temperatura do ar se eleva bastante, principalmente nos sistemas em que a pressão de sobrealimentação é elevada, como no caso dos modernos motores marítimos de médio e de grande porte. Nesses casos, tornase necessária a instalação de um resfriador logo após o compressor, para permitir a redução da temperatura do ar e o conseqüente aumento da sua densidade. Esse resfriador é normalmente do tipo de feixe tubular, sendo circulado por água do mar ou do rio. 57 MAQ

58 A figura mostra um sistema de superalimentação de um motor Cummins instalado em um Empurrador da empresa Transportes Bertolini. 1) tubo de sucção de ar 2) filtro de ar 3) compressor 4) turbina 5) resfriador de ar 6) coletor de gases de descarga Cuidados necessários ao sistema de admissão de ar Os seguintes cuidados devem ser observados na manutenção do sistema de admissão de ar: 58 a) verificar o estado de limpeza do filtro de ar; b) verificar a lubrificação da unidade turbocompressora; c) manter limpo o resfriador de ar e o ralo da bomba da água de circulação do mesmo; d) realizar leituras freqüentes de pressão e temperatura, de acordo com as instruções do fabricante; e) manter as válvulas de admissão e descarga limpas e reguladas corretamente; f) fazer limpeza regular na unidade turbocompressora; g) observar a coloração da fumaça na descarga; fumaça negra pode ser indício de deficiência de ar, possivelmente devida a sujeira no filtro.; h) verificar o estado dos instrumentos de medição: manômetro s e termômetros do sistema; e i) eliminar possíveis vazamentos de ar ou de gases de descarga no compartimento do motor.

59 3.6 Sistemas de partida utilizados em motores de combustão Todos os motores de combustão interna são incapazes de funcionar sem o auxílio de um sistema de arranque ou partida. Esse sistema deve efetuar os primeiros giros do eixo de manivelas do motor. Sua ação é de curta duração e deve terminar tão logo o motor seja capaz de queimar o seu combustível e, conseqüentemente, funcionar à custa da energia liberada dessa combustão. Para que isso ocorra, o sistema deve imprimir ao eixo de manivelas uma velocidade que lhe permita armazenar, com o auxílio do volante, suficiente energia para vencer a resistência do tempo de compressão, permitindo que, no caso do motor Diesel, o ar no interior do cilindro atinja a temperatura necessária à ignição do combustível pulverizado no cilindro. Havendo combustão nos cilindros, o motor passa a funcionar pela ação da força dos gases em expansão sobre os êmbolos, ocasião em que o sistema de arranque ou partida torna-se dispensável. são: Os sistemas mais empregados na partida dos motores alternativos de combustão a) manual b) por motor pneumático c) por motor elétrico d) por motor hidráulico e) por injeção de ar comprimido nos cilindros Sistema de partida manual É o mais antigo sistema de partida que se conhece, mas ao contrário do que muita gente pensa, ainda é bastante utilizado em embarcações fluviais miúdas, cuja propulsão é feita normalmente por motores monocilíndricos. As formas de apresentação dos dispositivos de partida manual variam bastante, podendo constar de um simples cabo que se enrola em uma polia instalada no eixo do motor, de uma manivela que se acopla na extremidade do eixo de manivelas, de um punho articulado no próprio volante, ou ainda de uma combinação de manivela, rodas dentadas e corrente. As figuras a e b mostram dois arranjos para partida manual. a b Quando o sistema de partida é manual, o motor possui um dispositivo denominado descompressor, instalado para reduzir o esforço do operador durante a fase de compressão. Antes de tentar a partida manual, o operador atua no descompressor, o qual mantém a válvula de descarga temporariamente aberta. Quando a velocidade imprimida manualmente ao motor é suficiente para o arranque, o operador atua novamente no descompressor, devolvendo ao balancim o comando normal da referida válvula. 59 MAQ

60 Sistema de partida por motor pneumático É um sistema que vem sendo bastante aplicado nos motores de combustão auxiliar dos navios de médio porte. Ultimamente esse sistema vem tendo bastante aceitação por causa da sua simplicidade, da facilidade de obtenção do ar comprimido a bordo, da capacidade do motor pneumático desenvolver torques elevados compatíveis com as necessidades dos MCAs dos referidos navios que hoje se encontram na faixa dos 700 a 1000 KVAs. Apresentam ainda a vantagem adicional de arrancar motores Diesel com um número de cilindros inferior ao mínimo exigido pelo sistema de injeção de ar comprimido nos cilindros do motor. Embora haja algumas variantes, o funcionamento do sistema pode ser facilmente compreendido observando-se a figura seguinte. E) eixo do modo pneumático R) acoplamento flexível F) eixo do dispositivo do engate H) rosca do eixo do dispositivo de engate M) motor pneumático N) disco com contrapeso P) pinhão T) esbarro V) cremalheira do volante do motor de combustão A pressão do ar comprimido exigida pelo sistema depende do torque solicitado, mas pode-se dizer que encontra-se na faixa dos 8 a 14 bar. 60 O princípio de funcionamento do sistema resume-se no seguinte: no instante da partida, o ar comprimido é admitido no motor pneumático M, através de uma válvula eletromagnética (solenóide) que não aparece na figura. O motor pneumático M aciona o eixo E, que pela mola R, que faz o acoplamento elástico, vai unido ao eixo F. Este é rosqueado com um passo quadrangular. Sobre a rosca quadrangular H trabalha o conjunto P formado por três pecas fixas entre si (uma roda, um contrapeso N e um pinhão). Ao girar o eixo F, o conjunto a que nos referimos é obrigado a deslocar-se axialmente sobre a rosca quadrangular para a direita, até alcançar o esbarro T. Quando isso ocorre, o conjunto (roda + contrapeso + pinhão), não podendo mais deslocar-se axialmente é obrigado a girar com o eixo F que, por sua vez, está recebendo o movimento do eixo E do motor pneumático M. Assim, com o pinhão engrenado na coroa V do volante (cremalheira), consegue-se fazer girar o motor. Quando o arranque é conseguido, para-se o motor M cortando-se o seu suprimento de ar, cessando então a força que impulsionava o conjunto P (roda + contrapeso + pinhão). Com o eixo do motor pneumático parado, o conjunto

61 passa a ser impulsionado pela própria coroa ou cremalheira do volante, sendo obrigado a deslocar-se em sentido contrário para a sua posição inicial ou de repouso. O dispositivo apresentado é muito simples. Há entretanto tipos mais sofisticados como os que utilizam um sistema de embreagem constituído por vários discos metálicos. Sistema de partida por motor elétrico Esse é, com certeza, o mais utilizado de todos os sistemas de partida. Está presente na quase totalidade dos veículos automotivos, sendo também bastante empregado em outras áreas da indústria. Na marinha mercante, seu emprego é limitado aos motores de pequeno porte. A exemplo do sistema anterior, o método de engrenamento na cremalheira do volante do motor de combustão baseia-se no dispositivo de acoplamento conhecido como Bendix. A ligação elétrica do sistema está mostrada na figura. A figura apresenta o motor de arranque em corte. 61 MAQ

62 1) mola de retrocesso 2) bobina de retenção 3) bobina de chamada 4) chave magnética 5) contato 6) borne de ligação 7) ponte de contato 8) mancal do coletor 9) bucha 10) coletor 11) escôva 12) carcaça 13) sapata polar 14) induzido 15) bobina de campo 16) anel de guia 17) barente 18) roda livre 19) eixo 20) pinhão 21) arraste 22) disco de freio 23) mola de engrenamento 24) alavanca de comando O seu principio de funcionamento resume-se no seguinte: Ao ligar-se a chave do circuito elétrico, uma corrente de pequena amperagem alimenta tanto o enrolamento de impulsão quanto o de retenção da solenóide. Assim, o núcleo móvel da solenóide, atraído em direção aos contatos de alta amperagem do motor faz com que o disco de contato atraque com duas pastilhas de cobre. Acionando-se o botão de partida, o circuito e o motor de partida entram imediatamente em funcionamento.a alavanca de comando, puxada pelo núcleo móvel do solenóide oscila em seu eixo e seu garfo desloca axialmente o dispositivo de engrenamento, até que o pinhão engrene nos dentes da coroa dentada ou cremalheira do volante do motor de combustão. Assim, o volante passa a girar e com ele o eixo de manivelas, até que o motor entra em funcionamento pela queima do seu combustível. É nesse momento que o volante do motor assume uma velocidade maior do que a que lhe é transmitida pelo motor de partida. O pinhão, que é solidário à roda-livre, gira com maior velocidade. Esse aumento do número de rotações não é transmitido ao induzido do motor de partida por causa da ação da roda-livre. No momento em que o motor de combustão entra em funcionamento, solta-se a chave elétrica e a solenóide deixa de ser energizada. Logicamente, o disco de contato afasta-se das pastilhas. Como a corrente do motor foi interrompida, o pinhão é obrigado a voltar para a sua posição inicial ou de repouso. A cada partida uma boa parte da carga da bateria é descarregada. O alternador que aparece no circuito elétrico da figura anterior, e que é acionado pelo próprio MCP do barco mantêm a bateria carregada com a ajuda do regulador de voltagem. A figura abaixo mostra o posicionamento do motor de arranque em um motor Cummins. 1) capa do volante 2) motor de partida 62

63 Cuidados com o sistema de partida elétrica Pelo menos os seguintes cuidados devem ser observados: a) manter o nível do eletrólito da bateria correto; b) a menos que haja derrame de eletrólito, completar o nível da bateria apenas com água destilada c) manter a bateria carregada e a densidade correta do eletrólito; d) manter limpos os bornes da bateria e os terminais dos cabos elétricos; e) manter conexões normalmente apertadas; f) inspecionar periodicamente o estado das escovas e do coletor; g) não exceder de 10 segundos o funcionamento contínuo do motor de arranque; e h) dar um tempo de cerca de 30 segundos entre tentativas de partida do motor de combustão 3.7 O Sistema de descarga O sistema de descarga de gases tem, na realidade, várias finalidades. Dependendo do tipo de motor, poderá ser mais ou menos complexo. Entre as suas funções destacamos: a) coletar os gases dos cilindros e descarregá-los com segurança para fora do ambiente de trabalho. b) reduzir o ruído originado pela descarga dos gases provenientes das câmaras de combustão do motor. Isso é conseguido com o auxílio de um silencioso; e c) no caso dos motores turbocarregados, coletar e direcionar os gases dos cilindros para a admissão na turbina da unidade turbocompressora., antes de enviá-los à atmosfera através de um silencioso. A figura mostra a disposição da tubulação do sistema de descarga de um motor., nela não aparece a unidade turbocompressora. 1) tampa de proteção 2) flange 3) junta 4) silencioso 5) separador de água 6) suporte 7) bujão 8) sifão 9) junta de expansão 10) motor 11) joelho 63 MAQ

64 Para reduzir a radiação de calor para o compartimento da máquina, proteger o pessoal contra queimaduras, e diminuir o risco de incêndio, a tubulação do sistema de descarga deve ser revestida com material isolante térmico (normalmente amianto) pintado com tinta alumínio para calor. Se você voltar à figura da página 59, vai observar uma parte do sistema de descarga de gases incluindo a turbina da unidade de superalimentação. Observe também o revestimento térmico do tubulão de descarga, logo após a turbina. Por sua simplicidade, o sistema de descarga do motor é o que menos preocupa o operador. Entretanto, alguns cuidados devem ser tomados para o seu bom funcionamento pois mal cuidado pode comprometer o bom funcionamento do motor e a saúde do pessoal. Entre os cuidados principais destacamos: a) inspecionar o silencioso e se necessário fazer limpeza no mesmo; b) verificar se o sifão funciona bem; c) manter o isolamento térmico em bom estado, principalmente nos trechos próximos a tanques de combustível; d) eliminar quaisquer vazamentos de gases para o compartimento do motor; e) manter fechada a tampa de proteção do tubo descarga, quando o motor sujeitarse a longos períodos de repouso; e f) verificar antes da partida do motor se não há água condensada acumulada no sistema. 3.8 O Motor Propulsor com recurso Emergencial de Esgotamento Embora o navio de pequeno porte disponha de uma ou duas bombas principais de esgoto, é comum a utilização do motor propulsor para acionar uma bomba de esgotamento dos porões da máquina em situações emergenciais. O item 3 da figura mostra claramente o que acabamos de explicar. 64

65 1) tanque de combustível 2) bomba de lubrificação do mancal do eixo 3) bomba de esgoto do porão 4) separador de água do combustível 5) coletor de água do mar 6) tomada de força para guincho 7) coletor de água do mar 8) gerador / alternador 9) bomba para incêndio e lavagem 3.9 O Motor propulsor possibilitando a geração de energia elétrica a bordo Certamente você observou, na figura anterior no item 8, que o motor propulsor aciona também o gerador principal de energia elétrica que alimenta os circuitos de luz e força de bordo. Evidentemente, quando o motor propulsor está parado, a energia elétrica passa a ser fornecida por um gerador auxiliar acionado por um motor Diesel como mostra a figura. Observe, na mesma figura o quadro elétrico e um grupo de baterias que serve para alimentar o motor de partida do MCP e os circuitos de iluminação do navio em situações de emergência. grupo diesel-gerador de um empurrador Com relação à geração de energia elétrica a bordo, vale a pena ressaltar também que, em certos navios de médio porte, o motor propulsor também tem possibilidade de acionar um gerador de energia elétrica por meio de uma caixa de engrenagens. Esse gerador é denominado gerador de eixo. Em regime normal de viagem, o gerador de eixo 65 MAQ

66 tem capacidade para suportar toda a carga do navio. Obviamente, quando o motor principal está em regime de manobra ou mesmo parado, a energia elétrica passa a ser fornecida por um ou dois grupos diesel-geradores. Nesses casos, um sofisticado sistema de controle automático consegue fazer a transferência de carga do gerador de eixo para os grupos diesel geradores auxiliares, sem que seja necessário apagar o navio Manutenção Manutenção é o conjunto de ações necessárias para que uma máquina, aparelho ou sistema seja conservado ou recuperado, de modo a permanecer de conformidade com uma condição previamente estabelecida. De um modo geral, há apenas dois tipos básicos de manutenção: a preventiva e a corretiva. Esses dois tipos, entretanto, podem ser subdivididos, conforme o diagrama abaixo manutenção preventiva corretiva planejada preditiva de melhoria Manutenção preventiva é aquela que consiste em realizar inspeções, reparos ou trocas de peças segundo intervalos de tempo previamente estabelecidos, ou segundo determinados critérios pré-fixados para reduzir a probabilidade de avaria ou perda de rendimento na máquina, sistema ou aparelho. Manutenção planejada - também denominada manutenção programada ou sistemática, é a manutenção preventiva que se efetua em intervalos de tempo prédeterminados, com base nas horas de funcionamento, número de operações, número de manobras, etc. A manutenção planejada é, sem dúvida alguma, a que cobre o maior número de máquinas, sistemas e aparelhos de bordo dos navios de pequeno, médio e grande porte. Trocar o óleo do compressor a cada 5000 horas, descarbonizar o MCA a cada 5000 horas, limpar o filtro tal ao final de cada operação, etc, são exemplos de aplicação da manutenção planejada. 66 Manutenção preditiva também conhecida como condicional, é a manutenção preventiva baseada no conhecimento por comparação do estado de uma máquina, sistema ou aparelho, através da medição contínua ou periódica de um ou mais dos seus parâmetros significativos.

67 A manutenção preventiva preditiva é, sem dúvida alguma, a mais eficiente de todas as modalidades de manutenção, porque permite ao usuário detectar com antecedência qualquer desvio perigoso no funcionamento da instalação. Naturalmente, o conhecimento prévio do problema ajuda o manutentor a programar a manutenção para a ocasião mais adequada, sem prejuízos para a produção. Apesar da sua eficácia, a manutenção preditiva não pode ser implantada em todas as instalações por causa do seu alto custo. Ela utiliza equipamentos eletrônicos sofisticados, entre os quais, sensores de vibração que, instalados em pontos críticos da máquina, permitem a monitoração dos níveis de vibração, Alterações significativas nesses níveis denunciam possíveis problemas na máquina. Enviar amostras de óleo lubrificante para análise em terra, mesmo que não haja suspeita de anormalidades, é outro procedimento da manutenção preditiva. A análise laboratorial pode revelar, em tempo hábil, a presença de partículas metálicas imperceptíveis a olho nu, denunciando, por exemplo, um atrito excessivo nos mancais e, consequentemente, um problema sério que se avizinha. Pelo seu alto custo e pela sua enorme importância, o MCP de um navio de médio ou de grande porte pode ser bem coberto por um sistema de manutenção preditiva. Mas será que os custos justificariam, por exemplo, o emprego desse sistema no motor propulsor de uma pequena lancha? Manutenção corretiva - é o tipo de manutenção realizada em uma máquina, sistema ou aparelho, quando o defeito já foi identificado, restituindo-se assim a sua condição admissível. Manutenção corretiva de melhoria - é a manutenção corretiva realizada em uma máquina, sistema ou aparelho, onde se incluem melhorias para aumentar a performance, a confiabilidade o ciclo de vida, etc.. A manutenção corretiva é, sem dúvida alguma, a menos recomendada para bordo dos navios, principalmente porque defeitos ou falhas podem ocorrer com o navio muito distante de um porto. Entretanto, ela também pode ter a sua vez, quando o custo do sobressalente da máquina é barato, quando é fácil de ser encontrado e, sobretudo, quando o defeito ou avaria do equipamento não afetam a segurança ou a produção. Exercícios I ) Escreva certo ou errado de acordo com as afirmativas: 1) Ralo é o mesmo que filtro. 2) A válvula de alívio instalada no filtro de óleo lubrificante opera sempre aberta. 3) Quanto mais resfriamos um motor mais reduzimos o seu rendimento térmico. 4) As aletas servem para aumentar a superfície de resfriamento dos cilindros do motor. 5) Quando a válvula termostática apresenta defeito ela deve ser eliminada do circuito de resfriamento do motor. 67 MAQ

68 6) No resfriamento indireto sob quilha o resfriador fica fora do navio. 7) A válvula termostática controla a pressão da água no sistema de resfriamento. 8) Todos os resfriadores de óleo lubrificante são do tipo de placas. 9) A bomba alimentadora de combustível comprime o óleo combustível para a admissão das bombas injetoras. 10) O dispositivo do motor que comanda o movimento da cremalheira das bombas injetoras é o regulador de velocidade. II) Responda às seguintes perguntas: 1) Qual a principal finalidade do sistema de lubrificação do motor? 2) Que funções secundárias desempenha o lubrificante em um motor de combustão? 3) Quais são os componentes básicos do sistema de lubrificação do motor? 4) Qual a finalidade da válvula reguladora de pressão da bomba de lubrificação do motor? 5) Em que componente do sistema de resfriamento do motor o calor absorvido no motor é rejeitado no sistema? 6) Quais as finalidades do sistema de resfriamento do motor? 7) Quais os principais agentes arrefecedores utilizados no resfriamento de motores Diesel? 8) Qual a finalidade do injetor no sistema de combustível do motor? 9) O que é manutenção corretiva? 68 10) O que é manutenção corretiva?

69 4 Equipamentos de propulsão 4.1 Principais componentes do sistema de propulsão Os principais componentes de um sistema de propulsão para navios de pequeno porte são: o motor Diesel, um dispositivo de reversão de marcha próprio ou independente do motor, o eixo propulsor e o hélice. Dependendo do tipo e do porte da embarcação, o sistema de propulsão pode apresentar-se de diversas maneiras. Mecanismos de transmissão entre o motor e o eixo propulsor A grande maioria das unidades mercantes de pequeno porte costuma apresentar o seu sistema de propulsão constituído por um motor Diesel irreversível, uma caixa de redução e reversão de marcha, um eixo de transmissão e um hélice de passo fixo. A figura mostra um sistema dessa natureza. Em menor escala, o sistema de propulsão dos navios de pequeno porte pode apresentar-se com um motor Diesel irreversível, um eixo de transmissão e um hélice de passo variável. Um hélice é dito de passo variável quando pode modificar e até inverter o ângulo de suas pás, permitindo que o navio dê marcha avante ou marcha atrás, sem que seja necessário parar o motor pro,pulsor. A figura ao lado dá uma idéia do hélice de passo variável. Seu estudo detalhado, entretanto não faz parte dos propósitos deste curso. 69 MAQ