Identificar e eliminar danos nos pistões

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1 Identificar e eliminar danos nos pistões SERVICE Tips & infos Identificar e eliminar danos nos pistões 1

2 Trago a força da Kolbenschmidt, Pierburg e TRW Engine Components! Grupo Motor Service. Qualidade e assistência técnica de uma assentada. O grupo Motor Service é a empresa distribuidora para todas as actividades de pósvenda em todo o mundo da Kolbenschmidt Pierburg. É um dos maiores fornecedores de componentes para motores para o mercado de pós-vendas independente com as prestigiadas marcas KOLBENSCHMIDT, PIERBURG e TRW Engine Components. Um vasto e diversificado sortido permite que o cliente adquira as peças do motor no mesmo local. Além de resolver os problemas no comércio e na oficina, oferece ainda um vasto leque de serviços e a competência técnica que se espera da filial de um grande fornecedor do ramo automóvel. Kolbenschmidt Pierburg. Fornecedor de renome da indústria automóvel internacional. Como parceiro de longa data de fabricantes de automóveis, a empresa do Grupo Kolbenschmidt Pierburg desenvolve componentes e soluções de sistema inovadores com competência reconhecida, na área de alimentação de ar, redução das substâncias poluentes, bombas de óleo, água e vácuo, pistões, blocos de motor e bronzinas. Os produtos cumprem os altos requisitos e padrões de qualidade da indústria automóvel. Baixas emissões de substâncias poluentes, consumo de combustível baixo, fiabilidade, qualidade e segurança são os factores decisivos que motivam a Kolbenschmidt Pierburg. 2. Edição N.º de artigo ISBN Redacção: Motor Service Technical Market Support Motor Service Product Management Grafismo e produção: Motor Service Marketing DIE NECKARPRINZEN GmbH, Heilbronn A reprodução, cópia e tradução, ainda que parcial, apenas é permitida com a nossa autorização por escrito e indicando a fonte. Reservadas alterações e divergências de imagens. Exclui-se qualquer responsabilidade. Editor: MS Motor Service International GmbH Responsabilidade Todas as informações constantes desta brochura foram criteriosamente pesquisadas e elaboradas. No entanto, podem ocorrer gralhas, algumas indicações podem estar mal traduzidas, podem faltar informações ou as informações disponibilizadas podem ter sido alteradas. Por esse motivo, não podemos assumir uma garantia ou qualquer responsabilidade jurídicas por as informações disponibilizadas estarem exactas, completas, actuais ou serem de qualidade. Excluise qualquer responsabilidade da nossa parte por danos, em particular os danos directos ou indirectos e materiais ou imateriais resultantes da utilização devida ou indevida de informações ou de informações incompletas ou erróneas constantes nesta brochura, desde que estes não decorram de dolo ou negligência da nossa parte. Da mesma forma, não nos responsabilizamos por danos resultantes de o reparador de motores ou mecânico não dispor dos conhecimentos técnicos ou de reparação necessários ou da experiência necessária. Não é possível prever até que ponto os processos técnicos e as notas sobre a reparação são aplicáveis às futuras gerações de motores e tal terá de ser analisado caso a caso pelo reparador de motores ou pela oficina.

3 Conteúdo Conteúdo Página 1 Introdução 4 2 Diagnóstico rápido Marcas de desgaste de folga Marcas de desgaste de funcionamento a seco Marcas de desgaste de sobreaquecimento Falhas de combustão Rupturas do pistão e do anel de segmento Rupturas do pino do pistão Danos nos anéis de retenção do pino Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão Ruídos no pistão Cilindros e camisas do cilindro Consumo excessivo de óleo 76 4 Glossário 86 Identificar e eliminar danos nos pistões 3

4 1 Introdução O tema O objectivo desta brochura consiste em informar o leitor interessado sobre as diferentes possibilidades de danos no interior de um motor de combustão e em servir como ajuda de diagnóstico e determinação de causas para os técnicos. Como acontece na área da medicina, na avaliação de danos no motor também é necessária uma abordagem global para poder identificar a(s) causa(s) nem sempre óbvias. É frequente ocorrerem novos danos ou falhas após a reparação do motor, porque, apesar de os componentes danificados serem substituídos, não são eliminadas as causas dos dano. Por essa razão, é sempre necessário um certo trabalho de detective para descobrir a avaria. Frequentemente, é apresentado ao técnico uma peça individual avariada para ele descobrir a origem do dano, sem especificar adicionalmente o tempo de funcionamento ou nível do dano. Contudo, nestes casos um diagnóstico apenas pode ser geral e não específico ao dano em causa. Todos os danos abordados nesta nova edição completa e revista foram reunidos com o maior cuidado e actualizados. Desse modo, dispõem de uma obra de referência que poderá utilizar no trabalho ou também para estudar. Notas sobre a utilização da brochura Fig. 1 A identificação de danos é um assunto nem sempre fácil. Muitas vezes, os danos são difíceis de reconhecer nas fotografias e nem sempre identificáveis como tais. Por essa razão, acrescentámos pictogramas de danos às respectivas fotos de danos (fig. 1). O objectivo é ajudar a detectar e identificar melhor os danos nas fotografias. Não se trata de representações na escala 1:1 do respectivo dano. Os pictogramas são apenas exemplos. Uma ajuda adicional são as páginas de diagnóstico rápido, as quais permitem encontrar e atribuir um dano de forma rápida. Aqui também poderá encontrar os pictogramas de danos que permitem efectuar uma correspondência ou, no mínimo, uma selecção prévia dos danos que poderão estar na origem. Em alguns casos existem vários pictogramas diferentes para o mesmo dano. Por exemplo, se um dano deixou marcas características tanto no pistão como no trajecto do cilindro, sob determinadas circunstâncias, poderão haver dois pictogramas com os respectivos componentes e as características correspondentes do dano. No anexo desta brochura foi adicionado um glossário onde são novamente explicados os termos técnicos mais importantes utilizados nesta brochura. 4 Identificar e eliminar danos nos pistões

5 Diagnóstico rápido vista geral 2 Marcas de desgaste de folga 10 Marcas de desgaste de folga no corpo do pistão 11 Marcas de desgaste de folga ao lado dos respectivos furos do pino (marcas de desgaste de 45 ) 12 Marcas de desgaste de folga na extremidade inferior 14 Marcas de desgaste de funcionamento a seco 16 Marcas de desgaste de funcionamento a seco no corpo do pistão 17 Marcas de desgaste unilaterais no corpo do pistão sem pontos de contrapressão 18 Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco devido a afogamento por combustível 20 Marcas de desgaste da cabeça do pistão em pistões diesel 21 Marcas de desgaste de funcionamento a seco devido a anéis de segmento queimados 22 Marcas de desgaste de sobreaquecimento 24 Marcas de desgaste de sobreaquecimento com foco na cabeça do pistão 25 Marcas de desgaste de sobreaquecimento com foco no corpo do pistão 26 Falhas de combustão 27 Desgastes por derretimento da cabeça e do corpo do pistão (motor a gasolina) 31 Colagens e desgastes por derretimento na cabeça do pistão (motor diesel) 32 Fissuras no topo e nas suas cavidades (motor diesel) 34 Rupturas na nervura circular 36 Sinais de colisão na cabeça do pistão (motor diesel) 38 Furo na superfície do pistão (motor a gasolina) 40 Marcas de desgaste da cabeça do pistão devido à utilização de pistões errados (motor diesel) 42 Erosão na barra de fogo e na superfície do pistão (motor a gasolina) 44 Rupturas do pistão e do anel de segmento 46 Ruptura do pistão no cubo do pino do pistão 47 Ruptura do pistão devido a encosto da superfície do pistão contra a cabeça do cilindro 48 Desgaste do material na área do anel (ruptura do anel) 50 Rupturas do pino do pistão 52 Pino do pistão quebrado 53 Danos nos anéis de retenção do pino 54 Danos nos pistões devido a anéis de retenção do pino quebrados 55 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão 58 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (pino do pistão com apoio flutuante) 59 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (biela encolhida) 60 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (com marcas de desgaste no corpo do pistão) 61 Ruídos no pistão 62 Pontos de encosto radiais na barra de fogo 63 Cilindros e camisas do cilindro 64 Fissuras longitudinais da camisa 65 Ruptura da borda na camisa do cilindro 66 Cavitação nas camisas de cilindro 68 Desgaste irregular da superfície de deslizamento 70 Pontos de brilho na área superior da superfície de deslizamento 72 Fissura da camisa devido a golpe de líquido 74 Consumo excessivo de óleo 76 Erro de montagem do anel de segmento de óleo (após a reparação do motor) 77 Desgaste devido a sujidade 78 Desgaste devido a afogamento por combustível 80 Desgaste do anel de segmento logo após a revisão do motor 82 Aparência do pistão assimétrica 84 Identificar e eliminar danos nos pistões 5

6 2 Diagnóstico rápido características do dano Danos no corpo do pistão Marcas de desgaste de folga 11 no corpo do pistão Marcas de desgaste de folga 12 ao lado dos respectivos furos do pino (marcas de desgaste de 45 ) Marcas de desgaste unilaterais 18 no corpo do pistão sem pontos de contrapressão Marcas de desgaste 26 de sobreaquecimento com foco no corpo do pistão Marcas de desgaste de 17 funcionamento a seco no corpo do pistão Marcas de desgaste de folga 14 na extremidade inferior Factores de atrito ao nível do 20 funcionamento a seco devido a afogamento por combustível Desgaste dos pistões, 80 anéis de segmento e cilindros devido a afogamento por combustível (consumo de óleo elevado) Marcas de desgaste da cabeça do pistão Marcas de desgaste da cabeça 21 do pistão em pistões diesel Marcas de desgaste da cabeça 42 do pistão devido à utilização de pistões errados (motor diesel) Marcas de desgaste de 25 sobreaquecimento com foco na cabeça do pistão Marcas de desgaste de 22 funcionamento a seco devido a anéis de segmento queimados 6 Identificar e eliminar danos nos pistões

7 Diagnóstico rápido características do dano 2 Danos nos anéis de segmento Marcas de desgaste de 22 funcionamento a seco devido a néis ade segmento queimados Desgaste dos pistões, anéis 78 de segmento e do trajecto do cilindro devido a sujidade (consumo de óleo elevado) Erro de montagem do anel 77 de segmento do óleo (consumo de óleo elevado após a reparação do motor) Desgaste dos pistões, anéis 80 de segmento e cilindros devido a afogamento por combustível (consumo de óleo elevado) Desgaste do anel de segmento 82 logo após a revisão do motor (consumo de óleo elevado) Outros danos na área do anel e do corpo Rupturas na nervura circular 36 Desgaste de material na 50 área do anel (ruptura do anel) Danos nos pistões devido a 55 anéis de retenção do pino quebrados Pontos de encosto radiais 63 na barra de fogo Aparência do pistão assimétrica 84 (consumo de óleo elevado) Dano relevante para o consumo de óleo Identificar e eliminar danos nos pistões 7

8 2 Diagnóstico rápido características do dano Danos na cabeça do pistão Desgaste por derretimento 31 na cabeça e no corpo do pistão (motor a gasolina) Colagem e desgaste por 32 derretimento na cabeça do pistão (motor diesel) Furo na superfície do pistão 40 (motor a gasolina) Erosão na barra de fogo e na 44 superfície do pistão (motor a gasolina) Ruptura do pistão devido a encosto 48 da superfície do pistão contra a cabeça do cilindro Sinais de colisão na cabeça do pistão 38 (motor diesel) Fissuras na cavidade do pistão 34 e do topo (motor diesel) Ruptura do pistão no 47 cubo do pino do pistão Marcas de desgaste e rupturas do pino Marcas de desgaste nos furos 61 do pino do pistão (com marcas de desgaste no corpo do pistão) Marcas de desgaste nos furos 59 do pino do pistão (pino do pistão com apoio flutuante) Marcas de desgaste nos furos 60 do pino do pistão (biela encolhida) Pino do pistão quebrado 53 8 Identificar e eliminar danos nos pistões

9 Diagnóstico rápido características do dano 2 Danos nas camisas e nos furos do cilindro Ruptura da borda na 66 camisa do cilindro Ruptura da borda na 66 camisa do cilindro (precursor) Fissuras longitudinais da camisa 65 Fissura da camisa devido a 74 golpe de líquido Cavitação nas camisas de cilindro 68 Marcas de desgaste de folga 14 na extremidade inferior Desgaste irregular da superfície 70 de deslizamento Pontos de brilho na 72 área superior da superfície de deslizamento Dano relevante para o consumo de óleo Identificar e eliminar danos nos pistões 9

10 3.1 Marcas de desgaste de folga Generalidades sobre marcas de desgaste de folga A folga entre o pistão e o cilindro pode reduzir-se de uma forma inadmissível ou até desaparecer por completo em caso de um dimensionamento incorrecto dos componentes, de um empeno do cilindro ou também devido a sobrecargas térmicas. Para além disso, o pistão alcança em funcionamento temperaturas muito mais elevadas do que o cilindro, o que nesse estado provoca um comportamento de dilatação térmica diferente destes dois componentes. O pistão apresenta uma dilatação térmica superior à do cilindro que o envolve. E os materiais de alumínio apresentam uma dilatação térmica em duas vezes superior à fundição cinzenta, o que tem de ser tido em consideração na construção. Em caso de uma redução da folga entre o pistão e o cilindro, ocorre primeiro uma fricção mista, porque a película de óleo na parede do cilindro é suprimida através do avanço do pistão. Assim, as superfícies portantes no corpo do pistão ficam primeiro sujeitas a uma fricção até ficarem polidas a alto brilho. Devido à fricção mista e ao calor de fricção daí resultante, a temperatura dos componentes aumenta adicionalmente. Neste processo, o pistão é comprimido cada vez com mais força contra a parede do cilindro. A função da película de óleo acaba por desaparecer por completo. Ocorre um funcionamento a seco do pistão no cilindro. A consequência são primeiros pontos de atrito com uma superfície lisa e escura. Resumindo, as características de marcas de desgaste de folga daí resultantes são: pontos de pressão de alto brilho, que transitam para pontos de atrito lisos e escuros. Nas marcas de desgaste de folga, o desgaste verifica-se tanto do lado da pressão como do lado da contrapressão. 10 Identificar e eliminar danos nos pistões

11 Marcas de desgaste de folga Marcas de desgaste de folga no corpo do pistão Descrição À volta do corpo do pistão existem várias marcas de desgaste do mesmo tipo. As marcas de desgaste ocorreram do lado da pressão e da contrapressão, ou seja, de um lado do pistão existem marcas de desgaste correspondentes ao lado oposto, isto é, marcas de desgaste opostas. A superfície das marcas de desgaste transita de pontos de pressão de alto brilho para pontos de atrito escuros e relativamente lisos. A área do anel não está danificada. Fig. 1 Avaliação A folga entre o corpo do pistão e o trajecto do cilindro tinha estava dimensionada de uma forma demasiado estreita ou foi reduzida para além do admissível através de empenos que podem ter ocorrido apenas durante o funcionamento do motor. Nota importante: Ao contrário das marcas de desgaste de funcionamento a seco, as marcas de desgaste de folga ocorrem sempre após um breve tempo de funcionamento a seguir a uma revisão do motor. Causas possíveis Furo do cilindro demasiado pequeno. Aperto demasiado apertado ou irregular da cabeça do cilindro (empeno do cilindro). superfícies rugosas no cilindro ou na cabeça do cilindro. Roscas sujas ou empenadas nos furos roscados ou nos parafusos da cabeça do cilindro. superfícies de apoio das cabeças de parafuso desgastadas ou mal oleadas. Utilização de juntas da cabeça do cilindro erradas ou impróprias. Empenos do cilindro devido a um aquecimento irregular, causado por incrustações, sujidade ou outras falhas no sistema de refrigeração. Identificar e eliminar danos nos pistões 11

12 3.1 Marcas de desgaste de folga Marcas de desgaste de folga ao lado dos respectivos furos do pino (marcas de desgaste de 45 ) Descrição O mais característico neste dano são as marcas de desgaste, que ocorrem deslocadas em respectivamente aprox. 45 em relação ao eixo do pino, e que podem ser encontradas tanto do lado da pressão como da contrapressão. A superfície das marcas de desgaste transita de pontos de pressão de alto brilho para pontos de atrito escuros e relativamente lisos. O pino do pistão apresenta cores de têmpera azuis; um indício que neste caso, o apoio do pino do pistão aqueceu por causa de uma falta de folga ou de óleo. Fig. 1 Fig. 2 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

13 Marcas de desgaste de folga 3.1 Avaliação O dano é causado quando a área à volta do alojamento do pino do pistão aquece excessivamente. Uma vez que o pistão é muito rijo nesta área, ocorre uma dilatação térmica mais elevada nesta zona e também um estreitamento da folga entre o pistão e a superfície de deslizamento do cilindro. O corpo do pistão tem uma parede relativamente fina e, por isso, elástica. Isso permite que o corpo ceda para compensar a dilatação térmica. Contudo, na transição para os furos rijos do pino, o material exerce uma forte pressão sobre a parede do cilindro, o que acaba por provocar a passagem forçada da película de óleo e a fricção do pistão. Causas possíveis Carga demasiado elevada sem que o motor esteja à temperatura de funcionamento. O pistão alcança a plena temperatura de funcionamento dentro de 20 segundos, enquanto o cilindro frio necessita de muito mais tempo. A dilatação térmica diferente dos dois componentes faz com que o pistão dilate muito mais rápido do que o cilindro. A folga do pistão é muito reduzida nos pontos descritos acima. A consequência é o dano mencionado. Ajustamento demasiado estreito do pino do pistão na cabeça da biela (biela encolhida). Num ajustamento demasiado apertado do pino do pistão no pé da biela, ambos podem deformar-se. A causa para isso são as diferentes espessuras da parede no pé da biela. Enquanto que no sentido da biela existe mais material e as espessuras da parede são superiores, a espessura da parede é bastante mais inferior na extremidade da biela. A deformação do pino do pistão resulta na redução da folga no apoio do pino. A falta de folga no apoio daí resultante causa um calor de fricção mais elevado e, assim, uma dilatação térmica maior na área em causa. Erro de montagem no encolhimento do pino do pistão (biela encolhida). no encolhimento do pino do pistão no pé da biela, além da lubrificação do pino mencionada acima, deve certificar-se de que não é verificada a mobilidade do apoio do pino imediatamente após a instalação do pino, efectuando um movimento basculante do pistão. Imediatamente após a instalação do pino frio na biela quente ocorre uma compensação de temperatura entre os dois componentes. Desse modo, o pino do pistão pode ficar muito quente. Vai expandir-se e pode ficar preso no apoio frio do pino. Se o apoio for movimentado neste estado, isso pode provocar um primeiro ponto de fricção ou de desgaste, que durante o funcionamento causa uma mobilidade reduzida do apoio e, desse modo, a uma fricção e formação de calor mais elevadas. Por essa razão, os componentes montados devem arrefecer primeiro e só então deve ser verificada a mobilidade do apoio. Marcas de desgaste no pé da biela devido uma lubrificação insuficiente na primeira colocação em funcionamento do motor. o pino do pistão não foi lubrificado durante a montagem ou a lubrificação foi insuficiente. Antes de o óleo chegar até à bronzina na primeira colocação em funcionamento, ocorrem uma lubrificação insuficiente, marcas de desgaste do apoio do pino e, desse modo, também uma formação elevada de valor. Identificar e eliminar danos nos pistões 13

14 3.1 Marcas de desgaste de folga Marcas de desgaste de folga na extremidade inferior Descrição O pistão apresenta marcas típicas de desgaste de folga nas extremidades inferiores, com pontos de pressão e contrapressão. As marcas transitam de pontos de pressão de alto brilho para pontos de atrito lisos e escuros (fig. 1). Todas as restantes partes do pistão não apresentam quaisquer características especiais. A camisa do cilindro húmida correspondente (fig. 2) apresenta exactamente o mesmo tipo de marcas de desgaste na área inferior, onde está vedada na superfície externa com vários anéis de vedação contra água e óleo no bloco do motor. Fig. 1 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

15 Marcas de desgaste de folga 3.1 Avaliação Uma vez que as marcas de desgaste apresentam as mesmas características de marcas de desgaste de folga no pistão e na camisa do cilindro, a folga entre o pistão e o cilindro deve ter sido de tal forma reduzida na área inferior como resultado da deformação do cilindro, que a película de óleo foi forçada a passar por causa da falta de folga. Causas possíveis o-rings com a medida errada ou inadequados podem deformar uma camisa do cilindro, até ao ponto da redução total da folga do pistão. De modo a assegurar um espaço de empolamento suficientemente grande, os anéis de vedação devem preencher apenas aprox. 70% do volume da ranhura. Utilização de produtos de vedação adicionais em O-rings. Os anéis de vedação utilizados para esta finalidade, possuem a propriedade de empolarem em funcionamento através do efeito do óleo. Esta propriedade é intencional para assegurar a estanqueidade durante longos períodos de tempo. Por esse motivo, não pode ser utilizado qualquer produto de vedação adicional. Nesse caso, o espaço livre na ranhura seria preenchido por completo e os O-rings não poderiam expandir-se em funcionamento. É possível que nas ranhuras dos anéis de vedação no chanfro ainda estivessem restos dos anéis de vedação antigos (ver acima). os anéis de vedação não asseguram uma vedação sem falhas, quando ficam torcidos ao serem inseridos na camisa. Por esse motivo, deve ser sempre aplicado um lubrificante antes de montar a camisa. Identificar e eliminar danos nos pistões 15

16 3.2 Marcas de desgaste de funcionamento a seco Generalidades sobre marcas de desgaste de funcionamento a seco As marcas de desgaste de funcionamento a seco podem ocorrer em qualquer situação, ou seja, mesmo com uma folga suficiente entre o cilindro e o pistão. Neste caso, a película de óleo falha, frequentemente em apenas um ponto, devido à temperatura elevada ou a um afogamento por combustível. Nestes pontos, as superfícies não lubrificadas dos pistões, anéis de segmento e trajectos do cilindro passam a friccionar. Em muito pouco tempo, isso causa marcas de desgaste com superfícies muito rugosas. É possível verificar sinais semelhantes quando existe uma falta de óleo, ou seja, quando deixa de existir uma película lubrificante entre o pistão e o cilindro. Resumindo, as características de marcas de desgaste de funcionamento a seco daí resultantes são: a) Com uma película de óleo completamente destruída: Ocorrem marcas de desgaste muito localizadas sem transições, principalmente no corpo do pistão, que apresentam uma superfície com muito atrito e escuras. Frequentemente, na fase inicial não é possível encontrar quaisquer marcas de desgaste no lado oposto do pistão. b) Em caso de falta de óleo: Excepto no que diz respeito à cor, estas marcas são idênticas às marcas de desgaste de funcionamento a seco descritas acima. A superfície das marcas de desgaste está quase limpa até ao metal e não está escura. Como a falta de óleo afecta a superfície completa do cilindro, mesmo na fase inicial podem ser observadas com muita frequência marcas de desgaste tanto do lado da pressão como do lado da contrapressão. 16 Identificar e eliminar danos nos pistões

17 Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco Marcas de desgaste de funcionamento a seco no corpo do pistão Descrição Na área da superfície de deslizamento, onde o corpo do pistão apresenta normalmente as marcas de apoio, existem marcas de desgaste, que se estendem em parte até à área do anel. Do outro lado do corpo surgiram ligeiras marcas de desgaste opostas. A superfície das marcas de desgaste não está escura e está quase limpa até ao metal. Fig. 1 Avaliação Entre o pistão e o trajecto do cilindro ocorreu uma falta grave de lubrificação. A superfície quase limpa até ao metal das marcas de desgaste indica que no momento do desgaste ainda existia uma película de óleo, mas enfraquecida de forma crítica. Devido ao dano reduzido, pode tratar-se de uma falta de óleo temporária ou de um dano na fase inicial. Se o motor continuasse a funcionar com falta de óleo lubrificante, o dano seria seguramente muito mais grave. Nota importante: Neste tipo de marcas de desgaste de funcionamento a seco o local de dano no pistão é sempre no ponto onde o corpo do pistão suporta o cilindro, portanto onde seria possível ver as marcas normais de apoio num pistão já usado mas não danificado. Causas possíveis Lubrificação insuficiente devido a uma quantidade reduzida de óleo do motor. pressão de óleo demasiado reduzida no motor (bomba de óleo, válvula de sobrepressão, etc.). Desse modo, existe muito pouco óleo para a lubrificação. Nas bronzinas da cambota sai muito pouco óleo. Por este motivo, o trajecto do cilindro regista uma alimentação insuficiente com óleo lubrificante, uma vez que é lubrificado por óleo pulverizado ou centrifugado da cambota. Identificar e eliminar danos nos pistões 17

18 3.2 Marcas de desgaste de funcionamento a seco Marcas de desgaste unilaterais no corpo do pistão sem pontos de contrapressão Descrição Em um dos lados do corpo do pistão existem marcas de desgaste graves e escuras com superfícies muito rasgadas. Como resultado das temperaturas elevadas no pistão (fig. 1), o material do pistão foi arrancado da superfície do corpo, na área das marcas de desgaste. Isso está bem visível no rebordo da ruptura, ao nível do pino do pistão. É típico que o lado do corpo do pistão oposto às marcas de desgaste não apresenta qualquer dano. Na fase inicial do dano, isto aplica-se na maior parte dos casos também à área do anel. Fig. 1 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

19 Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco 3.2 Avaliação Trata-se de marcas típicas de desgaste de funcionamento a seco. Este dano ocorre quando a película lubrificante falha apenas de um lado do cilindro. Este dano ocorre com maior frequência do lado da pressão e menos do lado da contrapressão. Isto ocorre devido a uma falha de lubrificação limitada localmente ou a um sobreaquecimento do respectivo lado do cilindro. Uma falta de folga não é a causa do dano, uma vez que apesar das graves marcas de desgaste do lado oposto, não existem quaisquer pontos de contrapressão. Causas possíveis falha parcial da refrigeração devido a uma falta de líquido de arrefecimento, bolhas de ar, depósitos de sujidade ou outras falhas no circuito de refrigeração. nos cilindros com aletas, os depósitos de sujidade do lado exterior do cilindro podem provocar um sobreaquecimento local do mesmo e causar assim a falha da película lubrificante. Deflectores de ar avariados, em falta ou mal montados em motores refrigerados a ar. nos motores em que, por motivos construtivos, o lado da pressão do cilindro, mais exposto a cargas superio res, é aspergido adicionalmente com óleo através de bicos pulveriza dores na biela, o dano também pode ser causado por um bico pulveri zador entupido ou devido a uma pressão de óleo insuficiente. A diluição do óleo ou uma qualidade do óleo imprópria para esta utilização podem provocar primeiro uma lubrificação insuficiente do lado da pressão do cilindro, mais exposto a cargas superiores. Identificar e eliminar danos nos pistões 19

20 3.2 Marcas de desgaste de funcionamento a seco Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco devido a afogamento por combustível Descrição Na superfície de deslizamento do corpo do pistão, onde normalmente se encontram as marcas de apoio do pistão, existem pontos de fricção estreitos, com limites bem delineados e oblongos. Fig. 1 Avaliação Combustível não queimado, que condensa no trajecto do cilindro, diluiu ou lavou a película de óleo portante. Isto provoca um funcionamento a seco entre os parceiros de deslize pistão e cilindro. A consequência são pontos de fricção oblongos e estreitos. Nestes casos, a área do anel. Não sofre quaisquer danos, uma vez que são principalmente os anéis de segmento que estão em contacto com o trajecto do cilindro. Nota importante: No caso de factores de atrito ao nível do combustível, o local de dano no pistão situa-se sempre nos pontos na área do corpo onde o cilindro se apoia no corpo do pistão. Num pistão já usado mas não danificado, é aqui que se apresentam as marcas de apoio normais. Causas possíveis funcionamento do motor com mistura demasiado rica e falhas de combustão devido a avarias no sistema de aspiração, filtros de ar entupidos, falha na carburação ou avaria no sistema de ignição. Compressão insuficiente, causando assim uma combustão incompleta. Dispositivo de arranque a frio avariado ou choke accionado demasiado tempo (motores de carburador). Diluição do óleo devido a condução frequente de trajectos curtos ou a mistura demasiado rica. 20 Identificar e eliminar danos nos pistões

21 Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco Marcas de desgaste da cabeça do pistão em pistões diesel Descrição A cabeça do pistão apresenta desgaste local, principalmente na barra de fogo. A superfície das marcas de desgaste é áspera e está rugosa, em parte, até já foram arrancadas bocados grandes de material. Fig. 2 Avaliação Devido a uma avaria no bico injector, foi injectado combustível não pulverizado até à parede do cilindro e enfraqueceu aí a película de óleo até ao funcionamento a seco total. O material do pistão desgastou-se nesta área da barra de fogo devido ao funcionamento a seco de tal forma, que o material do pistão ficou praticamente soldado à parede do cilindro, o que fez com que fossem arrancados bocados mais ou menos grandes da cabeça do pistão. Causas possíveis Bicos injectores com fugas, a pingar, sujos ou errados. Agulha de injecção prende devido ao corpo do bico injector estar empenado (binário de aperto errado). Ponto de injecção errado (início da alimentação). Identificar e eliminar danos nos pistões 21

22 3.2 Marcas de desgaste de funcionamento a seco Marcas de desgaste de funcionamento a seco devido a anéis de segmento queimados Fig. 1 Descrição Nas superfícies de deslizamento do anel existem estrias de desgaste e manchas de queimado. Os furos do cilindro (não mostrados na figura) têm estrias longitu-dinais. No pistão esquerdo (fig. 3) são visíveis os primeiros pontos de fricção em cima à esquerda na barra de fogo. Num estado mais avançado (fig. 4), os pontos de atrito espelharam-se por todo o pistão. Fig. 2 Fig. 3 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

23 Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco 3.2 Avaliação Estes danos ocorrem com mais frequência na fase de rodagem sob carga forte, quando os anéis de segmento ainda não alcançaram todo o seu efeito de vedação devido à falta de rodagem (predominante-mente em pistões diesel). Os gases de combustão que passam pelos anéis aquecem excessivamente tanto os anéis como a parede do cilindro e causam a falha da lubrificação entre os anéis de segmento e a parede do cilindro. Mas a película lubrificante também pode ser afectada ou destruída através de falhas de combustão e temperaturas elevadas ou de uma refrigeração insuficiente do pistão e da parede do cilindro. Em primeiro lugar, isso significa um funcionamento a seco dos anéis de segmento, o que faz surgirem as manchas de queimado. Através das partes não lubrificadas do cilindro também tem de deslizar o pistão, o que começa por provocar pontos de fricção na barra de fogo e, com o progresso do dano, marcas de desgaste em todo o corpo do pistão (fig. 4). Causas possíveis Carga excessiva do motor durante a fase de rodagem. A estrutura da superfície brunida do cilindro não foi ideal para uma boa aderência do óleo do motor (esmagamento dos veios de grafite, formação de revestimento de chapa, rugosidade insuficiente e/ou ângulo de brunimento errado). Óleo lubrificante impróprio (qualidade do óleo e viscosidade erradas). A temperatura nos trajectos do cilindro foi demasiado elevada (falhas de funcionamento no sistema de refrigeração ou depósitos nos canais de refrigeração que envolvem o cilindro). falhas de combustão, provocando temperaturas elevadas durante a combustão (mistura pobre, autoignições, bicos injectores a pingar ou com fugas). Alimentação de óleo insuficiente dos trajectos do cilindro devido a muito pouco óleo pulverizado e centrifugado na biela e nos apoios da cambota. Identificar e eliminar danos nos pistões 23

24 3.3 Marcas de desgaste de sobreaquecimento Generalidades sobre marcas de desgaste de sobreaquecimento Numa marca de desgaste de sobreaquecimento, a película de óleo falha devido a temperaturas demasiado elevadas. Primeiro ocorre uma fricção mista e alguns pontos de fricção. Posteriormente, o aquecimento adicional nos pontos de fricção provoca um funcionamento completamente a seco do pistão no cilindro. As marcas de desgaste são escuras e muito rasgadas. Dependendo da causa do dano, as marcas de desgaste de sobreaquecimento começam no corpo ou na cabeça do pistão. Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

25 Marcas de desgaste de sobreaquecimento Marcas de desgaste de sobreaquecimento com foco na cabeça do pistão Descrição Partindo da cabeça do pistão, ocorreram marcas de desgaste fortes, que se expandem até à extremidade e mais além. A superfície das marcas de desgaste apresenta uma cor escura, estrias fundas e está, em parte, rasgada. As marcas de desgaste espalham-se por toda a circunferência do pistão. Os anéis de segmento também apresentam marcas de desgaste em toda a circunferência, tornando-se menos acentuadas no sentido do anel de segmento de óleo. Fig. 2 Avaliação A cabeça do pistão aqueceu de tal forma devido à sobrecarga térmica vinda da câmara de combustão, que excedeu por um lado a folga das bronzinas e, por outro lado, destruiu aos poucos a película de óleo. Em último caso, isso resultou numa combinação de marcas de desgaste de folga e de funcionamento a seco à volta de toda a cabeça do pistão. A falta geral de folga devido a uma folga insuficiente na montagem do pistão não é a causa do dano, uma vez que nesse caso o ponto de partida do dano teria de se encontrar na área do corpo (ver Marcas de desgaste de folga no corpo do pistão). Causas possíveis Carga prolongada e excessiva do motor sem ter sido concluída a rodagem. sobreaquecimento devido a falhas no processo de combustão. falhas no sistema de refrigeração do motor. falhas na alimentação de óleo (pistões com refrigeração por óleo ou canal de refrigeração). Bicos injectores de óleo deformados ou entupidos, que não refrigeram o pistão por baixo com óleo ou apenas de forma insuficiente. Utilização de anéis de vedação errados na borda da camisa (camisas húmidas). Ver também Cavitação nas camisas de cilindro. Identificar e eliminar danos nos pistões 25

26 3.3 Marcas de desgaste de sobreaquecimento Marcas de desgaste de sobreaquecimento com foco na corpo do pistão Descrição O corpo do pistão apresenta marcas de desgaste em quase toda a circunferência. A superfície das marcas de desgaste é escura, áspera e muito rugosa. A área do anel está apenas ligeiramente danificada devido a material do pistão que se desprendeu com a fricção. Fig. 1 Avaliação Um forte sobreaquecimento de todo o motor provocou a falha da lubrificação em todo o cilindro. Isso causou as marcas características de desgaste de funcionamento a seco com uma superfície muito rugosa. Como faltam marcas de desgaste da cabeça do pistão e o foco do dano situa-se na área do corpo, é possível excluir uma sobrecarga do motor resultante de falhas de combustão. Causas possíveis sobreaquecimento do motor devido a falhas no sistema de refrigeração (falha de líquido de arrefecimento, sujidade, bomba de água avariada, termóstato avariado, correia trapezoidal partida ou solta, sistemas de refrigeração com ventilação insuficiente ou incorrecta). Em motores refrigerados a ar: sobreaquecimentos devido a depósitos de sujidade nos lados exteriores do cilindro, aletas para a refrigeração partidas ou falha ou obstrução da ventilação do ar de refrigeração. 26 Identificar e eliminar danos nos pistões

27 Falhas de combustão Generalidades sobre danos nos pistões devido a falhas de combustão Falhas de combustão em motores a gasolina A combustão normal da mistura de combustível e ar no cilindro segue uma sequência exactamente predefinida. É induzida pela faísca da vela de ignição, mesmo antes do ponto morto superior. A chama alastra em círculos a partir da vela de ignição e atravessa a câmara de combustão com uma velocidade de combustão constante de 5 30 m/s. Isso faz com que a pressão na câmara de combustão aumente exponencialmente e alcance o seu valor máximo pouco tempo depois do ponto morto superior. Nesse processo, a subida de pressão por grau de ângulo da cambota não pode exceder 3 5 bar, de modo a poupar as peças do motor. No entanto, este processo de combustão normal pode ser perturbado por vários efeitos, de onde podem ser deduzidos essencialmente três casos completamente distintos de falhas de combustão que são descritos em seguida: 1. Auto-ignição (pré-inflamação): resulta numa sobrecarga térmica do pistão 2. Combustão detonante: resulta em desgastes de material tipo erosão e numa sobrecarga mecânica nos pistões e no curso de compressão 3. Afogamento por combustível: resulta em desgaste com consumo de óleo e também a corrosão nos pistões Combustão normal Combustão detonante Auto-ignição Na figura são representadas as diferenças de como decorre um processo de combustão normal, uma combustão detonante e uma auto-ignição. Identificar e eliminar danos nos pistões 27

28 3.4 Falhas de combustão Referente a 1. Auto-ignição (pré-inflamação): No caso de uma auto-ignição, a combustão é induzida por uma peça incandescente na câmara de combustão, antes do momento de ignição propriamente dito. A causa pode dever-se à válvula de escape quente, às velas de ignição, peças de vedação e depósitos sobres estas peças e as superfícies que envolvem a câmara de combustão. Na auto-ignição, a chama tem um efeito descontrolado sobre os componentes, o que faz a temperatura subir muito na superfície do pistão e, em caso de uma auto-ignição contínua, o ponto de fusão do material do pistão é alcançado em poucos segundos. Nos motores com uma câmara de combustão quase hemisférica, tal provoca orifícios na superfície do pistão, que ocorrem, na maior parte das vezes, no prolongamento do eixo das velas de ignição. Nas câmaras de combustão com superfícies de expulsão maiores entre a superfície do pistão e a cabeça do cilindro, a barra de fogo fica ligeiramente derretida no ponto sujeito à carga superior, na zona das superfícies de expulsão, o que se prolonga frequentemente até ao anel lubrificador e ao interior do pistão. Explicação: Na construção de motores, é designada como superfície de expulsão a superfície do pistão que se aproxima bastante, no ponto morto superior do pistão, à cabeça do cilindro. No movimento ascendente do pistão, no sentido do ponto morto superior, os gases frescos são expulsos desta fenda estreita no sentido do centro da câmara de combustão, o que permite obter um redemoinho dos gases e, desse modo, também uma combustão melhor. Uma combustão detonante, causadora de uma temperatura de superfície demasiado elevada de determinadas peças da câmara de combustão, também pode provocar auto-ignições. 28 Identificar e eliminar danos nos pistões

29 Falhas de combustão 3.4 Referente a 2. Combustão detonante: No caso de uma combustão detonante, a ignição é induzida normalmente através da faísca da vela de ignição. A frente de ignição que se espalha a partir da vela de ignição causa ondas de pressão, que provocam reacções críticas no gás por queimar. Isto provoca em vários pontos da mistura de gás residual uma autoinflamação simultânea. Desse modo, a velocidade de combustão aumentar para um valor em vezes superior. A subida de pressão por grau de ângulo da cambota e o pico de pressão aumentam consideravelmente. Adicionalmente, no curso de expansão formam-se oscilações da pressão de alta frequência. Para além disso, as superfícies que envolvem a câmara de combustão aquecem muito. Uma câmara de com bustão em que a combustão se efectua de modo a não se verificarem resíduos, é um sinal infalível para uma combustão detonante. A maior parte dos motores aguenta durante um longo período uma ligeira detonação com interrupções. As detonações mais fortes e prolongadas provocam na barra de fogo e na superfície do pistão uma eliminação em forma de erosão do material do pistão. A cabeça do cilindro e a junta da cabeça do cilindro também podem sofrer danos semelhantes. Nesse processo, algumas peças na câmara de combustão (p. ex. a vela de ignição) pode aquecer de tal forma, que dão origem a auto-ignições (pré-inflamações) com uma solicitação excessiva do pistão (cola gens e desgastes por derretimento). Fortes detonações permanentes causam após pouco tempo rupturas na nervura circular e no corpo, que ocorrem, na maior parte das vezes, sem colagens e desgas tes por derretimento e sem marcas de desgaste. Na fig. 1 é representado graficamente o decurso da pressão na câmara de combustão. A curva característica azul apresenta um decurso da pressão com uma combustão normal. A curva característica vermelha apresenta um decurso da pressão com uma combustão detonante sobreposta com picos de pressão. Referente a 3. Afogamento por combustível: Uma mistura demasiado rica, a perda da pressão de compressão e falhas de ignição provocam uma combustão imperfeita com afogamento por combustível. A lubrificação dos pistões, anéis de segmento e trajectos de cilindro vai perdendo progressivamente a sua eficácia. A consequência é fricção mista com desgaste e consumo de óleo, bem como marcas de desgaste (para mais informações, consulte também consumo de óleo e corrosão nos pistões). OT p Fig. 1 KW Identificar e eliminar danos nos pistões 29

30 3.4 Falhas de combustão Falhas de combustão em motores diesel Essencial para um processo de combustão ideal num motor diesel é, para além de o motor dever estar num estado mecânico impecável, também que o bico injector pulverize de uma forma muito fina e injecte com precisão, bem como que o início da injecção seja correcto. Só assim o combustível injectado pode inflamar-se com um atraso de ignição reduzido e ser queimado por completo num curso de pressão normal. No entanto, este processo de combustão normal pode ser perturbado por vários efeitos. Essencialmente existem três tipos graves de falhas de combustão: 1. Atraso na ignição 2. Combustão incompleta 3. Bicos injectores a pingar Referente a 1. Atraso na ignição: O combustível injectado no início da injecção inflama-se, caso não seja pulverizado de forma suficientemente fina e entre no momento certo no cilindro ou, se a temperatura de compressão não for suficientemente elevada no início da injecção, a inflamação ocorre com um determinado atraso (atraso na ignição). O nível de pulverização depende unicamente do estado do bico injector. Contudo, um bico que injecte correctamente durante a verificação com um aparelho de teste de bicos pode ficar de tal forma preso durante a montagem na cabeça do cilindro ou devido a tensões térmicas, que deixa de pulverizar correctamente em funcionamento. A temperatura de compressão depende da pressão de compressão e, desse modo, do estado mecânico do motor. Um motor frio apresenta sempre um certo atraso de ignição. Durante a compressão, as paredes frias do cilindro subtraem uma quantidade tão grande de calor ao ar admitido por si mais frio, que a temperatura de compressão verificada no início da injecção não é suficiente para inflamar imediatamente o combustível injectado. A temperatura de ignição apenas é alcançada com o progredir da compressão, inflamando repentinamente o combustível injectado até ao momento. Isso provoca uma subida exponencial e explosiva de pressão com ruído e um elevado aquecimento da superfície do pistão. A consequência são rupturas no motor, por exemplo das nervuras circulares, do pistão e fissuras de tensão térmica na superfície do pistão. Referente a 2. Combustão incompleta: O combustível pode queimar por completo durante o pouco tempo disponível, caso não entre no momento certo ou sem ser pulverizado na câmara de combustão. O mesmo acontece se não entrar oxigénio suficiente, ou seja, ar admitido, no cilindro. As causas podem ser um filtro de ar entupido, válvulas de admissão que não abrem correctamente, a falta de um turbocompressor ou desgaste nos pistões e nas válvulas. Uma parte do combustível não inflamado ou que não queimou por completo deposita-se nas paredes do cilindro e prejudica ou destrói a película lubrificante. Desse modo, as superfícies de deslizamento e os flancos dos anéis de segmento, as superfícies das ranhuras, o trajecto do cilindro e, por sua vez, também as superfícies do corpo do pistão desgastam-se em muito pouco tempo. Consequência disso são o consumo de óleo e a perda de potência (exemplos de características do dano encontram-se nos capítulos 3.2 Marcas de desgaste de funcionamento a seco e 3.11 Consumo excessivo de óleo). Referente a 3. Bicos injectores a pingar: Para que os bicos injectores não voltem a abrir e injectar após o fim da injecção devido às oscilações de pressão da válvula de pressão da bomba de injecção, passando pelos tubos de injecção, até aos bicos, o sistema é despressurizado, após o fim da injecção, num determinado valor através da válvula de pressão da bomba de injecção. Se a pressão de injecção dos bicos injectores for regulada num valor demasiado baixo ou se o bico não conseguir manter a pressão com segurança (bicos mecânicos), as oscilações da pressão nos tubos de injecção podem fazer com que os bicos abram várias vezes, repetida e consecutivamente, mesmo após o fim da injecção, apesar da despressurização. Os bicos injectores com fugas ou a pingar também causam uma entrada descontrolada de combustível na câmara de combustão. Devido à falta de oxigénio, em ambos os casos o combustível injectado de forma descontrolada deposita-se sem queimar na superfície do pistão. Aí o combustível arde sem chama a temperaturas elevadas e aquece o material do pistão localmente de tal forma que a força de inércia e a erosão dos gases de combustão podem expulsar partículas da superfície. A consequência são consideráveis eliminações de material ou lavagens erosivas na superfície do pistão. 30 Identificar e eliminar danos nos pistões

31 Falhas de combustão Desgastes por derretimento da cabeça e do corpo do pistão (motor a gasolina) Descrição O material do pistão desgastou-se por derretimento na cabeça do pistão, passando pelos anéis. O corpo do pistão não sofreu desgastes primários; no local do dano apenas houve desgaste de algum material do pistão, que se depositou no corpo do pistão. Fig. 1 Avaliação Nos motores a gasolina, os desgastes por derretimento da cabeça do pistão são um efeito de auto-ignições em pistões com uma superfície predominantemente plana e com superfícies de expulsão superiores. As auto-ignições são causadas por peças incandescentes na câmara de combustão, caso estas excedam a temperatura de auto-combustão da mistura de gás. Essencialmente, estas peças são a vela de ignição, a válvula de escape e os resíduos que aderem às paredes da câmara de combustão. A auto-ignição faz com que a cabeça do pistão seja sujeita a um aquecimento muito elevado na área da superfície de expulsão. As temperaturas alcançam valores, que fazem com que o material do pistão se torne pastoso. Devido à força de inércia e aos gases de combustão que penetram no local do dano, o material é gasto até ao anel lubrificador. Causas possíveis Velas de ignição com um valor térmico demasiado baixo. Mistura demasiado pobre, provocando temperaturas de combustão demasiado elevadas. Válvulas danificadas e com fugas ou uma folga das válvulas demasiado pequena. Isso faz com que as válvulas não fechem correctamente. As válvulas aquecem muito devido aos gases de combustão que passam e começam a incandescer. Isso afecta em primeiro lugar as válvulas de escape, uma vez que as válvulas de admissão são refrigeradas por gases frescos. Resíduos de combustão incandescentes sobre as superfícies dos pistões, a cabeça do cilindro, as válvulas e as velas de ignição. Combustível impróprio com um índice de octano demasiado baixo. A qualidade do combustível tem de corresponder à relação de compressão do motor, ou seja, o índice de octano do combustível tem de satisfazer a necessidade de octano do motor em todos os estados de funcionamento. Diesel na gasolina, resultando numa redução do índice de octano do combustível. Elevadas quantidades de óleo na câmara de combustão devido a um consumo de óleo elevado nos anéis de segmento ou na guia de válvula. Temperatura elevada do motor ou do ar admitido devido a uma ventilação insuficiente do compartimento do motor. Sobreaquecimento geral. Identificar e eliminar danos nos pistões 31

32 3.4 Falhas de combustão Colagens e desgastes por derretimento na cabeça do pistão (motor diesel) Descrição A área do topo e da barra de fogo está completamente destruída (fig. 1). A barra de fogo está derretida até ao suporte do anel. Material derretido do pistão foi friccionado do corpo do pistão e causou, também aí, danos e marcas de desgaste. O suporte do primeiro anel de vedação já só está parcialmente intacto do lado esquerdo do pistão. O resto do suporte do anel soltou-se durante o funcionamento do pistão e causou destruições adicionais na câmara de combustão. A força das peças projectadas transportou-as através da válvula de admissão para tubo de aspiração e, desse modo, também para os cilindros adjacentes, causando também aí danos (marcas de impacto). Fig. 1 Referente à fig. 2: No sentido de pulverização de um ou mais jactos do bico injector ocorreram desgastes por derretimento na superfície do pistão ou no rebordo da barra de fogo. O corpo do pistão e a zona do anel de segmento não apresentam quaisquer marcas de desgaste. Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

33 Falhas de combustão 3.4 Avaliação Os danos deste tipo ocorrem especialmente em motores de injecção directa diesel. Os motores com câmara de précombustão apenas são afectados se uma câmara de pré-combustão estiver danificada, fazendo com que o respectivo motor fique na prática com uma injecção directa. Se o bico injector do respectivo cilindro não mantiver a pressão de injecção após o fim do processo de injecção e a pressão descer, podem ocorrer oscilações no tubo de injecção que fazem com que a agulha de injecção suba novamente, de modo a ser injectado outra vez combustível na câmara de combustão, já após a conclusão do processo de injecção (bicos mecânicos). Depois de estar consumido o oxigénio na câmara de combustão, cada gota de combustível atravessa a câmara de combustão completa e colidem um pouco mais do lado de fora contra a superfície do pistão com o seu movimento descendente. Aí ardem sem chama devido à falta de oxigénio e gerando muito calor. O material torna-se pastoso nestes pontos. A força de inércia e a erosão dos gases de combustão que passam muito depressa expulsam algumas partículas da superfície (fig. 2) ou desgastam por completo a cabeça do pistão, o que acaba por provocar danos conforme apresentados na fig. 1. Causas possíveis Bicos injectores com fugas ou agulhas de injecção com falta de mobilidade ou encravadas. Molas dos bicos quebradas ou com prisões. Válvulas de despressurização avariadas na bomba de injecção. o caudal e o ponto de injecção não estão regulados conforme as indicações do fabricante do motor. nos motores com câmara de précombustão: Avaria na câmara de pré-combustão, embora apenas em conjunto com uma das causas referidas anteriormente. Atraso de ignição resultante de uma compressão insuficiente devido a uma folga demasiado grande, tempos de comando incorrectos ou válvulas com fugas. Atraso de ignição demasiado grande devido a diesel pouco inflamável (índice de cetano demasiado baixo). Identificar e eliminar danos nos pistões 33

34 3.4 Falhas de combustão Fissuras no topo e nas suas cavidades (motor diesel) Descrição A cabeça do pistão apresenta uma fissura de tensão, que se estende da superfície do pistão até ao furo do pino do pistão (fig. 1 e 2). Os gases de combustão quentes, que passaram pela fissura, queimaram um canal no material do pistão, que vai para fora, desde a cavidade até à reentrância fundida abaixo do anel de segmento colector de óleo. Fig. 1 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

35 Falhas de combustão 3.4 Avaliação A elevada sobrecarga térmica provoca um forte aquecimento local do material do pistão, que num motor com câmara de précombustão ocorre nos pontos de embate dos jactos da câmara de précombustão e num motor de injecção directa no rebordo da cavidade. Nos locais aquecidos, o material dilata mais do que nos outros locais. Uma vez que à volta dos locais aquecidos está material circundante frio, o material no local de sobrecarga quente deforma-se permanentemente para além do limite de elasticidade. No arrefecimento ocorre exactamente o contrário. Nos locais onde o material encolheu previamente e foi pressionado para fora existe de repente menos material. Isso faz com que surjam nesta área as tensões de tracção correspondentes, que acabam por provocar as fissuras de tensão (fig. 3 e 4). Se às tensões da carga térmica se sobrepuserem adicionalmente as tensões de uma flexão do pino, as fissuras de tensão podem causar uma fissura principal muito grande, que pode resultar na ruptura total e na falha do pistão. Fig. 3 Fig. 4 Causas possíveis falha na carburação devido a bicos injectores defeituosos ou errados na bomba de injecção, danos na câmara de pré-combustão. Temperaturas elevadas devido a avarias no sistema de refrigeração. Erro no freio motor ou uso Excessivo do mesmo. A consequência é um sobreaquecimento. Aumento da potência do motor através de intervenções no software da centralina. Refrigeração insuficiente dos pistões em caso de pistões no canal de refrigeração, p. ex. devido a bicos injectores de óleo entupidos ou deformados. Variações de temperatura em motores sujeitos a uma alteração frequente da solicitação, como em autocarros urbanos, máquinas de terraplanagem, etc. podem tornar os factores referidos especialmente críticos. Utilização de pistões com as especificações erradas, p. ex. a montagem de pistões sem canal de refrigeração apesar de ter de ser utilizado um pistão com canal de refrigeração, montagem de pistões de outros fabricantes que não estão equipados com um reforço com fibra no rebordo da cavidade. Montagem de pistões com uma forma de cavidade errada para o motor. Ver também Marcas de desgaste da cabeça do pistão devido à utilização de pistões errados. Identificar e eliminar danos nos pistões 35

36 3.4 Falhas de combustão Rupturas na nervura circular Descrição De um lado do pistão existe uma ruptura na nervura circular, entre o primeiro e o segundo anel de vedação (fig. 1). Fig. 1 A ruptura começa na base da ranhura, no rebordo superior da barra, e passa na forma oblíqua na direcção do material do pistão. Perto do rebordo da barra, a ruptura inverte-se novamente para fora e sai na base da ranhura, no rebordo inferior da barra ou mesmo por baixo deste. As fissuras longitudinais nas nervuras circulares, que limitam lateralmente a ruptura da barra, prolongam-se para baixo. Não existe corrosão nos pistões ou sinais de sobreaquecimento. Fig. 2 Secção transversal de uma nervura circular Avaliação Apesar de em todos os danos se suspeitar de um defeito de material, tal não é a causa das rupturas da barra. Estas rupturas são sempre uma consequência de uma sobrecarga do material. Estes sinais de sobrecarga podem ser diferenciados segundo 3 causas: Combustão detonante: Isso significa que o índice de octano do combustível não conseguiu satisfazer as necessidades do motor em todos os estados de funcionamento. (Ver também Generalidades sobre danos nos pistões devido a falhas de combustão em motores a gasolina.) As rupturas na nervura circular devido a uma combustão detonante ocorrem quase sempre do lado da pressão. Nos motores diesel, uma combustão detonante só pode ser provocada por um atraso de ignição. 36 Identificar e eliminar danos nos pistões

37 Falhas de combustão 3.4 Golpes de líquido: Com o motor parado ou em funcionamento, há uma entrada inadvertida de líquido (água, líquido de arrefecimento, óleo ou combustível) na câmara de combustão. Como os líquidos não podem ser comprimidos, ocorrem cargas excessivas sobre os pistões e o accionamento da cambota no curso de compressão. A consequência inevitável são rupturas na nervura circular, no cubo ou danos na biela e na cambota. Na fig. 3 é representado um progresso de ruptura como ocorre no caso de uma combustão detonante e em golpes de líquido. Neste caso, as superfícies de ruptura expandem-se para baixo, uma vez que a força causadora da ruptura exerce o seu efeito por cima sobre a nervura circular. Erro de montagem: Na montagem, o pistão não foi introduzido mas cravado, por os anéis de segmento não terem sido correctamente armados ou por terem sido utilizadas ferramentas inadequadas. Neste caso, as nervuras circulares quebram-se no sentido oposto, por a pressão ser exercida por baixo e não, como nos casos anteriores, por cima (fig. 4). Fig. 3 Fig. 4 Causas possíveis Combustão detonante em motores a gasolina Utilização de um combustível que não é suficientemente resistente às detona ções. A qualidade do combustível tem de corresponder à relação de compressão do motor, ou seja, o índice de octano do combustível tem de satisfazer a necessidade de octano do motor em todos os estados de funcionamento. Diesel na gasolina, resultando numa redução do índice de octano do combustível. Óleo na câmara de combustão devido a um consumo de óleo elevado nos anéis de segmento ou nas guias de válvula reduz a resistência à detonação do combustível. Uma relação de compressão demasiado elevada provocada por resíduos de combustão nas superfícies dos pistões e na cabeça do cilindro ou resultante de uma abrasão excessiva da superfície do bloco e do cilindro, na sequência da revisão do motor ou de medidas de tuning. Momento de ignição demasiado cedo. Mistura demasiado pobre, provocando temperaturas de combustão demasiado elevadas. Temperaturas demasiado elevadas do ar admitido, resultantes de uma ventilação insuficiente do compartimento do motor ou de um refluxo no escape. Mas também a comutação não atempada da válvula do ar admitido para o funcionamento de Verão ou um automatismo de comutação avariado causam um aumento considerável da temperatura do ar admitido (em especial em motores de carburador mais antigos). Combustão detonante em motores diesel Bicos injectores que pulverizam mal ou pingam. pressão de injecção demasiado baixa dos bicos injectores. pressão de compressão demasiado baixa devido a juntas da cabeça do cilindro erradas, saliências do pistão demasiado pequenas, válvulas com fugas ou anéis de segmento quebrados ou desgastados. Juntas da cabeça do cilindro avariadas. Danos na câmara de pré-combustão. Utilização imprópria ou excessiva de produtos de auxílio de arranque (spray de arranque do motor) no arranque a frio. Em caso de golpes de líquido Aspiração inadvertida de água ao atravessar uma inundação, poças de água ou extensões de água pouco profundas ou devido à projecção de grandes massas de água de veículos que vão à frente ou estão a passar. Inundação do cilindro com água com o motor parado, devido a fugas na junta da cabeça do cilindro ou de fissuras em componentes. Inundação do cilindro com combustível com o motor parado, devido a bicos injectores com fugas (apenas em motores a gasolina com sistema de injecção). A pressão residual no sistema de injecção esvazia-se através do bico com fuga para dentro do cilindro. Nestes dois últimos casos referidos, o dano descrito ocorre no arranque do motor. Identificar e eliminar danos nos pistões 37

38 3.4 Falhas de combustão Sinais de colisão na cabeça do pistão (motor diesel) Descrição Na cabeça do pistão (fig. 1) podem ser observados sinais de colisão fortes. O óleo carbonizado foi quase removido nesta área devido ao contacto metálico do pistão com a cabeça do cilindro. Como resultado dos batimentos, os depósitos de óleo carbonizado foram comprimidos contra a superfície do pistão e deixaram marcas. Os anéis de segmento apresentam um desgaste muito elevado. Em especial no anel de segmento do óleo os sinais de desgaste são visíveis a olho nu. Fig. 1 No pistão na fig. 2 pode ser observada uma impressão da câmara de turbulência no rebordo de topo superior e do lado direito do topo uma impressão forte da válvula. Isso significa que durante o funcionamento, para além da câmara de turbulência, também uma válvula entrou em contacto com a superfície do pistão, penetrando com o tempo nesta superfície. No corpo do pistão podem ser observados primeiros sinais do início de factores de atrito ao nível do funcionamento a seco (fig. 4). Fig. 2 Fig. 3 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

39 Falhas de combustão 3.4 Avaliação Os pistões bateram em funcionamento contra a cabeça do cilindro ou a câmara de turbulência e uma válvula. Ainda não ocorreram rupturas devido aos efeitos violentos. No entanto, o tipo do desgaste nos anéis de segmento e também no corpo do pistão fornecem um indício que ocorreram falhas de combustão devido a afogamento por combustível como consequência destes batimentos. O batimento do pistão provoca vibrações mais ou menos fortes na cabeça do cilindro. E o bico injector também oscila devido a estas oscilações. Desse modo, o bico deixa de conseguir reter a pressão no estado fechado e injecta de forma descontrolada. O aumento de injecção de combustível para dentro do cilindro provoca um afogamento por combustível. Isso danifica a película de óleo, causando primeiro um aumento da fricção mista e, desse modo, um desgaste na área do anel de segmento. Daí resulta também um consumo de óleo elevado. Apenas quando a película de óleo é de tal forma afectada pelo combustível ao ponto de causar uma lubrificação insuficiente, é que se formam factores de atrito característicos ao nível do combustível (ver também Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco devido a afogamento por combustível). Na fase inicial, o corpo do pistão é menos danificado, uma vez que o curso de compressão o alimenta constantemente com óleo novo com capacidade de lubrificação. Apenas quando as partículas de desgaste da área de elevação dos pistões se misturam cada vez mais com o óleo lubrificante e este perde capacidade de suporte devido ao aumento da diluição do óleo, é que o desgaste alastra a todos os parceiros de deslize do motor. Causas possíveis Medida de saliência errada do pistão. A saliência do pistão não foi verificada ou corrigida no âmbito de uma revisão do motor. Camisa da biela com furo assimétrico na sequência de uma substituição da mesma. Rectificação assimétrica da cambota. Rectificação assimétrica do furo cego do apoio (na colocação posterior da tampa das bronzinas da cambota). Montagem de juntas da cabeça do motor com uma espessura insuficiente. Depósito de óleo carbonizado na cabeça do pistão, resultando no estreitamento ou neutralização da folga. Tempos de comando incorrectos devido a uma regulação errada, um alongamento da corrente, correias dentadas que saltaram. Rectificação excessiva da superfície plana da cabeça do pistão, resultando no desfasamento do tempo de comando. (Altera-se a distância entre a roda que acciona e a roda accionada, o que poderá não ser possível corrigir através da regulação da correia ou corrente por motivos que se prendem com a construção.) na substituição dos anéis de assento para válvulas não foi observada a posição correcta dos assentos da válvula. Se a superfície do assento da válvula não for efectuada na rectificação a uma profundidade suficiente na cabeça do cilindro, as válvulas deixam de dispor do atraso correcto na cabeça do cilindro e ficam demasiado salientes. Rotação excessiva do motor. A força de inércia excessiva faz com que as válvulas deixem de fechar atempadamente e batam contra o pistão. Uma folga demasiado grande da bronzina ou uma bronzina desgastada, em particular juntamente com rotações elevadas em descidas de montanha. Identificar e eliminar danos nos pistões 39

40 3.4 Falhas de combustão Furo na superfície do pistão (motor a gasolina) Descrição A superfície do pistão apresenta um furo contínuo. A superfície do pistão está coberta com material expulso por derretimento. Como resultado da forte formação de calor e do material do pistão friccionado, a área do corpo também já foi afectada e apresenta marcas de desgaste. Fig. 1 Avaliação Os danos deste tipo são provocados por auto-ignições. Nesse caso, a temperatura de auto-combustão da mistura de gás é excedida por causa das peças incandescentes na câmara de combustão. Essencialmente, trata-se da vela de ignição, da válvula de escape e de resíduos de combustão existentes na câmara de combustão. Neste caso, a mistura inflama-se ainda antes da própria ignição pela vela de ignição. A combustão inicia-se muito antes do momento de ignição em si, de modo que a chama exerce um efeito muito mais prolongado sobre a superfície do pistão do que no caso de um processo de combustão normal. No espaço de pouco tempo, a superfície do pistão aquece de tal forma devido às auto-ignições, que o material na superfície fica pastoso. O material amolecido é expulso devido à força de inércia nos movimentos de elevação do pistão e também ao forte fluxo dos gases de combustão. Na sequência da redução da consistência neste local, a pressão de combustão exerce uma força para dentro sobre a espessura remanescente do topo. Em muitos casos nem chegam a ocorrer marcas de desgaste. Nota importante: Um aquecimento local tão rápido da superfície do pistão, até a um estado pastoso, só é possível devido a autoignições. 40 Identificar e eliminar danos nos pistões

41 Falhas de combustão 3.4 Causas possíveis Velas de ignição com um valor térmico demasiado baixo. Mistura demasiado pobre, provocando temperaturas de combustão demasiado elevadas. Válvulas danificadas e com fugas ou uma folga das válvulas demasiado pequena. Isso faz com que as válvulas não fechem correctamente. As válvulas aquecem muito devido aos gases de combustão que passam e começam a incandescer. Isso afecta em primeiro lugar as válvulas de escape, uma vez que as válvulas de admissão são refrigeradas por gases frescos. Resíduos de combustão incandescentes sobre as superfícies dos pistões, a cabeça do cilindro, as válvulas e as velas de ignição. Combustível impróprio com um índice de octano demasiado baixo. A qualidade do combustível tem de corresponder à relação de compressão do motor, ou seja, o índice de octano do combustível tem de satisfazer a necessidade de octano do motor em todos os estados de funcionamento. Diesel na gasolina, resultando numa redução do índice de octano do combustível. Elevadas quantidades de óleo na câmara de combustão devido a um consumo de óleo elevado nos anéis de segmento ou na guia de válvula. Temperatura elevada do motor ou do ar admitido devido a uma ventilação insuficiente do compartimento do motor. sobreaquecimento geral. Identificar e eliminar danos nos pistões 41

42 3.4 Falhas de combustão Marcas de desgaste da cabeça do pistão devido à utilização de pistões errados (motor diesel) Descrição Na cabeça do pistão podem ser observadas nítidas estrias de desgaste limitadas localmente que se espalham por toda a circunferência. O foco destas estrias de desgaste encontra-se na barra de fogo. Começam na superfície do pistão e terminam no 2.º anel de vedação. Fig. 1 Avaliação Mediante o tipo de dano é possível provar claramente que a origem do mesmo se deve a falhas de combustão. No entanto, a avaria não se deve ao sistema de injecção, como seria de esperar inicialmente, mas antes à utilização de um pistão errado. No âmbito da legislação sobre a redução de poluentes nos gases de escape, os motores são construídos em conformidade com as normas prescritas em matéria de emissões poluentes. Frequentemente é difícil de distinguir visualmente os pistões correspondentes à respectiva norma em matéria de emissões poluentes. No dano presente, são utilizados para a mesma série de motores pistões destinados às várias normas em matéria de emissões poluentes com diâmetros de cavidade diferentes. O pistão segundo a norma em matéria de emissões poluentes Euro 1, com um diâmetro de cavidade de 77 mm, foi substituído no âmbito de uma reparação do motor por um pistão segundo a norma em matéria de emissões poluentes Euro 2, com um diâmetro de cavidade de 75 mm. Isso provocou um aquecimento superior do rebordo da cavidade, uma vez que o bico injector devido ao diâmetro inferior da cavidade deixou de embater na cavidade, passando a embater no rebordo. Por esse motivo, verificou-se um sobreaquecimento local do material do pistão nos pontos de embate dos jactos de injecção e uma dilatação térmica mais elevada, o que causou posteriormente as marcas de desgaste limitadas localmente. Se não forem utilizados os pistões prescritos para o respectivo tipo de motor e para a norma em matéria de emissões poluentes correspondente, podem ocorrer em funcionamento falhas de combustão graves com consequências imprevisíveis. Para além dos danos apresentados aqui, o incumprimento dos valores de gases de escape representam um problema menor. Pois as perdas de potência, o consumo de combustível mais elevado e a montagem posterior dos pistões correctos acarretam custos subsequentes consideráveis. 42 Identificar e eliminar danos nos pistões

43 Falhas de combustão 3.4 Causas possíveis Utilização de pistões com uma forma, uma profundidade ou um diâmetro da cavidade errada. Utilização de pistões com uma dimensão divergente (altura de compressão). Utilização de um modelo diferente de pistões. Não pode ser utilizado, por exemplo, um pistão que não possua um canal de refrigeração se o fabricante do motor estipular que para a respectiva utilização (p. ex. alcance de uma determinada potência) é necessário ter um canal de refrigeração. Apesar da montagem de um pistão correcto, estão montados componentes errados para a utilização (bicos injectores, juntas da cabeça do cilindro, bombas de injecção ou outros componentes que influenciam a mistura ou a combustão). Identificar e eliminar danos nos pistões 43

44 3.4 Falhas de combustão Erosão na barra de fogo e na superfície do pistão (motor a gasolina) Descrição A barra de fogo apresenta eliminações em forma de erosão (fig. 2) que se prolongam frequentemente até à superfície do pistão (fig. 3). Neste caso, não têm de ocorrer necessariamente marcas de desgaste ou outros danos. Fig. 1 Fig. 2 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

45 Falhas de combustão 3.4 Avaliação As eliminações de material em forma de erosão na barra de fogo e na superfície do pistão são sempre uma consequência de uma combustão detonante prolongada de média intensidade. Nesse processo são provocadas ondas de pressão que se difundem no cilindro e que também passam entre a barra de fogo e a parede do cilindro até ao primeiro anel de vedação. No ponto de inversão da onda de pressão, a energia cinética arranca partículas muito pequenas da superfície do pistão. Com o tempo, as eliminações de material espalham-se, em particular quando a combustão detonante começa a causar auto-ignições. Frequentemente o material gasta-se na zona do dano para além dos anéis, até à ranhura do anel lubrificador. Causas possíveis Utilização de um combustível que não é suficientemente resistente às detonações. A qualidade do combustível tem de corresponder à relação de compressão do motor, ou seja, o índice de octano do combustível tem de satisfazer a necessidade de octano do motor em todos os estados de funcionamento. A gasolina foi contaminada com diesel. Este tipo de contaminação pode ser causado pelo abastecimento inadvertido com o combustível errado ou através da utilização alternada de depósitos ou jerrycans para os dois tipos de combustível. Para provocar uma redução tão acentuada do índice de octano da gasolina, é suficiente a adição de quantidades muito reduzidas de diesel. Elevadas quantidades de óleo na câmara de combustão, p. ex. devido a anéis de segmento ou guias de válvula desgastadas e ao turbocompressor ou semelhantes, reduzem a resistência à detonação do combustível. Uma relação de compressão demasiado elevada provocada por resíduos de combustão nas superfícies dos pistões e na cabeça do cilindro. Ou devido a uma abrasão excessiva da superfície da cabeça do bloco e do cilindro, na sequência da revisão do motor ou de medidas de tuning. Momento de ignição demasiado cedo. Mistura demasiado pobre, provocando temperaturas de combustão demasiado elevadas. Temperaturas demasiado elevadas do ar admitido, resultantes de uma ventilação insuficiente do compartimento do motor ou de um refluxo no escape. Mas também a comutação não atempada da válvula do ar admitido para o funcionamento de Verão ou um automatismo de comutação avariado causam um aumento considerável da temperatura do ar admitido (em especial em motores de carburador mais antigos). Identificar e eliminar danos nos pistões 45

46 3.5 Rupturas do pistão e do anel de segmento Generalidades sobre Rupturas do pistão No funcionamento do motor podem ocorrer rupturas do pistão devido a uma ruptura repentina ou uma ruptura devida à fadiga. Uma ruptura repentina (fig. 1) é sempre provocada por uma partícula estranha, que colide com o pistão durante o funciona mento do motor. Pode tratar-se de peças arrancadas da biela, cambota, válvulas ou semelhante. A entrada de água ou combustível no cilindro também pode provocar uma ruptura repentina do pistão. As superfícies de ruptura são cinzentas, sem marcas de atrito e também sem trama. O pistão quebra-se repentinamente sem desenvolver uma ruptura. Fig. 1 Fig. 2 No caso de uma ruptura devida à fadiga (fig. 2) forma-se uma trama na superfície de ruptura, que permite identificar o início e o progresso por etapas da ruptura. As superfícies de ruptura apresentam frequentemente marcas de atrito brilhan tes. A causa de uma ruptura devida à fadiga é uma sobrecarga do material do pistão. As sobrecargas ocorrem como resultado de uma combustão detonante, vibrações fortes do pistão, p. ex. por a cabeça do pistão bater contra a cabeça do cilindro, defeitos de material ou uma folga demasiado grande do corpo. As deformações demasiado grandes do pino do pistão devido a uma sobrecarga (flexão ou deformação oval) provocam fissuras no cubo ou no apoio. Adicionalmente, as rupturas devido à fadiga podem ser originadas por fissuras de tensão térmica nas superfícies dos pistões. 46 Identificar e eliminar danos nos pistões

47 Rupturas do pistão e do anel de segmento Ruptura do pistão no cubo do pino do pistão Descrição O eixo do furo do pino do pistão apresenta a fase inicial de uma fissura devida à fadiga típica do cubo (fig. 4). A fissura espalhou-se de forma semicircular à volta do ponto de partida. Uma fissura inicial forma dentro de muito pouco tempo o que é designado por fenda, que divide o pistão em duas partes até à superfície do pistão, conforme apresentado na fig. 3. (O pistão foi serrado por baixo para análise; a fissura original estendia-se do furo do pino até à superfície do pistão.) Fig. 3 Fig. 4 Secção transversal de um cubo do pino do pistão Avaliação As rupturas no cubo ocorrem devido a sobrecarga. Isso pode ser favorecido por uma alimentação de óleo insuficiente. Nesse caso, uma fissura no cubo do pino, provocado por sobrecarga, continua a progredir mesmo com uma carga normal e acaba por provocar uma fenda ou a ruptura de todo o pistão. Causas possíveis falhas de combustão, em particular combustão repentina devido a atraso de ignição. Utilização excessiva ou imprópria de produtos de auxílio de arranque no arranque a frio. o cilindro encheu-se com o motor parado com água, combustível ou óleo (golpe de líquido). Aumentos da potência (p. ex. chip tuning) utilizando o pistão de série. Utilização de pinos do pistão errados ou mais leves. A deformação oval do pino resulta na sobrecarga do apoio do pino. Identificar e eliminar danos nos pistões 47

48 3.5 Rupturas do pistão e do anel de segmento Ruptura do pistão devido a encosto da superfície do pistão contra a cabeça do cilindro Descrição No pistão na fig. 1 podem ser observados sinais de colisão na superfície do pistão. O pistão bateu tanto na superfície do pistão como nas duas válvulas. Como consequência das vibrações e dos efeitos violentos, desenvolveu-se em funcionamento uma ruptura no sentido do pino. Fig. 1 No pistão na fig. 2 o corpo do pistão quebrou-se na ranhura inferior do anel lubrificador. As superfícies de ruptura apresentam sinais de fadiga. Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

49 Rupturas do pistão e do anel de segmento 3.5 Avaliação Devido à sequência excepcionalmente rápida de pancadas fortes quando a superfície do pistão bate contra a cabeça do cilindro, o pistão vibra de tal modo que surgem fissuras. Nos pistões com um anel de segmento colector de óleo inferior (fig. 2) tal resulta quase sempre na ruptura do corpo na área da ranhura superior do anel lubrificador. As pancadas na cabeça do cilindro resultam no emperrar dos pistões no cilindro que batem posteriormente com o corpo contra a parede do cilindro. Como a espessura do material é inferior na ranhura inferior do anel, p. ex. na barra de fogo, o pistão quebra nesta área. Causas possíveis Uma folga demasiado grande da bronzina ou uma bronzina desgastada, em particular juntamente com rotações elevadas em descidas de montanha. A folga, isto é, a distância mínima entre a superfície do pistão e a cabeça do cilindro na posição superior de ponto morto, era demasiado pequena. Tal pode ser causado pelas seguintes situações: a) Montagem de pistões com uma altura de compressão errada. Em muitos casos, a superfície do bloco do cilindro é rectificada durante a revisão do motor. Se após a rectificação forem utilizados pistões com a altura de compressão original, a saliência do pistão pode tornar-se demasiado grande. Por isso, são disponibilizados para uma eventual reparação pistões com uma altura de compressão reduzida, de modo a que a saliência do pistão permaneça dentro da margem de tolerância definida pelo fabricante do motor.* b) Espessura insuficiente da junta da cabeça do cilindro. Muitos fabricantes utilizam juntas da cabeça do cilindro com espessuras diferentes para o mesmo motor. Por um lado, isso é necessário para compensar na produção as adições de tolerâncias de componentes e, por outro lado, para ser possível efectuar uma adaptação da saliência do pistão nas reparações. Por isso, nas reparações deve ser sempre assegurada a utilização de juntas da cabeça do cilindro com a espessura prescrita do material. Esta é a única forma de garantir que seja alcançada a folga prescrita após a reparação. Se o bloco do cilindro for rectificado ou substituído na sequência de uma reparação, a espessura da vedação tem se der determinada novamente com base na saliência do pistão e de acordo com as especificações do fabricante do motor. Atenção: Uma verificação de mobilidade, efectuada à mão a seguir a uma revisão do motor, durante a qual o motor é rodado várias vezes em estado frio, não constitui qualquer garantia para que o pistão não bata contra a cabeça do cilindro com o motor à temperatura de funcionamento. O aquecimento do pistão e da biela fazem com que também se verifique uma dilatação longitudinal destes componentes, que reduz a distância entre a superfície do pistão e a cabeça do cilindro. Neste processo, em particular os motores grandes de veículos comerciais com alturas de compressão elevadas registam alterações significativas das medidas, o que reduz a mobilidade do pistão no ponto morto superior em poucos décimos de milímetro. * A Motor Service fornece para muitos motores diesel pistões com uma altura de compressão reduzida (KH-). Para mais detalhes, consulte o catálogo de pistões da Motor Service. Para mais detalhes, consulte o catálogo da Motor Service Pistões, cilindros, conjuntos. Identificar e eliminar danos nos pistões 49

50 3.5 Rupturas do pistão e do anel de segmento Desgaste do material na área do anel (ruptura do anel) Descrição Na área da primeira ranhura do anel existe um forte desgaste do material, que chega à superfície do pistão. A ranhura do anel apresenta um forte desgaste axial. A superfície do pistão apresenta fortes amolgadelas de fragmentos do 1.º anel. O corpo do pistão apresenta em alguns locais marcas de funcionamento lixadas. Fig. 1 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

51 Rupturas do pistão e do anel de segmento 3.5 Avaliação Devido ao forte desgaste axial da ranhura, em particular na primeira ranhura do anel, neste caso o dano apenas pode ter sido provocado pela entrada de impurezas na câmara de combustão. Assim, as impurezas também se depositaram na ranhura do anel e causaram um desgaste abrasivo no anel e na ranhura do anel. Isso fez com que a folga na altura do anel fosse aumentanda. A secção transversal do anel foi consideravelmente enfraquecida, acabando por não aguentar a pressão de combustão e quebrando. Isso fez com que o bocado quebrado do anel se movimentasse de forma ainda mais solta na ranhura que estava a aumentar rapidamente e causou a lavagem representada devido à colisão contínua. Depois de a lavagem ter chegado finalmente à superfície do pistão, os fragmentos do anel de segmento penetraram entre a superfície do pistão e a cabeça do cilindro, onde provocaram danos adicionais nestes dois componentes. Causas possíveis no caso de um forte desgaste axial da ranhura do anel e dos anéis de segmento, a única causa possível é a entrada de partículas estranhas na câmara de combustão. Ver também Desgaste de pistões, anéis de segmento e cilindros devido a sujidade. no caso de um forte desgaste radial dos anéis sem um desgaste axial, uma causa provável é um afogamento por combustível. Ver também Desgaste dos pistões, anéis de segmento e cilindros devido a afogamento por combustível. no caso de ranhuras do anel e anéis de segmento sem desgaste e pouco tempo de funcionamento após uma revisão do motor, este tipo de dano pode ser provocado por um erro de montagem do pistão. Os anéis de segmento podem quebrar na instalação do pistão no cilindro, se não forem comprimidos a uma profundidade suficiente na ranhura do anel. Isso acontece normalmente quando a cinta de aperto de anéis é tensionada sem ter sido colocada correctamente à volta do pistão ou quando é utilizada uma ferramenta de inserção errada ou danificada na montagem do pistão. Trepidação do anel devido a uma folga na altura demasiado grande do anel. Este estado pode verificar-se, quando na revisão do motor é utilizado apenas um novo conjunto de anéis, apesar das ranhuras do anel no pistão já estarem desgastadas. A folga demasiado grande causa a trepidação dos anéis, podendo quebrar-se. Uma outra causa para uma folga na altura demasiado elevada do anel pode ser a utilização de um jogo de anéis errado. A altura do anel pode ser demasiado baixa, fazendo com que a folga na ranhura seja demasiado grande logo na montagem. Este dano também pode ser provocado por um pistão impróprio para a finalidade de utilização. Devido à carga e ao tempo de funcionamento necessários, os pistões para motores diesel estão equipados com um suporte do anel de ferro fundido com teor de níquel. Por causa dos custos, nos motores diesel apenas costumam ser instalados pistões sem suporte do anel quando é esperado um tempo de funcionamento reduzido. Isso pode ser o caso, por exemplo, em máquinas agrícolas. Se um pistão sem suporte do anel tiver de resistir a um tempo de funcionamento prolongado ou a uma quilometragem elevada, a resistência ao desgaste das ranhuras do anel pode não ser suficiente para a vida útil esperada do motor. Devido ao desgaste natural, a dimensão da ranhura irá dilatar de tal forma, que podem ocorrer uma trepidação e também uma ruptura do anel. Identificar e eliminar danos nos pistões 51

52 3.6 Rupturas do pino do pistão Generalidades sobre rupturas do pino do pistão As rupturas do pino podem ser provocadas devido a uma sobrecarga em falhas de combustão, ao efeito de partículas estranhas ou a um defeito de material. No caso de um defeito de material, a fissura começa, na maior parte dos casos, com uma inclusão de escórias alinhadas. Contudo, esta situação pode ser comprovada em laboratório com uma análise do material. Uma utilização excessiva ou imprópria de produtos de auxílio de arranque (spray de arranque do motor) equivale aos efeitos de falhas de combustão graves. Em funcionamento, a pressão dos gases de combustão sobre o pistão faz com que o pino do pistão seja flectido por completo e deformado de forma oval. Devido à deformação oval, no caso de uma sobrecarga nas extremidades do pino pode formar-se inicialmente uma fissura longitudinal, que pode começar no diâmetro externo ou interno do pino. Nesse caso, a fissura continua como ruptura devido à fadiga no sentido do centro do pino. Na área de maior esforço de cisalhamento e flexão, entre o furo do pino do pistão e o pé da biela, o sentido altera-se numa fissura transversal, o que acaba por provocar a ruptura de todo o pino. Contudo, para além dos danos aqui mencionados também podem ocorrer rupturas com origem em quaisquer outros danos do pino ou devido a um erro de têmpera. 52 Identificar e eliminar danos nos pistões

53 Rupturas do pino do pistão Pino do pistão quebrado Fig. 1 Descrição Devido a uma fissura transversal, o pino do pistão (fig. 1) está completamente quebrado na transição entre a biela e o furo do pino do pistão. O fragmento mais curto tem uma fenda a todo o compri mento. As superfícies de ruptura apresentam sinais de fadiga. Avaliação Pressupondo que não se trata de um defeito do material, as rupturas do pino são sempre uma consequência de sobrecargas. Contudo, os defeitos do material podem ser sempre detectados através de uma análise do material do pino quebrado. Devido à deformação oval do pino do pistão nos furos do pino do pistão, no caso de uma sobrecarga forma-se nas extremidades do pino primeiro uma fissura longitudinal, que pode começar tanto na superfície externa como no furo interior. Nesse caso, a fissura continua como ruptura devido à fadiga no sentido do centro do pino. Na área de maior esforço de cisalhamento e flexão, entre o furo do pino do pistão e o pé da biela, o sentido altera-se numa fissura transversal, o que acaba por provocar a ruptura de todo o pino. A fig. 2 mostra que uma primeira fissura superficial pode ser provocada não apenas por uma sobrecarga, mas também por um manuseamento impróprio do pino do pistão durante a montagem. Na parte da frente do pino quebrado é nitidamente visível que a fissura superficial teve origem numa pancada (golpe de martelo). Esta situação comprova que uma fissura superficial existente mesmo em caso de uma solicitação normal pode progredir para uma ruptura devido à fadiga e, em último caso, para uma ruptura total. Fig. 2 Causas possíveis falhas de combustão em motores a gasolina ou diesel, em especial devido a uma combustão detonante. Golpes de líquido. Manuseamento impróprio dos pinos do pistão durante a montagem. sobrecarga do pino devido ao aumento da potência do motor. Enfraquecimento do pino devido a medidas de tuning (redução do peso). Utilização do pino errado (p. ex. pino perfilado). Identificar e eliminar danos nos pistões 53

54 3.7 Danos nos anéis de retenção do pino Generalidades sobre danos nas retenções do pino do pistão Como retenção do pino do pistão são utilizados anéis elásticos ou anéis Seeger. Ambos os tipos podem quebrar em funcionamento ou saltar ou serem expulsos da ranhura no pistão. A ruptura dos anéis de retenção ou a quebra das extremidades do anel deve-se sempre a uma sobrecarga ou a um manuseamento impróprio na montagem dos anéis de retenção. Os anéis de retenção apenas são submetidos a cargas no sentido axial, quando é forçado um movimento axial sobre o pino do pistão. Um desvio da biela ou uma biela oscilante, na maior parte das vezes assimétrica, faz o eixo do pino do pistão e o eixo do veio do pistão saírem do paralelismo e causa exactamente este movimento axial do pino. Neste caso, o pino do pistão bate numa sequência alternada e extraordinaria mente rápida contra os anéis de retenção do pino do pistão e expulsa-os gradualmente da ranhura. Em seguida, os anéis são expulsos adicionalmente até ao trajecto do cilindro, onde são friccionados devido ao desgaste. Os anéis de retenção acabam por quebrar. Algumas peças ficam entaladas entre o pistão e o cilindro e outras são projectadas de um lado para o outro através da força de inércia na reentrância dos furos do pino do pistão e causam nesse local desgastes consideráveis do material. Não é raro alguns fragmentos passarem através do furo interior do pino do pistão para o outro lado do pistão e causarem também aí danos graves. 54 Identificar e eliminar danos nos pistões

55 Danos nos anéis de retenção do pino Danos nos pistões devido a anéis de retenção do pino quebrados Descrição I A extremidade dos furos do pino está muito desgastada de ambos os lados do pistão. Os danos prolongam-se em parte para cima, até à área do anel (fig. 1). Um anel de retenção já não se encontrava na ranhura de retenção quando o pistão foi desmontado. Saltou para fora em funcionamento e quebrou-se. O segundo anel de retenção está danificado, mas ainda se encontrava montado na respectiva ranhura quando o pistão foi desmontado. Por faltar o anel de retenção do pino, o pino do pistão saiu para fora em funcionamento, até ao trajecto do cilindro. Aparentemente, a parte da frente do pino esteve durante muito tempo em contacto com o trajecto do cilindro. Desse modo, a parte da frente apresenta um desgaste abaulado (fig. 3). As marcas de funcionamento do pistão apresentam uma forma muito assimétrica. Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Identificar e eliminar danos nos pistões 55

56 3.7 Danos nos anéis de retenção do pino Descrição II Neste caso, um funcionamento oblíquo também causou a expulsão do anel de retenção do pino. Devido ao funcionamento oblíquo do pistão no cilindro e à carga unilateral exercida no pino do pistão, este quebrou-se (fig. 3), provocando assim uma ruptura do pistão (fig. 2). Na figura 1 são nitidamente visíveis as marcas de funcionamento assimétricas como consequência do funcionamento oblíquo do pistão no cilindro. Fig. 1 Fig. 2 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

57 Danos nos anéis de retenção do pino 3.7 Avaliação Em funcionamento, os anéis de retenção do pino, em forma de anéis elásticos ou anéis Seeger, apenas são comprimidos para fora ou expulsos através de um impulso axial do pino do pistão. O requisito é estarem correctamente instalados e não serem danificados. Um impulso axial ocorre sempre que o eixo do pino do pistão não esteja em funcionamento paralelo face ao eixo da cambota. Isso ocorre predominantemente quando uma biela deformada causa uma posição muito oblíqua do pistão. Desse modo, nos movimentos de elevação ocorre um impulso axial alternado, fazendo com que o anel de retenção que se encontra no sentido da pressão principal seja praticamente expulso. O anel de retenção que saltou para fora fica então entalado entre os pinos do pistão que saem para fora, o pistão e o trajecto do cilindro. Nesse local, o anel de retenção fica sujeito a desgaste e acaba por quebrar-se em várias partes. Conforme apresentado na fig. 2, devido à força de inércia no movimento ascendente e descendente do pistão, as partes expulsam após muito pouco tempo o material do pistão. Nesse processo, determinados fragmentos também passam pelo pino oco do pistão e provocam danos correspondentes também do lado oposto do pistão. Causas possíveis Impulso axial do pino do pistão com o motor em funcionamento devido a: Deformação ou torção da biela. Pés de biela com furo oblíquo (falta de paralelismo do eixo). Cilindros com furo oblíquo. folga excessiva do apoio da biela, em especial junto com bielas assimétricas. Utilização de anéis de retenção antigos ou danificados. Anéis de retenção montados incorrectamente. Identificar e eliminar danos nos pistões 57

58 3.8 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão Generalidades sobre marcas de desgaste nos furos do pino do pistão As marcas de desgaste nos furos do pino do pistão podem ocorrer como causa primária ou secundária de marcas de desgaste no corpo do pistão. Uma vez que o apoio do pino nos furos do pino do pistão não é necessariamente alimentado com óleo e apenas está disponível óleo pulverizado ou centrifugado, as marcas de desgaste nas bronzinas do pino do pistão são quase sempre marcas de desgaste típicas de funcionamento a seco com superfícies muito rasgadas e soldaduras do material. As marcas primárias de desgaste nos furos do pino do pistão nos pinos com apoio flutuante são causados devido a uma folga insuficiente ou a um encravamento do desvio. Isto reduz a mobilidade do pino do pistão na camisa da biela. Neste caso, o pino é obrigado a rodar nos furos do pino. No entanto, a folga do pino com apoio flutuante é demasiado pequeno nos furos do pino do pistão. A consequência inevitável é um forte aquecimento e, assim, a falha das condições de lubrificação em funcionamento a seco. Devido ao elevado aquecimento, o pistão também se dilata muito mais na área dos furos do pino do pistão no corpo. Isso pode causar posteriormente também aqui uma falta de folga, um funcionamento a seco e marcas de desgaste (ver também Marcas de desgaste ao lado dos respectivos furos do pino). Para os pinos do pistão que são encolhidos na biela, a folga no furo do pino do pistão é dimensionado para que ali se possa formar sempre uma película de óleo com uma espessura suficiente. No caso de uma reutilização de bielas encolhidas, deve prestar atenção a que o furo na biela não esteja empenado ou apresente outro tipo de dano. Caso contrário, o pino do pistão pode deformar-se de tal forma no estado encolhido que a folga nos furos do pino do pistão não seja suficiente, o que poderá favorecer a formação de ligeiras marcas de desgaste. Na montagem do pistão no motor, o pino do pistão deve ser sempre oleado generosamente, de modo a existir lubrificante suficiente para as primeiras rotações. Nota importante: No encolhimento do pino do pistão na biela, além da lubrificação do pino mencionada acima, deve certificar-se de que não deve verificar a mobilidade do apoio do pino imediatamente após a instalação do pino, efectuando um movimento basculante do pistão. Imediatamente após a instalação do pino frio na biela quente ocorre uma compensação de temperatura entre os dois componentes. Desse modo, o pino do pistão pode ficar muito quente e expandir-se ao ponto de ficar preso no furo frio do pino. Se o apoio for movimentado neste estado, isso pode provocar um primeiro ponto de fricção ou de desgaste, que durante o funcionamento causa uma mobilidade reduzida do apoio e, desse modo, a uma fricção e formação de calor mais elevadas. Por essa razão, os componentes montados devem primeiro arrefecer suficientemente antes de proceder a uma verificação da mobilidade. As marcas secundárias de desgaste nos furos do pino do pistão são inicialmente causadas por marcas de desgaste graves no corpo do pistão. Neste processo, todo o pistão pode aquecer ao ponto de a lubrificação também falhar nos furos do pino do pistão. Por parte, os resíduos das marcas de desgaste no corpo também são transportados pelo fluxo para o apoio do pino. 58 Identificar e eliminar danos nos pistões

59 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (pino do pistão com apoio flutuante) Descrição O pino do pistão causou um forte desgaste nos furos do pino do pistão. O material do pistão ficou praticamente soldado na superfície do pistão (fig. 1). O pino do pistão ficou azul na área da camisa da biela. O corpo do pistão não apresenta marcas de desgaste. Fig. 1 Avaliação A cor azul do pino do pistão na área da camisa da biela indica que existia aqui uma falta de folga, pelo que o pino do pistão não conseguia rodar na camisa da biela ou rodava com dificuldade. Por isso, a rotação do pino do pistão ocorreu apenas no furo do pino do pistão. Contudo, a folga de um pino do pistão com apoio flutuante é demasiado pequena para esta situação. A fricção mais elevada provocou um aquecimento excessivo no apoio, tornando a película de óleo ineficaz e causando as marcas de desgaste do pino. Causas possíveis A folga entre a camisa da biela e o pino do pistão estava dimensionada de uma forma demasiado estreita. A folga na camisa da biela pode ter sido neutralizada devido a um desvio da biela, fixando o pino. o apoio do pino não foi lubrificado na montagem do pistão. Nota importante: Para que exista uma lubrificação suficiente para as primeiras rotações do motor e não ocorrer um ponto de fricção logo no arranque do motor, é essencial olear generosamente o apoio do pino durante a montagem do pistão. Identificar e eliminar danos nos pistões 59

60 3.8 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (biela encolhida) Descrição Aparentemente, o pistão funcionou apenas muito pouco tempo. Não existem resíduos no topo e marcas de funciona mento. O pino do pistão apresenta desgaste nos dois furos superiores do pino do pistão, isto é, do lado sujeito à pressão (fig. 1). A superfície das marcas de desgaste está limpa até ao metal. Não existem sinais de óleo queimado. Fig. 1 Avaliação O pistão não apresenta praticamente quaisquer marcas de funcionamento e só pode ter funcionado por muito pouco tempo. Por esse motivo, é possível assumir que o pino do pistão desgastou-se durante as primeiras rotações do motor. As marcas de desgaste limpas até ao metal são (um) indício para uma falta de óleo no apoio do pino. Causas possíveis o apoio do pino poderá não ter sido lubrificado antes de o pistão ser montado no motor. no encolhimento do pino do pistão na biela, procedeu-se imediatamente após a instalação do pino no respectivo apoio à verificação da mobilidade, efectuando um movimento basculante do pistão. Neste momento, o apoio pode ser afectado devido às diferenças de temperatura invulgares dos compo nentes, que não se verificam em funcionamento. 60 Identificar e eliminar danos nos pistões

61 Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (com marcas de desgaste no corpo do pistão) Descrição O pistão desgastou-se em toda a circunferência, com foco na cabeça do pistão (fig. 2). Os anéis de vedação prenderam nas ranhuras do anel. Existem marcas de desgaste nos dois furos do pino do pistão. Fig. 2 Avaliação Uma vez que o foco das marcas de desgaste se situa na cabeça do pistão, o dano deve ter começado neste local na sequência de falhas de combustão. Posteriormente, os anéis de segmento prenderam e as marcas de desgaste passaram a incidir com uma força cada vez maior sobre o corpo. A seguir, os gases de combustão que passaram pelos anéis de vedação presos aqueceram de tal forma o pistão, que a película de óleo tornou-se ineficaz no apoio do pino, ocorrendo também aqui marcas de desgaste. Causas possíveis falhas de combustão que provocam uma combinação de marcas de desgaste de folga e de funcionamento a seco na cabeça e no corpo do pistão e, posteriormente, também as marcas de desgaste no apoio do pino. Identificar e eliminar danos nos pistões 61

62 3.9 Ruídos no pistão Generalidades sobre ruídos no pistão Os ruídos de funcionamento dos pistões podem ser provocados por diversos factores de influência com o motor em funcionamento. Basculamento do pistão devido a folga demasiado grande: O pistão bascula devido a um furo do cilindro efectuado demasiado grande ou a desgaste/abatimento do material, o que é impulsionado pelo movimento de oscilação da biela e da inversão de movimento do pistão no cilindro e bate em especial com a cabeça do pistão contra o trajecto do cilindro. Não foi respeitado o sentido de montagem do pistão: De modo a efectuar a inversão de movimento do pistão antes do ponto morto superior e antes do início do curso de explosão, o eixo do pino do pistão está desalinhado do eixo em poucos milímetros, no sentido do lado de pressão do pistão. Se o pistão for instalado no cilindro rodado em 180, ficando o pino do pistão desalinhado do eixo para o lado errado, a inversão de movimento do pistão ocorre no momento errado. Desse modo, o basculamento do pistão efectua-se com uma força muito maior e também de forma mais ruidosa. Basculamento do pistão devido a muito pouca folga no apoio do pino: A folga entre o pino do pistão e a camisa da biela pode ser efectuada demasiado pequena ou também pode ser excedida devido a um encravamento ou torção em funcionamento. Isto ocorre principalmente devido a um desvio da biela (deformação e torção). Colisão do pistão no sentido do pino: Uma colisão lateral do pistão contra o furo do cilindro é quase sempre provocada pela biela. Devido a um desvio da biela (deformação e principalmente devido a torção) o pistão executa no movimento de elevação um trajecto oscilante no eixo longitudinal do motor, provocando que o pistão bata alternadamente contra o cilindro. O mesmo efeito é causado por bielas assimétricas ou por um apoio descentrado do pistão causado pela biela. Colisão alternada do pino do pistão contra os anéis de retenção do pino do pistão: Um impulso axial no pino do pistão é sempre uma consequência de um desvio entre o eixo do pino do pistão e o eixo da cambota. Conforme descrito no ponto anterior, as causas mais frequentes para estas avarias são uma deformação ou torção, bem como uma assimetria na biela. No entanto, um desvio demasiado grande (moentes da biela na cambota) pode provocar uma oscilação lateral do apoio da biela, em especial com rotações baixas. Desse modo, o pino do pistão emperra no pé da biela e o movimento de oscilação no furo do pino do pistão faz com que seja empurrado de um lado para o outro. A consequência é o bater do pino do pistão contra os anéis de retenção do pino. 62 Identificar e eliminar danos nos pistões

63 Ruídos no pistão Pontos de encosto radiais na barra de fogo Descrição A barra de fogo apresenta pontos de pancadas no sentido de basculamento (fig. 1). No corpo do pistão existes marcas de funcionamento mais acentuadas para cima e para baixo do que no centro do corpo. Fig. 1 Avaliação Um ruído no pistão perceptível para o exterior como muito perturbante, é causado em especial devido ao batimento da cabeça do pistão contra os trajectos do cilindro. Dependendo da causa, a barra de fogo bate no sentido de basculamento ou no plano de ovalidade (sentido do pino) contra a parede do cilindro. Causas possíveis de pontos de encosto no sentido de basculamento folga de montagem demasiado grande e, desse modo, uma má guia do pistão causada por cilindros mandrilados ou brunidos excessivamente. não foi respeitado o sentido de montagem no caso de pistões desalinhados no eixo. Apoio do pino com mobilidade reduzida: devido à mobilidade reduzida, a cabeça do pistão bate no plano de basculamento contra o trajecto do cilindro. As causas são: folga demasiado pequena no pé da biela ou no furo do pino. Ajustamento demasiado estreito do pino do pistão na camisa da biela (biela encolhida). No encolhimento do pino do pistão e num ajustamento demasiado estreito do pino no pé da biela, este último deforma-se no sentido das espessuras mais pequenas da parede. Neste processo, o pé da biela e o pino do pistão assumem uma forma oval. no caso de bielas encolhidas: estreitamento da folga entre os pinos do pistão e os pistões devido ao empeno do pino do pistão resultante de os furos nos pés da biela já não serem exactamente redondos do ponto de vista geométrico. pino do pistão desgastado. Causas possíveis de pontos de encosto no sentido do pino no caso de um desvio da biela, em especial se a biela estiver torcida ou se o apoio da biela apresentar uma folga excessiva, a cabeça do pistão oscila no sentido do pino e bate contra o cilindro. Desvio da biela (deformação/torção): é causado um impulso axial alternado no pino do pistão, fazendo com que este bata alternadamente contra os anéis de retenção. Identificar e eliminar danos nos pistões 63

64 3.10 Cilindros e camisas do cilindro 64 Identificar e eliminar danos nos pistões

65 Cilindros e camisas do cilindro Fissuras longitudinais da camisa Fig. 1 Descrição A fissura é normalmente vertical e o seu início é na maior parte das na borda da camisa, no sentido vertical. Em parte, também são afectas camisas secas, por terem uma espessura da parede do cilindro relativamente fina. Avaliação As fissuras da camisa deste tipo são frequentemente provocadas por um manuseamento descuidado (pancadas). Mesmo que a camisa não sofra imediatamente um dano visível, uma microfissura ou uma ranhura pode provocar uma ruptura no funcionamento posterior do motor e, dessa forma, uma falha. Conforme descrito no caso anterior, estes danos também podem ser causados por um assentamento incorrecto da borda ou devido a sujidade entre a camisa e o bloco do cilindro. As fissuras longitudinais provocadas por um assentamento incorrecto da borda ocorrem frequentemente em conjunto com fissuras transversais. Causas possíveis Manuseamento impróprio ou descui dado das camisas durante o transporte ou a reparação e danos daí resultantes devido a fissuras e ranhuras. Golpes de líquido. partículas estranhas por baixo de superfícies de vedação ou de contacto. Assentamento incorrecto da borda (ver também Ruptura da borda na camisa do cilindro). Eliminação de material no rebordo da camisa devido a uma combustão detonante e ao enfraquecimento daí resultante da camisa do cilindro. Identificar e eliminar danos nos pistões 65

66 3.10 Cilindros e camisas do cilindro Ruptura da borda na camisa do cilindro Descrição A borda separou-se por completo da camisa do cilindro (fig. 1). O início da fissura é na base do rebordo inferior da borda da camisa e passa de forma oblíqua para cima, com um ângulo de aprox. 30. Fig. 1 Avaliação Responsáveis por este tipo de dano são momentos de flexão, provocados em caso de uma montagem incorrecta (sujidade e defeitos de forma). São várias as causas que resultam nestas rupturas. Na maioria dos casos, a borda da camisa do cilindro é expulsa logo ao apertar a cabeça do cilindro. Nas gerações mais recentes de motores para veículos comerciais com sistema de injecção de bomba injectora ou Common Rail, o bloco do motor está sujeito a cargas mais elevadas por causa das pressões de combustão superiores. Nestes modelos, a utilização de aço muito duro nas juntas da cabeça do cilindro, que se prende com a construção, pode provocar após uma quilometragem elevada um empeno do bloco do motor na área do apoio da borda da camisa. A deformação da superfície de apoio não pode ser detectada a olho nu, sem a utili zação de meios auxiliares adequados. Um método simples para verificar este empeno é a utilização de tinta-da-china. É aplicada uma camada muito fina de tinta-da-china sobre a superfície de apoio da borda da camisa junto ao bloco do motor. Em seguida, instala-se a camisa nova sem vedações e comprime-se a camisa no assentamento. Depois retira-se novamente a camisa. Agora toda a circunfe rência da superfície de apoio junto à camisa deve estar uniformemente coberta com tinta-da-china. Se algumas partes da superfície não tiverem entrado em contacto com a tinta, é necessário rectificar o assentamento da camisa. Fig. 2 A melhor forma de efectuar esta rectificação é numa mandriladora estacionária ou num torno plano móvel para bordas da camisa. Esta é a única forma de assegurar o paralelismo do plano face à superfície do cárter (fig. 2). 66 Identificar e eliminar danos nos pistões

67 Cilindros e camisas do cilindro 3.10 Causas possíveis não foram utilizadas as vedações prescritas (as vedações que não são de origem possuem parcialmente uma forma e um diâmetro diferentes.). não foram respeitados os binários de aperto e ângulos de rotação prescritos pelo fabricante do motor. o assentamento da camisa no bloco do motor não foi limpo cuidadosamente. não estavam asseguradas a esquadria e/ou a superfície plana do assentamento da borda (fig. 2 e 5). na rectificação do assentamento da camisa não foi respeitada a forma correcta. A forma do assentamento da camisa tem de corresponder à forma da camisa do cilindro. A transição da superfície da borda para o diâmetro do ajuste fino tem de estar provida de um rebordo com 0,5 1,0 milímetros X 45 (C), para evitar um assentamento da concavidade da borda da camisa no rebordo. A não observância pode causar uma expulsão ligeira da borda ao apertar a cabeça do cilindro (fig. 3). Além disso, é necessário ter cuidado para que o raio do arredondamento no assentamento da camisa (D) na fig. 4 não seja demasiado grande, a fim de a camisa não assentar no rebordo exterior ou interior da borda da camisa. se a borda da camisa não apresentar a medida prescrita da saliência para além da superfície de vedação do cilindro ou se ficar um pouco recuada (fig. 6), a camisa não é comprimida o suficiente durante a montagem sobre o assentamento da camisa. Em funcionamento, o movimento oscilante do pistão pode provocar o mesmo movimento na camisa. As forças exercidas permanentemente por esse movimento podem causar a ruptura da borda da camisa. Se for necessário rectificar a área de apoio da borda da camisa durante uma revisão do motor, podem ser colocadas anilhas de compensação de aço ou camisas com uma borda com sobremedida, de modo a assegurar a saliência necessária da camisa em relação à superfície do cilindro. Deve dar-se preferência a uma camisa do cilindro com uma borda com sobremedida* em detrimento da colocação de anilhas de compensação, por essa solução ser a mais estável do ponto de vista técnico. Adicionalmente nas camisas húmidas do cilindro: Apoio da borda da camisa desgastada no motor após um tempo de funcionamento prolongado. Número incorrecto de vedações. Utilização de produtos de vedação na montagem. Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Adicionalmente nas camisas secas do cilindro: Erro de montagem devido a uma pressão de compressão demasiado elevada (Press-fit). Fig. 6 * A Motor Service fornece para a maior parte dos motores camisas do cilindro com uma borda com sobremedida. Para mais detalhes, consulte o catálogo actual Pistões, cilindros, conjuntos. Identificar e eliminar danos nos pistões 67

68 3.10 Cilindros e camisas do cilindro Cavitação nas camisas de cilindro Descrição A camisa húmida do cilindro apresenta na área da camisa de água fortes marcas de cavitação. Estas marcas são tão extensas, que já se formou um furo no interior do cilindro. Fig. 2 Fig. 1 Fig. 3 Secção transversal da camisa do cilindro Avaliação A cavitação ocorre com maior frequência no plano de basculamento do pistão (do lado da pressão ou da contrapressão) e é provocada por vibrações da parede do cilindro. As oscilações de alta frequência são causadas pela pressão de combustão, as forças laterais do pistão e a inversão de movimento no ponto morto inferior e superior. Quando a água de refrigeração deixa de conseguir acompanhar as oscilações na parede do cilindro, essa situação faz com que a película de água se desprenda por momentos da camisa do cilindro. Nesse processo forma-se uma zona de vácuo onde se formam bolhas de vapor, que implodem a uma velocidade extraordinariamente elevada ao ressaltarem da parede do cilindro. Quando as bolhas implodem, a água expulsa pelas bolhas embate repentinamente sobre a superfície do cilindro. A energia resultante do embate solta partículas muito finas da superfície do cilindro. Com o tempo, é expulso tanto material, que se formam autênticos buracos (lavagem). Uma particularidade na cavitação é que os furos abrem-se para o interior (fig. 3), formando cavidades no material, sendo esta a origem do termo cavitação. 68 Identificar e eliminar danos nos pistões

69 Cilindros e camisas do cilindro 3.10 Causas possíveis não foi respeitada a folga correcta do pistão (remontagem de pistões já usados ou cilindros demasiado grandes). Defeito de forma do apoio da borda da camisa assentamento incorrecto ou impreciso da camisa no cárter (ver também Ruptura da borda na camisa do cilindro). falta o enchimento prescrito de anticongelante com protecção contra a corrosão ou a água de refrigeração com os aditivos correspondentes. O agente de protecção contra corrosão contém inibidores que previnem a formação de espuma. Contudo, estes inibidores decompõem-se com o decorrer do tempo. Por isso, é necessário substituir o agente de protecção contra corrosão a cada 2 anos e estabelecer a proporção correcta da mistura. Utilização de líquidos de arrefecimento impróprios, como água salgada (água do mar), água agressiva ou ácida ou outros líquidos. pressão prévia insuficiente no sistema de refrigeração: Não é assegurada a pressão prévia do radiador devido a uma tampa imprópria do radiador (manutenção demasiado reduzida da pressão devido a uma válvula de sobrepressão avariada) ou a fugas no sistema de refrigeração. Se for respeitada a pressão prévia prescrita do sistema de refrigeração, a temperatura de ebulição do líquido de arrefecimento é mais elevada do que a pressão atmosférica. A pressão prévia no sistema de refrigera-ção não permite eliminar a causa da formação de bolhas de vapor, no entanto permite evitar a formação de bolhas. Utilização de anéis de vedação errados ou a utilização propriamente dita de massa vedante ou silicone na borda da camisa. Temperatura de funcionamento demasiado baixa do motor: Se um motor não alcançar a temperatura de funcionamento normal, como resultado de determinadas condições de utilização ou também de avarias do termóstato, não é possível estabelecer sobrepressão no sistema de refrigeração, por a dilatação térmica do líquido de arrefecimento ser inferior. Devido a uma temperatura de funcionamento demasiado baixa os pistões também não apresentam a dilatação térmica correcta. Desse modo, funcionam com uma folga superior do pistão. Ambas as situações favorecem a formação de bolhas e, desse modo, a cavitação. Montagem de anéis de vedação no entalhe na borda da camisa (fig. 4). Neste local só podem ser utilizados anéis de vedação, se tal for expressamente previsto pelo fabricante. Borda saliente da camisa Anel em tombac Entalhe O-ring Fig. 4 Identificar e eliminar danos nos pistões 69

70 3.10 Cilindros e camisas do cilindro Desgaste irregular da superfície de deslizamento Descrição Os furos do cilindro apresentam sinais de desgaste irregular com alguns pontos de polimento de alto brilho (fig. 2). Os pistões não apresentam qualquer desgaste ou pontos de fricção. O motor perdeu óleo nos pontos de vedação e, em particular, nos anéis de vedação do veio radial. Na fig. 1 é possível observar nitidamente a corrosão na superfície externa da camisa, que causou uma falta de circularidade do cilindro no estado montado. Fig. 1 Fig. 2 Avaliação Marcas de funcionamento irregulares e de alto brilho nas superfícies de deslizamento nos cilindros indicam sempre um empeno do cilindro. Em particular as camisas húmidas ou secas do cilindro podem empenar imediatamente após a montagem. Os anéis de segmento não conseguem vedar correctamente um cilindro empenado contra óleo ou contra gases de combustão. O óleo passa pelos anéis de segmento para a câmara de combustão e é queimado. Além disso, a grande quantidade de gases de combustão que passa pelo pistão faz aumentar a pressão no bloco do motor. Esta sobrepressão resulta na perda de óleo em vários pontos de vedação no motor, em particular nos anéis de vedação do veio radial. Além disso, o óleo é comprimido através das guias de válvula para os canais de aspiração e de gases de escape e é, em seguida, aspirado pelo motor e queimado ou expulso. 70 Identificar e eliminar danos nos pistões

71 Cilindros e camisas do cilindro 3.10 Causas possíveis Aperto irregular ou errado dos parafusos da cabeça do cilindro. superfícies rugosas do bloco e da cabeça do cilindro. Roscas sujas ou empenadas dos parafusos da cabeça do cilindro. Juntas da cabeça do cilindro impróprias ou erradas. A causa para um empeno considerável do cilindro pode ser um assentamento incorrecto no cárter, uma borda saliente errada da camisa e uma guia inferior da camisa empenada e/ou desviada. Assentamento da camisa demasiado solto ou apertado no cárter (nas camisas secas do cilindro). Cilindros com aletas individuais têm de assentar de forma exactamente paralela no plano face ao bloco do motor e à cabeça do cilindro. Se vários cilindros possuírem uma cabeça do cilindro conjunta, é necessário ter atenção para que os cilindros com aletas tenham a mesma altura. A existência e disposição dos deflectores de ar são muito importantes neste tipo de construção. Com camisas secas, nos furos cegos dos cárteres ocorrem em funcionamento frequentemente rugosidades consideráveis devido a corrosão por contacto (corrosão por atrito, fig. 1). Neste caso, o furo cego do cilindro tem de ser limpo com cuidado. Se não for possível solucionar o problema apenas com a limpeza, é necessário rectificar os furos cegos do cilindro e montar, em seguida, camisas do cilindro com uma sobremedida exterior*. As camisas com uma parede muito fina têm de encostar em todo o comprimento e circunferência. se tal não acontecer, as camisas deformam-se logo durante a montagem nos furos cegos e seguramente ainda mais em funcionamento. No caso de camisas secas do cilindro diferencia-se entre versões Press-fit e Slip-fit. As camisas Press-fit são montadas à pressão no bloco do motor e têm de ser mandrilados e brunidas após a instalação à pressão. As camisas Slip-fit já apresentam a rectificação final e são apenas inseridas no furo cego. Devido à folga remanescente na camisa Slip-fit entre a camisa e o furo cego do cilindro, esta versão ao contrário do que acontece na camisa Press-fit é mais susceptível de causar problemas de empeno e corrosão. furos do cilindro empenados nos blocos do cilindro sem camisas. Alguns motores tendem a empenar na montagem da cabeça do cilindro. Se estes motores forem mandrilados e brunidos de forma normal, poderão resultar problemas de empeno durante o funcionamento posterior. Recomendação: Nos blocos do cilindro sem camisas, com cilindros mandrilados directamente no bloco do cilindro, é recomendável aparafusar uma placa de pressão (denominada placa de brunimento) sobre a superfície do cilindro antes rectificar o mesmo. Excepto os canais de água, esta placa de pressão apresenta exactamente as mesmas aberturas que o bloco do cilindro e tem uma espessura de vários centímetros. O aparafusar e apertar com o binário de aperto definido dos parafusos da cabeça do cilindro permite criar, durante a rectificação do cilindro, condições de tensão iguais às registadas com a cabeça do cilindro montada. Deste modo, os empenos nos furos do cilindro, que poderiam resultar ao apertar os parafusos da cabeça, são criados de forma definida e respeitados durante a rectificação. Assim é assegurado que o furo do cilindro seja praticamente redondo e cilíndrico durante o funcionamento posterior do motor (pressupondo uma rectificação sem falhas). * A Motor Service fornece camisas do cilindro com uma sobremedida exterior, para muitos motores. Para mais detalhes, consulte o catálogo da Motor Service Pistões, cilindros, conjuntos. Identificar e eliminar danos nos pistões 71

72 3.10 Cilindros e camisas do cilindro Pontos de brilho na área superior da superfície de deslizamento Descrição A superfície de deslizamento do cilindro apresenta pontos polidos e de alto brilho na área superior, em que já não é possível identificar qualquer estrutura de brunimento (fig. 1 e 2). O pistão em si não apresenta quaisquer marcas de desgaste significativas. Contudo, na barra de fogo existem fortes depósitos de óleo carbonizado. O motor tem um consumo de óleo elevado. Fig. 1 Fig. 2 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

73 Cilindros e camisas do cilindro 3.10 Avaliação Estes sinais de desgaste ocorrem quando se forma em funcionamento uma camada dura de óleo carbonizado na barra de fogo do pistão devido a óleo carbonizado e resíduos de combustão (fig. 3). Esta camada possui propriedades abrasivas e provoca em funcionamento um desgaste mais elevado na área superior do cilindro devido ao movimento ascendente e descendente e à inversão de movimento do pistão. O consumo excessivo de óleo não é causado pelos pontos brilhantes em si, uma vez que não se verifica uma forte falta de circularidade do cilindro devido aos pontos de polimento e os anéis de segmento continuam a cumprir a sua função de vedação. Também não é afectada a lubrificação do cilindro, uma vez que apesar da perda da estrutura de brunimento nos veios de grafite abertos, a superfície do cilindro ainda consegue reter óleo suficiente. Na avaliação deste tipo de dano, é importante que no caso presente os pontos brilhantes apenas ocorram em locais do cilindro que entram durante o funcionamento em contacto com a barra de fogo carbonizada. Se os pontos brilhantes também existirem em locais onde não passa a barra de fogo, é mais provável que a causa do dano se deva a um empeno do cilindro (ver Desgaste irregular da superfície de deslizamento), a um afogamento por combustível (ver Desgaste de pistões, anéis de segmento e cilindros devido a afogamento por combustível) ou entrada de sujidade (ver Desgaste de pistões, anéis de segmento e cilindros devido a sujidade). Causas possíveis Entrada excessiva de óleo do motor na câmara de combustão devido a um turbocompressor avariado, uma separação insuficiente do óleo na ventilação do motor, vedações das hastes de válvula, etc. sobrepressão no bloco do motor devido a um débito elevado de gases blow-by ou a uma válvula de ventilação do bloco do motor avariada. Rectificação final insuficiente do cilindro e, desse modo, entrada elevada de óleo na câmara de combustão (ver Desgaste do anel de segmento logo após a revisão do motor). Utilização de óleo do motor não aprovados ou com uma qualidade inferior. Identificar e eliminar danos nos pistões 73

74 3.10 Cilindros e camisas do cilindro Fissura da camisa devido a golpe de líquido Descrição A camisa apresenta na zona superior um dano grave de fissura e marcas de desgaste na superfície de deslizamento (fig. 2 e 3). O pistão correspondente também apresenta marcas de desgaste no lado da pressão e da contrapressão. Na superfície do pistão surgiu uma depressão em forma de cavidade, na zona em que existem as marcas de desgaste no corpo (fig. 4). Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

75 Cilindros e camisas do cilindro 3.10 Avaliação O cilindro sofreu um golpe de líquido em funcionamento. A elevada pressão do líquido rebentou a camisa e imprimiu uma cavidade na superfície do pistão. Isto expulsou material do pistão para fora, o que causou um grande estreitamente da folga nesta zona e resultou em marcas de desgaste nos dois lados do pistão e na camisa. Já não é possível apurar se o golpe de líquido ocorreu durante o funciona mento ou no arranque do motor. Causas possíveis Aspiração inadvertida de água ao atravessar uma inundação, poças de água ou extensões de água pouco profundas ou devido à projecção de grandes massas de água de veículos que vão à frente ou estão a passar. Inundação do cilindro com água com o motor parado, devido a fugas na junta da cabeça do cilindro ou de fissuras em componentes. Inundação do cilindro com combustível com o motor parado, devido a bicos injectores com fugas. A pressão residual no sistema de injecção esvazia-se através do bico com fuga para dentro do cilindro. Nestes dois últimos casos referidos, o dano mencionado ocorre no arranque do motor. Identificar e eliminar danos nos pistões 75

76 3.11 Consumo excessivo de óleo Generalidades sobre consumo de óleo O consumo de óleo total de um motor é essencialmente composto pelo consumo de óleo (óleo queimado na câmara de combustão) e pela perda de óleo (fugas). Ao contrário do que continua a ser aceite por muitas pessoas, o consumo de óleo, que entra na câmara de combustão através dos pistões e dos anéis de segmento, desempenha actualmente um papel apenas secundário. O desenvolvi mento contínuo dos motores permitiu melhorar e optimizar quase por completo o desenho das peças, a composição dos materiais e os processos de fabrico. Por isso, o desgaste nos cilindros, pistões e anéis de segmento e o consumo de óleo daí resultante está actualmente entre os aspectos menos importantes. Esta situação é comprovada pelas elevadas quilometragens que são alcançadas hoje em dia e pela redução do número de danos no curso de combustão. Contudo, o consumo de óleo, que passa entre os anéis de segmento e a parede do cilindro para a câmara de combustão, não pode ser evitado com a tecnologia, mas apenas minimizado. Os parceiros de deslize, pistões, anéis de segmento e trajectos do cilindro, requerem uma lubrificação permanente para assegurar um funcionamento sem fricção. Durante a combustão, a película de óleo remanescente sobre a parede do cilindro está exposta a uma combustão muito quente. Consoante a potência do motor, a carga do motor e a temperatura, aqui o óleo do motor evapora ou queima com mais ou menos intensidade. Os valores de referência para um consumo de óleo normal situam-se entre 0,2 e, no máximo, 1,5 g/kwh. O desgaste nos pistões, anéis de segmento e cilindros, e o consumo de óleo mais elevado e excessivo daí resultante, não é, na maior parte dos casos de dano, causado pelos componentes. O desgaste dos componentes é quase sempre provocado por uma ocorrência que exerce o seu efeito do exterior. As principais causas para um desgaste prematuro são falhas de combustão devido a falhas na carburação, sujidade que entra no motor vinda do exterior, uma refrigeração insuficiente do motor, falta de óleo, óleos com a qualidade errada ou também erros de montagem. Tudo isto provoca posteriormente também um consumo de óleo elevado. Nas seguintes páginas encontram-se descrições detalhadas de danos que afectam os pistões e os cilindros. Devido à complexidade da temática do consumo de óleo, publicámos a brochura específica Consumo e perda de óleo na série de publicações Assistência técnica Dicas & informações. Os temas abordados na brochura, são: folga demasiado grande no turbocompressor. Tubo de retorno de óleo entupido no turbocompressor. Bombas de injecção desgastadas. saída de óleo para o sistema de aspiração. Vedações das hastes de válvula e guias de válvula desgastadas. Erro de montagem da cabeça do cilindro. Sobrepressão na carcaça do motor. Nível do óleo demasiado elevado. falhas de combustão e afogamento por combustível. Medida de saliência errada do pistão. Manutenção irregular. Utilização de óleos do motor com uma qualidade inferior. Empeno do cilindro. falha de rectificação ao mandrilar e brunir. Taxa demasiado baixa de desobstrução de veios de grafite. Bielas torcidas/deformadas. Anéis de segmento quebrados/ encravados/mal montados. 76 Identificar e eliminar danos nos pistões

77 Consumo excessivo de óleo Erro de montagem do anel de segmento do óleo (consumo de óleo elevado após a reparação do motor) Fig. 1 Descrição Os anéis não apresentam qualquer desgaste visível ou mensurável. Os pistões também não apresentam características de desgaste (fig. 1). Neste caso, o anel de segmento de óleo é um anel de 3 peças, composto pela mola expansora e as duas lâminas laterais. As duas extremidades da mola expansora encostam de forma romba entre si. Neste caso, a mola expansora estava mal montada e o último elemento sobreposto no encosto (fig. 2). Fig. 2 junta sobreposta Fig. 3 traço de cor verde recomendação de montagem lâmina traço de cor vermelha mola expansora lâmina Avaliação Devido à montagem sobreposta da mola expansora, é encurtado o perímetro e elimina-se a tensão das lâminas. As lâminas deixam de encostar rente à parede do cilindro e já não conseguem recolher o óleo. O óleo entra na câmara de combustão, onde queima. O consumo de óleo aumenta muito. Causas possíveis Já durante a montagem do pistão com os anéis no furo do cilindro não foi prestada atenção à montagem prescrita da mola expansora. Normalmente as extremidades da mola estão identificadas com cores diferentes, p. ex. extremidade esquerda a verde. extremidade direita a vermelho. Atenção: Ambas as cores da mola expansora têm de ficar visíveis após a montagem dos anéis das lâminas. Por esse motivo, esta identificação deve ser sempre verificada antes da montagem dos pistões no furo do cilindro mesmo no caso de anéis de segmento pré-montados (fig. 3). Identificar e eliminar danos nos pistões 77

78 3.11 Consumo excessivo de óleo Desgaste dos pistões, anéis de segmento e trajecto do cilindro devido a sujidade (consumo de óleo elevado) Descrição O pistão (fig. 1) apresenta marcas de apoio do corpo de cor leitosa, e cinzenta (lixadas) com pequenas estrias longitudinais na barra de fogo e no corpo do pistão. As estrias de torneamento que surgem no processamento do pistão estão completamente gastas no corpo. A fig. 3 apresenta uma ampliação do detalhe do corpo do pistão em que é possível observar nitidamente o desgaste abrasivo. A altura axial dos anéis de segmento reduziu-se consideravelmente através do desgaste e, desse modo, também a tensão tangencial. Os flancos dos anéis de vedação estão gastos, em especial os do primeiro anel, bem como os flancos das ranhuras do anel (fig. 2). Os rebordos vivos e lubrificantes dos anéis de segmento estão praticamente desfiados e formou-se aí o que é designado por rebarba (fig. 4). Na ampliação com microscópio é possível identificar marcas de arrasto nas superfícies dos flancos do anel de segmento. Os cilindros estão gastos de forma abaulada. O valor superior do diâmetro situa-se aprox. no centro do trajecto do anel. Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

79 Consumo excessivo de óleo 3.11 Avaliação Estrias nos pistões e anéis de segmento, marcas de apoio baças no corpo do pistão, marcas de arrasto nos flancos do anel (fig. 6 e 7), bem como um desgaste do cilindro de forma abaulada (fig. 5) são sempre uma consequência de partículas estranhas abrasivas no circuito do óleo. Os anéis de segmento com desgaste nas superfícies de deslizamento e nos flancos deixam de vedar os cilindros contra a passagem de óleo para a câmara de combustão. Ao mesmo tempo os gases de combustão aumentam, que passam pelos pistões, a pressão no bloco do motor. Esta sobrepressão pode provocar adicional mente o aumento da saída de óleo nos anéis de vedação do veio radial, vedações das hastes de válvula e em outros pontos de vedação. As marcas de arrasto nos anéis ocorrem quando se depositam partí culas de sujidade na Fig. 5 Fig. 6 ranhura do anel e o anel de segmento passa durante a sua rotação na ranhura repetidamente por cima dessas partículas de sujidade, o que provoca as marcas características. Fig. 7 Causas possíveis partículas abrasivas de sujidade que penetram no motor devido à filtragem insuficiente, p. ex. devido a: filtros de ar em falta, avariados, deformados ou com uma manutenção incorrecta. locais com fugas no sistema de aspiração, p. ex. flanges empenados, falta de vedações ou tubos avariados ou porosos. Impurezas que não tenham sido removidas totalmente aquando da revisão do motor. As peças do motor são frequentemente sujeitas a uma limpeza por jacto de areia ou de vidro durante a revisão, de modo a eliminar depósitos resistentes ou resíduos de combustão da superfície. Se os resíduos dessa limpeza a jacto se depositarem no material e não forem removidos correctamente, os mesmos podem soltar-se durante o funcionamento do motor e causar um desgaste abrasivo. Nas fig. 8 e 9 é apresentada a observação em laboratório de um dano por sujidade por baixo de um microscópio com luz polarizada. São nitidamente visíveis fragmentos de material de uma limpeza por jacto de vidro ou ainda bolinhas de vidro inteiras. partículas de abrasão que surgem durante a rodagem do motor e que, posteriormente, em caso de a primeira mudança de óleo ser efectuada demasiado tarde passam novamente através do circuito do óleo até aos parceiros de deslize e causam aí desgaste. Mas que danificam em particular os rebordos vivos e lubrificantes dos anéis de segmento. Fig. 8 Fig. 9 Identificar e eliminar danos nos pistões 79

80 3.11 Consumo excessivo de óleo Desgaste dos pistões, anéis de segmento e cilindros devido a afogamento por combustível (consumo de óleo elevado) Descrição O pistão apresenta sinais de desgaste na barra de fogo e no corpo do pistão. No corpo do pistão podem ser observados pontos de fricção característicos de um funcionamento a seco devido a afogamento por combustível. Os anéis de segmento apresentam um desgaste radial muito elevado (fig. 1). As duas barras (superfícies de apoio) do anel de segmento colector de óleo estão completamente gastas, o que aponta para um desgaste elevado (fig. 2). Como referência, na fig. 3 é apresentado o perfil de um anel de segmento colector de óleo (anel de lubrificação de face estreita). Fig. 1 Fig. 2 Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

81 Consumo excessivo de óleo 3.11 Avaliação Um afogamento por combustível devido a falhas de combustão provoca sempre uma danificação da película de óleo, o que acarreta primeiro um aumento da fricção mista e, desse modo, um desgaste nos anéis de segmento. O mais característico é os anéis de segmento apresentarem após um breve tempo de funcionamento um forte desgaste radial. Apenas quando a película de óleo é de tal forma afectada pelo combustível que causa uma lubrifica- ção insuficiente, formam-se factores de atrito característicos ao nível do combustível (ver também Factores de atrito ao nível do funcionamento devido a afogamento por combustível). Contudo, da lubrificação cada vez mais ineficaz resulta um desgaste considerável nos anéis de segmento, nas ranhuras dos anéis e nas superfícies de deslizamento do cilindro. Na fase inicial, o corpo do pistão é menos danificado, uma vez que o curso de compressão o alimenta constantemente com óleo novo com capacidade de lubrificação. Apenas quando as partículas de desgaste da área de elevação dos pistões se misturam cada vez mais com o óleo lubrificante e este perde capacidade de suporte devido ao aumento da diluição do óleo, o desgaste alastra aos parceiros de deslize do motor. Isso afecta em particular os moentes da cambota e também os pinos do pistão. Causas possíveis Trajectos curtos frequentes e consequente diluição do óleo com o combustível. Mistura de líquido de arrefecimento no óleo do motor. Qualidade deficiente do óleo do motor. Afogamento por combustível devido a falhas de na carburação (motores a gasolina e diesel). falhas no sistema de ignição (falhas de ignição). Pressão de compressão insuficiente ou mau enchimento devido a anéis de segmento desgastados ou quebrados. Medida de saliência errada do pistão: O pistão bate em funcionamento contra a cabeça do cilindro. As vibrações e as oscilações daí resultantes causam nos motores diesel com injecção directa uma injecção descontrolada dos bicos injectores e, desse modo, um afogamento por combustível no cilindro (ver também Sinais de colisão na cabeça do pistão). Mau enchimento devido a filtros de ar entupidos. Bicos injectores defeituosos e com fugas. falha na bomba de injecção e na sua regulação. Tubos de injecção colocados incorrectamente (oscilações). Mau enchimento devido a turbocompressor avariado ou desgastado. Má qualidade do combustível (autoignição deficiente e combustão incompleta). Identificar e eliminar danos nos pistões 81

82 3.11 Consumo excessivo de óleo Desgaste do anel de segmento logo após a revisão do motor (consumo de óleo elevado) Fig. 1 Descrição Os pistões não apresentam quaisquer características de desgaste. Os anéis de segmento não apresentam qualquer desgaste visível ou mensurável à superfície. No entanto, após uma observação mais cuidada, é visível que os rebordos inferiores lubrificantes do anel apresentam um desgaste fora do comum. Na ampliação é visível que os rebordos inferiores do anel estão praticamente desfiados. Sem recorrer a uma ampliação, isso apenas pode ser detectado devido à formação de rebarbas que pode ser sentida com a mão (rebordo vivo do anel) (fig. 1). Avaliação Os rebordos gastos dos anéis de segmento causam elevadas forças hidrodinâmicas entre as superfícies de deslizamento dos anéis de segmento e o trajecto do cilindro, o que tem origem na formação de uma bolsa de óleo (fig. 2). No movimento ascendente de descendente do pistão, os anéis de segmento flutuam sobre a película de óleo e são ligeiramente elevados do trajecto do cilindro. Desse modo, aumenta a quantidade de óleo lubrificante a entrar na câmara de combustão, onde é queimado. F Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

83 Consumo excessivo de óleo 3.11 Causas possíveis A formação de rebarbas ocorre quando as condições à volta dos anéis de segmento não são ideais após a revisão do motor. As causas residem predominantemente numa rectificação final insuficiente ou imprópria dos cilindros. Se forem utilizadas pedras de afiar rombas durante o brunimento final ou se o trabalho for efectuado com uma pressão demasiado elevada, formam-se rebarbas e elevações na parede do cilindro que estão reviradas no sentido da rectificação. Estes bicos de metal revirados, que se designa como formação de revestimento de chapa, provocam uma fricção mais elevada na fase de rodagem e evitam que o óleo do motor se possa depositar nos veios finos de grafite (fig. 4). Se estas rebarbas não forem removidas num processo final de rectificação, designado por brunimento de plataforma, verifica-se durante a fase de rodagem um desgaste prematuro nos rebordos dos anéis de segmento. Nesse caso, os anéis assumem involuntariamente a função de eliminação do revestimento de chapa e de limpeza dos veios de grafite. Contudo, isso causa um desgaste dos rebordos dos anéis de segmento e a formação mencionada de rebarbas. Por experiência, uma rebarba causada desta forma no rebordo do anel de segmento é difícil de se desgastar sozinha ou mesmo de sofrer qualquer desgaste. A única solução prática consiste na substituição dos anéis de segmento danificados. Uma vez que o primeiro jogo de anéis desgastou quase por completo a camada de rebordo desvantajosa no trajecto do cilindro e no revestimento de chapa através de desgaste, um segundo jogo de anéis, montado como substituição, encontra condições de funcionamento consideravelmente mais favoráveis ou mesmo normais. O consumo de óleo normaliza-se após a substituição. Isso faz com que esta situação seja normalmente atribuída incorrectamente a uma má qualidade do material dos primeiros anéis de segmento montados, o que não é verdade. A fig. 4 apresenta uma ampliação com microscópio através do corte transversal da superfície do cilindro após o brunir desvantajoso do trajecto do cilindro (revestimento de chapa). São nitidamente visíveis os bicos revirados. A fig. 5 apresenta a superfície após o brunimento de plataforma. As rebarbas e os bicos foram removidos quase por completo e os veios de grafite foram desobstruídos. Nestas circunstâncias, os anéis de segmento encontram imediatamente boas condições para a rodagem e para uma vida útil longa. É possível obter resultados particularmente bons se a plataforma for trabalhada com escovas rectificadoras. Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Identificar e eliminar danos nos pistões 83

84 3.11 Consumo excessivo de óleo Aparência do pistão assimétrica (consumo de óleo elevado) Descrição Fig. 1. As marcas de apoio do pistão são assimétricas dos dois lados de toda a altura do pistão. A barra de fogo está polida do lado esquerdo do pistão, por cima do furo do pino (lado esquerdo da imagem), enquanto do lado oposto podem ser observados sinais de encosto, no rebordo inferior do pistão. O anel de vedação superior também apresenta marcas de apoio irregulares. As superfícies portantes e brilhantes alternam com pontos mais escuros baços e de cor azul (cores de têmpera). Fig. 1 A fig. 2 também apresenta um funcionamento oblíquo. Porém, neste caso o foco do desgaste não está na barra de fogo mas no rebordo inferior esquerdo do pistão, perto da reentrância para o bico injector de óleo de refrigeração e abaixo do furo do pino do pistão. Fig Identificar e eliminar danos nos pistões

85 Consumo excessivo de óleo 3.11 Avaliação Estas marcas de apoio assimétricas apontam para um funcionamento oblíquo do pistão no cilindro e para uma falta de paralelismo entre o eixo do pino do pistão e o eixo da cambota. O pistão assenta de um lado e os anéis de segmento não cumprem correctamente a sua função de vedação devido ao mau encosto no cilindro. Os gases de combustão quentes passam e aquecem excessivamente os anéis de segmento e a parede do cilindro. Desse modo, é enfraquecida a película de óleo, o que pode resultar em marcas de desgaste de funcionamento a seco. O funcionamento oblíquo do pistão no cilindro e o seu movimento ascendente e descendente causa um efeito de bomba nos anéis de segmento, transportando o óleo para a câmara de combustão e provocando um consumo de óleo elevado. Sob determinadas circunstâncias, o pino do pistão fica sujeito a um impulso axial, o que pode provocar um desgaste ou a ruptura do anel de retenção do pino. Ver Danos nos pistões devido a anéis de retenção do pino quebrados. Causas possíveis Bielas deformadas ou torcidas. Pés de biela com furo oblíquo. Furos dos cilindros com furo oblíquo. Cilindros individuais montados obliquamente (empenos durante a montagem). folga excessiva do apoio da biela, em especial junto com bielas assimétricas. Desfasamento ao centro entre o pé da biela e o apoio grande da biela. Identificar e eliminar danos nos pistões 85

86 4 Glossário Termos técnicos e designações no pistão superfície do pistão cavidade da câmara de combustão rebordo de topo barra de fogo (barra de topo) ranhura para anel de vedação nervura circular base da ranhura nervura circular recuada flancos dos anéis de segmentos ranhura para anel de segmento de óleo furo de retorno de óleo cubo do pino do pistão distância da ranhura de retenção ranhuras para o anel de retenção distância entre os furos parte de adaptação rebordo inferior do corpo Fig. 1 diâmetro do pistão 90 no sentido inverso ao furo do pino MT (KH-) furo do pino do pistão parte do anel parte do corpo canal da refrigeração por óleo suporte do anel altura de compressão do pistão comprimento do pistão Explicação dos termos técnicos Abrasivo Que rectifica/esmerila. Abatimento do material Alteração da estrutura e, por isso, também da forma do corpo do pistão no caso de um pistão já usado (ver Folga de montagem do pistão). Abaulamento Ligeira forma tipo barrica do pistão na área do corpo. Afogamento por combustível Entrada excessiva de combustível na câmara de combustão. Devido a uma má pulverização ou a uma mistura demasiado rica, o combustível deposita-se nos componentes e pode diluir ou lavar a película de óleo na superfície de deslizamento do cilindro, o que pode originar uma lubrificação insuficiente, pontos de atrito ou marcas de desgaste. Aparência do pistão Marcas de funcionamento no corpo do pistão onde este fica encostado ao cilindro. Assimétrico Sentido inverso, não simétrico. Auto-ignição Auto-inflamação da mistura de combustível e ar, antes do próprio processo de ignição através da vela de ignição. Neste caso, a auto-ignição é induzida por componentes que começam a incandescer (junta da cabeça do cilindro, vela de ignição, válvula de escape, depósitos de óleo carbonizado, ou semelhante). 86 Identificar e eliminar danos nos pistões

87 Glossário 4 Basculamento do pistão Inversão de movimento do pistão no cilindro, do lado da pressão da pressão para o lado da contrapressão e vice-versa. A seguir ao ruído de combustão, o bascu lamento do pistão é o segundo ruído mais elevado num motor de pistão com movimento alternativo. Biela encolhida Biela em que o pino do pistão está ligado à biela. O pé da biela é aquecido durante a montagem do pistão à biela e o pino do pistão é sujeito a um arrefecimento considerável. Como resultado do encolhimento do pino e da dilatação do furo da biela forma-se uma folga de ar que permite inserir o pino do pistão à mão. No arrefecimento posterior ou ao aquecer o componente, a folga é eliminada e o pino fica fixado na biela. O pistão não tem de ser aquecido durante o encolhimento do pino no pé da biela. Blow-by Caudal de gás de fuga que passa durante a combustão pelos anéis de segmento para o bloco do motor. O caudal de gás blow-by é tanto maior quanto pior for efectuada a vedação do pistão no cilindro. O valor médio da emissão de gás blow-by é de 1 % do caudal de ar aspirado. Bomba injectora Construção especial no motor de injecção directa diesel em que o bico injector e a geração de pressão (bomba) constituem uma unidade montada directamente na cabeça do cilindro. A pressão de injecção é gerada através de um êmbolo da bomba que, ao contrário de uma bomba distribuidora ou em linha, é accionada directamente pela árvore de cames do motor. Os bicos injectores são accionados electricamente. O tempo e o caudal de injecção são regulados electronicamente por uma centralina. Brunimento de plataforma Rectificação final do cilindro, em que são rectificados os bicos da superfície do material, obtendo o que é designado por plataforma. Isso permite alisar a super fície, melhorar o comportamento na rodagem e reduzir o desgaste. Brunir Rectificação final do cilindro através de rectificação em cruz. Câmara de pré-combustão É uma parte da câmara de combustão de motores diesel com injecção directa. O combustível é injectado na câmara de pré-combustão e a ignição ocorre aí. O pistão é movimentado para baixo através da sobrepressão que se forma na câmara de pré-combustão. Câmara de turbulência É uma parte da câmara de combustão de motores diesel com injecção directa. Ao contrário da câmara de pré-combustão, o furo de saída da câmara é maior e desem boca de forma tangencial na câmara de turbulência. Devido à forma da câmara de turbulência, o ar que entra na câmara durante a compressão fica sujeito a uma forte turbulência, o que favorece uma boa combustão. Cavitação Abertura de cavidades em materiais irrigados por água ou outros líquidos. Em caso de formação de vácuo e temperatura na superfície formam-se bolhas de vapor (como ao cozinhar), mas que se dissolvem imediatamente. Ao dissolverem-se, a colu na de água resvala com muita força sobre o material e arranca partículas muito pe quenas de material da superfície. A formação de bolhas pode ser provocada por oscilações ou também por um forte vácuo. Chip tuning Modificação do software de uma centra lina do motor para aumentar a potência do motor. Cilindro com aletas Tipo de cilindro utilizado predominan temente em motores refrigerados a ar, em que no lado exterior existem aletas para a refrigeração do motor. Common Rail Termo que designa os sistemas de injecção directa de geração moderna. Neste caso, os injectores com accionamento eléctrico são alimentados por uma régua de distribuição (rail) conjunta com combustível que está sob uma elevada pressão. Conjunto Conjunto de reparação composto por camisa do cilindro e pistão. Curso de expansão Curso de explosão. Desalinhamento no eixo Deslocação construtiva do eixo do pino do pistão em poucos 1/10 de milímetros no sentido do lado de pressão do pistão. Desse modo, a inversão de movimento do pistão no ponto morto superior efectua-se antes da própria combustão. Isso permite que a inversão de movimento do pistão ocorra de uma forma mais silenciosa e suave do que se a inversão de movimento ocorresse devido ao início da combustão e com uma carga bastante superior. Por motivos térmicos, nos motores diesel o desalinhamento no eixo do pino do pistão pode existir do lado da contrapressão. Desvio da biela Falta de paralelismo entre os eixos da cambota e do pino do pistão. Detonações permanentes Combustão detonante que decorre permanentemente com o motor em funcionamento. Diluição do óleo Fala-se de diluição do óleo, quando o óleo Identificar e eliminar danos nos pistões 87

88 4 Glossário é diluído com combustível. Este estado pode ocorrer em trajectos curtos frequentes ou em caso de falhas na carburação, falhas no sistema de ignição ou devido a uma compressão insuficiente devido a problemas mecânicos do motor. O combustível não queimado deposita-se na parede do cilindro, mistura-se aí com o óleo, acabando por chegar ao cárter do óleo. São reduzidos a viscosidade e o poder lubrificante, aumentando o desgaste e o consumo de óleo. Escova rectificadora Último processo de rectificação no brunimento. São removidas rebarbas e bicos da superfície do cilindro e os veios de grafite são desobstruídos e limpos. Com uma escova rectificadora é possível alcançar uma taxa de desobstrução de veios de grafite de até 50%. Erosão Eliminação de material resultante da energia cinética de substâncias sólidas, líquidas ou gasosas que exercem efeito sobre a superfície. Estrutura de brunimento Aspecto característico de rectificação resultante da rectificação em cruz (brunir). Folga Espaço que fica entre a superfície do pistão e a cabeça do cilindro no ponto morto superior do pistão. Na revisão do motor deve ser sempre respeitada a folga de acordo com as indicações do fabricante (ver também Saliência do pistão). A folga também é designada por medida de chumbo, uma vez que pode ser determinada com o auxílio de um arame de chumbo. O arame de chumbo é colocado no cilindro durante a montagem e o motor é rodado uma vez. Neste processo, o arame de chumbo é achatado e pode ser medido novamente a seguir. A medida apurada com base no arame achatado é a referida medida de chumbo. Folga do pistão A folga do pistão surge durante o funcionamento, após a dilatação térmica dos componentes. Devido às suas características construtivas e às diferentes espessuras da parede, o pistão fica sujeito a uma alteração da forma quando é aque-cido. Assim, o pistão dilata mais na área onde as espessuras do material são superiores. Tal é tido em consideração na construção. Fricção mista Quando é enfraquecida a película de óleo que separa mecanicamente dois parceiros de deslize. Devido a isso, determinadas elevações do material de um parceiro de deslize entram em contacto com as pontas do material de outro parceiro de deslize e roçam metalicamente entre si. A fricção mista também é designada fricção semilíquida. Folga de montagem do pistão Folga entre o pistão e o cilindro que assegura a mobilidade do pistão novo no cilindro, tanto na montagem como em funcionamento. Formação de revestimento de chapa Esmagamento de material na superfície de deslizamento do cilindro provocada por pedras de afiar rombas ou de uma abertura excessiva das pedras de afiar. Funcionamento oblíquo Pistão que funciona de forma emperrada no cilindro, devido a uma biela torcida ou deformada, e que apresenta quando desmontado marcas de apoio com uma assimetria característica. Inclusão de escória Resíduo de escória que se deposita na moldagem a quente de peças do motor durante o fabrico (válvulas, pino do pistão, etc.) no material e que, sob determinadas circunstâncias, enfraquece o material no funcionamento posterior do motor, podendo causar até uma ruptura. Índice de cetano Índice da qualidade de ignição de diesel. A qualidade de ignição aumenta em conformidade com o índice de cetano mais elevado. Índice de octano O índice de octano de um combustível (ROZ, também designado índice mínimo de octano teórico identifica a resistência à detonação da gasolina. Quanto maior for o índice de octano, mais resistente à detonação é o combustível. Inversão de movimento Inversão do pistão no cilindro do lado da contrapressão para o lado da pressão e vice-versa. O pistão encontra-se durante o movimento ascendente do lado da contra pressão do cilindro e inverte na área do ponto morto superior para o lado da pressão. Lado da contrapressão Lado do pistão ou do cilindro oposto ao lado da pressão. Lado da pressão O lado do pistão ou do cilindro em que o pistão se apoia durante a combustão. O lado da pressão encontra-se no sentido de rotação oposto da cambota. Lubrificação insuficiente Uma lubrificação insuficiente ocorre quando a película de óleo é enfraquecida, deixando de cumprir plenamente toda a sua função. Esta situação é causada quando existe pouco óleo, quando a película de óleo é quebrada ou quando a película de óleo é diluída com combustível. Desse modo, primeiro ocorre uma fricção mista e posteriormente também fricções ou desgastes dos componentes. Marcas de arrasto Marcas de desgaste nos flancos do anel de segmento provocadas pela entrada de poeira ou sujidade no motor. A sujidade 88 Identificar e eliminar danos nos pistões

89 Glossário 4 que se deposita na ranhura do anel de segmento provoca marcasde desgaste características na ranhura e no flanco do anel de segmento, provocadas por o anel rodar em funcionamento e a sujidade riscar padrões recorrentes na superfície. Motor de injecção directa Motores em que o combustível é injectado directamente na câmara de combustão. Movimento ascendente do motor Movimento em que o pistão se afasta da cambota no sentido da cabeça do cilindro (curso de compressão e expulsão, nos motores a 4 tempos). Movimento descendente do pistão Movimento do pistão no sentido da cambota durante o curso de aspiração e de explosão (motor a 4 tempos). Necessidade de octano A necessidade de octano de um motor resulta das suas características construtivas. Este valor aumenta proporcionalmente com a relação de compressão, a temperatura do motor, a ignição prematura, o enchimento, a carga do motor e a forma desvantajosa da câmara de combustão. O índice de octano de um motor (índice de octano do motor) deve ser sempre em alguns pontos inferior ao índice de octano do combustível disponível, de modo a evitar um funcionamento detonante do motor em todos os estados de operação. Normas em matéria de emissões poluentes Legislação nacional e internacional sobre a limitação das emissões de gases de escape de veículos motorizados. Óleo centrifugado Óleo que sai durante o funcionamento de acordo com o previsto das bronzinas da cambota e que serve para humedecer e lubrificar, por baixo, as superfícies de deslizamento do cilindro. Pistões com canal de refrigeração Pistões com um canal de refrigeração fundido na superfície do pistão. Em funcionamento, o óleo é injectado por baixo para este canal de refrigeração, através de bicos injectores de óleo. Ponto de atrito Primeiro contacto entre dois parceiros de deslize, causado devido a uma danificação da película lubrificante. Ao contrário de uma marca de desgaste, no caso de um ponto de atrito a superfície apresenta uma estrutura diferente, embora ainda não esteja muito alterada no que diz respeito à dimensão. Ponto morto Ponto em que se inverte o sentido do pistão durante o movimento ascendente e descendente no cilindro. Diferencia-se entre o ponto morto inferior e superior. Pontos de fricção Precursor de uma marca de desgaste em caso de falta de óleo lubrificante ou no início de um estreitamento da folga. Press-fit Camisa seca do cilindro, montada à pressão com a ajuda de um lubrificante especial no furo cego do cilindro. Tirando poucas excepções, trata-se de camisas semi-finished, ou seja, o furo do cilindro tem de ser posteriormente sujeito a uma rectificação final através de mandrila mento e brunimento. Vantagem: a camisa assenta fixamente no furo cego do cilindro. Progresso da ruptura Sentido da ruptura. Ruptura devida à fadiga Ruptura que não é provocada por uma sobrecarga do material, mas que se desenvolve de forma mais rápida ou lenta. Em funcionamento, a velocidade da ruptura pode demorar apenas alguns segundos ou prolongar-se por várias horas ou mesmo dias. O início da ruptura é lento e resulta de uma fissura, um dano ou de oscilações e não se desenvolve repentinamente. Uma característica das rupturas devido à fadiga é a superfície da ruptura não ser uniformemente cinzenta e baça, mas apresentando uma trama que documenta cada passo do progresso da ruptura. Reforço com fibra Reforço com fibra do rebordo da cavidade de pistões em motores de injecção directa diesel. Antes da fundição é inserido um anel de fibra de alumina no molde do pistão e penetrado durante o processo de fundição por alumínio líquido. Isso torna o rebordo da cavidade mais resistente à formação de fissuras. Os reforços com fibra apenas são possíveis no processo de fundição sob pressão, em que o alumínio é injectado sob uma pressão elevada (aprox bar) no molde. Regulação lambda Dispositivo de regulação no sistema electrónico do motor a gasolina para controlar e regular a composição da mistura. Revestimento de chapa Material arrancado e esmagado que cobre a superfície de deslizamento do cilindro no caso de uma rectificação final incorrecta ou incompleta do cilindro (brunimento/ rectificação em cruz). Resistência à detonação Resistência da gasolina à auto-ignição. Durante as primeiras horas de funcionamento, o pistão novo começa por deformarse de forma constante, falando-se neste contexto de abatimento. Por um lado, isso é provocado pelo aquecimento e pelas alterações da estrutura que ainda estão a decorrer; por outro lado, a causa deve-se à solicitação mecânica. A medida superior do pistão situa-se sempre na área do corpo Identificar e eliminar danos nos pistões 89

90 4 Glossário e ainda está sujeita a determinadas alterações de medida durante a fase de rodagem. Estas alterações divergem consoante a construção, a composição do material e as cargas específicas. Trata-se de um comportamento de funcionamento perfeitamente normal em pistões de alumínio e não representa qualquer motivo de reclamação. Também no caso de danos nos pistões provocados por uma lubrificação insuficiente, sobreaquecimento ou uma sobrecarga do motor, o corpo do pistão deforma-se de forma plástica, o que resulta em deformações ainda maiores e em alterações de medida. Em caso de danos, a folga de montagem do pistão é frequentemente utilizada para avaliar o desgaste ou são calculados erroneamente mais tarde folgas de montagem, apesar do pistão já não apresentar a forma e as medidas que possuía em estado novo. É frequente concluir que a medida superior do pistão no corpo é demasiado pequena e que o pistão está desgastado, apesar de as estrias finas de rectificação ou de a grafitação/revestimento ainda existir por completo no corpo do pistão. Estas medidas apuradas num pistão já usado e as folgas de montagem daí calculadas não servem para avaliar a qualidade do trabalho de reparação do motor, a qualidade do material ou as medidas que um pistão possuía em estado novo. Se a folga de montagem for demasiado pequena, a única consequência possível são marcas de desgaste de folga (ver Marcas de desgaste de folga). Se a folga de montagem for demasiado grande, verifica-se uma formação de ruídos ligeiramente superior com o motor frio, devido ao aumento do basculamento do pistão. Isso não dá origem a corrosão nos pistões, consumo de óleo elevado ou outros danos. A folga de montagem não deve ser confundida com a folga do pistão. A folga apenas surge após a dilatação térmica do pistão e não pode ser medida. Ruptura repentina Ruptura em caso de uma sobrecarga, ocorrendo numa fracção de segundo sem que exista uma fissura anterior. As superfícies de ruptura são baças, granuladas e sem marcas de atrito. Saliência do pistão Saliência do pistão diesel no ponto morto superior, para além da superfície de vedação do bloco do cilindro. A medida da saliência é importante e deve ser respeitada e controlada criteriosamente na revisão de motores, para assegurar uma relação de compressão correcta e o pistão não bater em funcionamento contra a cabeça do cilindro. Sentido de basculamento Sentido de rotação do eixo do pino do pistão. Uma vez que o pistão roda à volta deste eixo, mas apenas báscula de um lado para o outro dentro do cilindro, fala-se de sentido de basculamento. Slip-fit Camisa seca do cilindro que pode ser inserida à mão no bloco do cilindro. Normalmente já foi efectuada a rectificação final, ou seja, o furo do cilindro não tem de ser mandrilado e brunido posteriormente. Desvantagem: a folga existente entre a camisa e o furo cego do cilindro. Superfície de expulsão É uma parte da superfície do pistão que durante o funcionamento se aproxima muito da cabeça do cilindro. A mistura é expulsa no fim do processo de compressão da área do rebordo cada vez mais estreita para o centro da câmara de combustão, o que causa um redemoinho dos gases e resulta numa combustão melhor. Suporte do anel Anel de ferro fundido com um elevado teor de níquel fundido no pistão de alumínio, em que penetra a ranhura do anel. Desse modo, o primeiro anel de vedação, e às vezes também o segundo, assentam numa ranhura resistente ao desgaste, o que permite pressões de trabalho mais elevadas e também cargas superiores. De um modo geral, os suportes do anel são instalados segundo o método Alfin nos pistões diesel. Taxa de desobstrução de veios de grafite Número de veios de grafite desobstruídos com as escovas rectificadoras. Um valor útil situa-se em 20%. Tensão tangencial Força que comprime o anel de segmento no estado montado contra a parede do cilindro. Trama Linhas que podem ser encontradas nas superfícies de rupturas devidas à fadiga e que são causados pela progressão mais rápida ou mais lenta da ruptura. A ruptura ocorre por etapas. Cada bocado quebrado provoca uma trama. O início da ruptura situa-se no centro da trama. Veios de grafite Depósitos de grafite no material base durante a fundição com grafite das lâminas (fundição cinzenta). Se os veios resultantes da rectificação final do cilindro forem limpos com escovas rectificadoras, pode depositar-se nestes veios óleo para a lubrificação do pistão. 90 Identificar e eliminar danos nos pistões

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