FILTRAGEM DO AR. Como aproveitar o máximo dos recursos e componentes da filtragem do ar.

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1 FILTRAGEM DO AR Como aproveitar o máximo dos recursos e componentes da filtragem do ar

2 Índice 1 Introdução O motor e a aspiração do ar Como saber a necessidade de ar para seu motor Componentes do sistema de admissão de ar Carcaça do filtro de ar Filtros de ar Manutenção dos filtros de ar Dicas de manutenção para os filtros de ar Sensor de saturação Adaptadores e acessórios Dispositivos de pré-filtragem Chapéu de chuva (sistema estático) Cuba plástica (sistema estático) Ligado ao escapamento (venturi) Pré-filtros com turbina de arame (sistema dinâmico) Pré-filtro com turbina O Cuatro (sistema dinâmico) Comparativo entre Pré-filtro turbina de arame e Pré-filtro turbina O Cuatro 15 5 Considerações finais...16

3 3 1 Introdução Esta literatura sobre filtragem do ar para motores diesel visa facilitar a vida do proprietário de máquina e seus operadores. Você encontrará a descrição desde o processo da necessidade de ar para o motor até os componentes da filtragem do ar e suas implicações. As citações são bem práticas e objetivas sendo ilustradas com figuras, gráficos e tabelas. No final você encontrará informações específicas sobre os pré-filtros de ar com turbina O Cuatro, que se forem bem usados permitirão a melhor eficiência do sistema de ar dos motores.

4 4 2 O motor e a aspiração do ar A mistura do ar com o combustível em combustão gera o aumento do volume dos gases (energia térmica) provocando o movimento do motor (energia mecânica). Um motor é composto por componentes: Fixos: cabeçote, bloco do motor e cárter Móveis: êmbolos e pistões, eixo de manivelas, bielas, volante do motor, eixo de comando de válvulas, válvulas e engrenagens. Vedações: anéis, juntas e retentores. Nesse sentido a entrada de impurezas na admissão de ar do motor causa danos irreversíveis: desgaste dos anéis, camisas dos cilindros, válvulas e canaletas dos pistões. A maioria dessas situações não são cobertas pela garantia do fabricante pois é entendida como ineficiência de manutenção. Assim, a filtragem do ar torna-se de suma importância pois um motor que trabalha pouco tempo com um filtro de ar rompido, mangueiras rompidas, filtros excessivamente jateados,...tem conseqüências gráveis como a necessidade de abertura do motor para retifica-lo e seus gastos relacionados. Veja nas fotos a seguir a ilustração de um motor:

5 5 3 Como saber a necessidade de ar para seu motor Nesta seção você encontra um método simplificado para determinar o caudal de ar que o motor necessita: Q [m3/min.] : HP (SAE) x S.A. Onde: Q = caudal de ar em m³/min. HP = potência do motor S.A. = fator de ajuste Especificação do motor S.A Quatro tempos e aspiração normal 0,057 m³/min. Quatro tempos e turbo e/ou aftercooler 0,065 m³/min. Dois tempos com bomba de varrido 0,093 m³/min. Dois tempos turboalimentado 0,102 m³/min. OBS: para transformar m³/min. em CFM basta multiplicar o valor em m³/min por 35, Exemplo de cálculo: Máquina: Pá carregadeira W20E Potência do motor: 152 HP Especificação do motor: Case GT cilindros turbo 4 tempos S.A (conforme tabela acima): 0,065 m³/min. Q [m3/min.] : 152 HP x 0,065 m³/min. Q = 9,88 m3/min.

6 6 4 Componentes do sistema de admissão de ar 4.1 Carcaça do filtro de ar É onde ficam alocados os elementos filtrantes. O tipo do material que são construídas vai determinar a vida útil de uma carcaça. Os tipos mais comuns de carcaças são: carcaça de plástico, carcaça de metal ou carcaça híbrida (metal e plástico). Alguns fatores importantes a considerar na escolha de uma carcaça são: O dimensionamento adequado para a necessidade do motor; Use filtros de ar de fácil reposição; Fácil manuseio; Guia para ajuste correto dos filtros. 4.2 Filtros de ar Também chamado de elemento filtrante, sua finalidade é impedir a entrada de partículas sólidas e abrasivas para dentro da câmera de combustão dos motores. Segundo SAE J726, os filtros devem apresentar uma eficiência de 99,9%; normalmente o papel tem uma micragem média de 30 mícrons. A parte mais importante do filtro de ar é o papel, que deve ser especialmente desenvolvido para evitar a passagem de impurezas. Ele contém fibras de celulose que se

7 7 fecham como uma "trama", permitindo que somente ar puro e limpo entre na câmara de combustão do motor. Basicamente as diferenças entre as marcas de elementos filtrantes encontra-se: Na capacidade que o papel retém as partículas; Formato do filtro (área de filtragem); Processo de fabricação; Resistência mecânica. Os filtros de ar são constituídos por um papel especial e dispostos em fileiras chamadas de plisses. A manutenção inadequada certamente vai causar danos à máquina, tais como: Desgaste prematuro do motor e seus componentes; Aumento do consumo de combustível; Perda de potência; Quantidade elevada de gases no escapamento; Prejuízo econômico; Máquina parada.

8 Manutenção dos filtros de ar Tornou-se uma prática muito utilizada pelos operadores de máquinas a limpeza dos filtros com ar comprimido visando diminuir custos. Essa prática pode se tornar mais cara ao longo do tempo uma vez que não seguidas as recomendações para este procedimento pode dilatar os micro furos do papel celulose e até romper as dobras do mesmo, permitindo a passagem direta das impurezas para o bloco do motor. Para uma proteção maior do motor, o ideal é que não se faça limpeza com ar comprimido. Se for necessário, é importante seguir as recomendações abaixo: Ter um ar limpo, seco e regulado na pressão máxima de 30 libras/cm2; Jatear sempre do lado oposto ao sentido de filtragem do ar; Manter o bico a uma distância mínima de 10 cm. do papel, para evitar o rompimento dos poros do papel. OBS: nunca passe jato de ar comprimido no filtro secundário (de segurança).

9 Dicas de manutenção para os filtros de ar Não retire os filtros de ar antes que esteja completamente saturados; Não bata os filtros para eliminar as impurezas; A aparência dos filtros não é parâmetro correto para as trocas: filtros em condições de uso podem parecer que estão saturados e filtros que não estão em condições de uso podem parecer que ainda possuem vida útil. Verifique as juntas de vedações se estão em boas condições; Não use filtros que não seja os especificados pelo fabricante; Enquanto fizer a manutenção dos filtros cuide para que não fique impurezas depositadas no interior da carcaça; Verifique todos as conexões e dutos que fiquem ajustados corretamente. Normalmente o filtro de segurança é trocado a cada três manutenções do filtro primário. 4.3 Sensor de saturação Restrição do ar é a força que o ar deve fazer para chegar ao motor. A restrição do ar aumenta conforme a saturação do filtro de ar e também pode ser influenciada por outros fatores como: Dimensionamento da carcaça do filtro de ar; Sistema de pré-filtragem instalado; Número de curvas antes do ar ingressar no motor; Comprimento total do sistema de entrada de ar. Estes fatores vão determinar a restrição inicial do sistema de admissão de ar enquanto a saturação dos elementos filtrantes vão determinar a restrição final e o

10 10 momento de trocar os filtros. A restrição do ar sempre é medida no tubo de entrada do ar do motor, após a passagem pelos elementos filtrantes. É recomendado o uso de sensor de restrição (indicador de restrição) pois ele permite saber o momento exato da troca dos filtros bem como a restrição do conjunto de ar sem efetuar manutenções desnecessárias dos filtros de ar. Estes sensores podem ser mecânicos ou elétricos. As principais anomalias encontradas quando a restrição está elevada são: Perda de potência; Aumento do consumo de combustível; Super aquecimento do motor; Eis alguns tipos de sensor de restrição:

11 Adaptadores e acessórios Geralmente se faz necessário a instalação de dutos, cotovelos, prolongadores, mangueiras, abraçadeiras, mangotes, tubos, curvas. Sobre estes componentes fazemos as seguintes considerações: As mangueiras devem ter boa resistência contra envelhecimento e pressão; Evitar reduções de diâmetro ao longo do sistema de filtragem do ar; O duto ligado ao intercooler deve ser de metal devido à alta temperatura; Cotovelos com raio grande para impedir o aumento de restrição do ar; Quanto menor o comprimento dos dutos melhor o rendimento.

12 Dispositivos de pré-filtragem Nesta seção você vai encontrar os principais sistemas de proteção dos elementos filtrantes, suas características e implicações Chapéu de chuva (sistema estático) Eficiência de pré-filtragem Tempo de manutenção Benefícios Relação custo x benefício Durabilidade Não tem não necessita nenhum Nenhum retorno curta Cuba plástica (sistema estático) Eficiência de pré-filtragem Tempo de manutenção Benefícios Relação custo x benefício Durabilidade Baixa diária/semanal Se estiver limpa retém partículas grandes Baixo retorno curta

13 Ligado ao escapamento (venturi) Eficiência de pré-filtragem Tempo de manutenção Benefícios Baixa (com filtros limpos) Periódica Enquanto os filtros tiverem limpos elimina partículas grandes, após há risco de retorno do gás do escapamento ao conjunto filtro, comprometendo o motor veja abaixo foto Filtro com retorno de gás Relação custo x benefício Durabilidade Baixo retorno Curta Filtro com retorno de gás

14 Pré-filtros com turbina de arame (sistema dinâmico) Eficiência de pré-filtragem Tempo de manutenção Benefícios Relação custo x benefício Durabilidade Média Não necessita Ameniza o desgaste do motor Médio retorno Média Pré-filtro com turbina O Cuatro (sistema dinâmico) Eficiência de pré-filtragem Tempo de manutenção Benefícios Alta Não necessita Economia de filtros e prolonga a vida útil do motor Relação custo x benefício Durabilidade Alto retorno Longa

15 Comparativo entre Pré-filtro turbina de arame e Pré-filtro turbina O Cuatro O Cuatro Paletas de polipropileno (com grande abrangência de varrido) Comparativo Outros fabricantes Turbina dinâmica Paletas de arame (com pouca área de contato) Estrutura da turbina Composta por três partes separadas: núcleo, raios de arame e paletas de ferro (desta maneira os problemas de corrosão e desmonte são normais) Composta por uma peça integral de polipropileno (não permite problemas de deteriorização) Motor em baixa rotação Não elimina impurezas pois a turbina de arame não tem área de contato para que o ar possa fazer girá-la A área de contato vai diminuindo gradativamente até o centro permitindo que funcione mesmo em baixa rotação Benefícios para motor Ameniza o desgaste Durabilidade Tratamento de pintura Rolamentos Prolonga a vida útil Longa (a turbina apoiada o qual não sobrecarrega Curta (a turbina pendurada predispõe um rápido peso (trabalha livre) e não produz desgaste e perde o balanceamento) desbalanceamento) Tinta em Pó - Poliéster Preto sem Primer (Direto sobre o metal) - Termo conversível Aplicação: Sistema Eletrostático Cura: Em forno a 220 ºC aproximadamente --Blindados

16 16 5 Considerações finais Com este guia esperamos facilitar a vida do dono e operador de máquinas. Com as recomendações feitas neste guia é possível que se obtenha o melhor rendimento da vida útil do motor bem como um retorno econômico muito bom sobre a relação custo e benefício. A O Cuatro é preocupada na satisfação do usuário sobre todo o sistema de filtragem do ar portanto fique a vontade para nos contatar e solicitar informações, fazer questionamentos, pedir sugestões,...