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Mecânica Descomplicada MÓDULO 1 2 Sumário Apresentação 3 Unidade 1 | Composição Básica e Funcionamento Veicular 5 1. Estrutura Básica dos Veículos 7 2. Chassi 7 3. Carroceria 10 Glossário 12 Atividades 13 Referências 14 Unidade 2 | Conhecendo o Sistema Motor 15 1. Constituição Básica do Motor 17 4. Árvore de Manivelas 22 Glossário 23 Atividades 24 Referências 25 Unidade 3 | Sistemas de Lubrificação e Arrefecimento 26 1. Sistemas de Lubrificação 28 2. Sistema de Arrefecimento 32 Glossário 35 Atividades 36 Referências 37 3 Apresentação Prezados Alunos, Desejamos boas-vindas ao curso de Mecânica Descomplicada. Vamos trabalhar juntos para desenvolver novos conhecimentos e aprofundar as competências que vocês já possuem! O curso de Mecânica Descomplicada tem uma carga horária de 42 horas-aula, divididas em oito unidades, estruturadas conforme tabela a seguir: Unidades Carga Horária Unidade 1 – Composição básica e funcionamento veicular 6 horas-aula Unidade 2 – Conhecendo o sistema motor 6 horas-aula Unidade 3 – Sistemas de lubrificação e arrefecimento 6 horas-aula Unidade 4 – Sistemas de alimentação e escapamento 6 horas-aula Unidade 5 – Direção, transmissão e embreagem 5 horas-aula Unidade 6 – Sistema de suspensão, rodas e pneus 6 horas-aula Unidade 7 – Sistema de freios 4 horas-aula Unidade 8 – Luzes indicadoras e instrumentos do painel 3 horas-aula Nesse sentido, este curso foi desenvolvido para que os alunos aumentem seu conhecimento em mecânica e ajudem a promover a melhoria do setor. Para isso, foram utilizadas algumas referências bibliográficas, apresentadas ao final deste material, que serviram como base para seu desenvolvimento e elaboração. No início de cada unidade vocês serão informados sobre o conteúdo a ser abordado e os objetivos a serem alcançados. 4 O curso de Mecânica Descomplicada está dividido em unidades para facilitar o aprendizado. Esperamos que este Curso seja muito proveitoso para vocês! Nosso intuito maior é apresentar dicas, conceitos e soluções práticas para ajudá-los a resolver os problemas encontrados no seu dia a dia de trabalho. Bons estudos! 5 UNIDADE 1 | COMPOSIÇÃO BÁSICA E FUNCIONAMENTO VEICULAR 6 Unidade 1 | Composição Básica e Funcionamento Veicular f Você sabe qual a diferença de chassi e carroceria? Onde podemos encontrar a numeração do veículo? Qual a principal função da suspensão? Muitas pessoas não entendem de carro, portanto, para aprofundar seus conhecimentos acerca da manutenção e mecânica, é preciso, antes de tudo, conhecer os veículos. Para iniciar o Curso, vamos apresentar a você a composição básica e o funcionamento veicular! Fonte: www.shutterstock.com 7 1. Estrutura Básica dos Veículos Apesar de serem encontradas algumas variações no conjunto final, de maneira geral, os veículos possuem os mesmos elementos básicos: chassi, carroceria e motor. Você conhece as outras partes básicas? O chassi é considerado o suporte do veículo. Sobre ele, vem a carroceria, que é uma espécie de casca ou cobertura que abriga os passageiros e as cargas. Os veículos automotores possuem, ainda, um motor e um sistema de transmissão, responsáveis por gerar energia e colocar o veículo em movimento. Além desses elementos, todo veículo deve possuir um sistema de direção, que permite ao condutor deslocar o veículo na direção desejada. Por fim, para que seja mais confortável, o veículo deve possuir um sistema de suspensão, que protege os passageiros e as cargas de oscilações e trepidações em terrenos irregulares. A seguir, vamos detalhar alguns componentes dos veículos. 2. Chassi O chassi, ou chassis em inglês, é uma estrutura de suporte. Além de suportar a carroceria e o motor, outros componentes são acoplados ao chassi: motor, sistema de freios, caixa de marcha, transmissão, rodas, entre outros. Quando o veículo está andando, os esforços que o chassi sofre são intensos e, por isso, ele deve ter um formato resistente. Em geral, ele é constituído por duas travessas paralelas feitas de aço chamadas longarinas. Entre as longarinas, no meio do chassi, existe um “X” ou diversas travessas menores perpendiculares que melhoram a resistência do chassi à torção, impedindo que a carroçaria também se torça. Todas as travessas são rebitadas entre si, de maneira que formam uma única estrutura sólida. 8 As longarinas e travessas são fabricadas com chapas de aço bastante grossas. Nos modelos mais simples e mais comuns, as vigas de aço são retas. Em alguns modelos, as vigas são pré-moldadas em formato de “U”, o que permite uma resistência ainda maior. b Assista a esse pequeno vídeo mostrando um chassi de automóvel: http://tinyurl.com/hv46nqw O esquema de chassi separado da carroceria equipa principalmente os veículos comerciais, como caminhões e picapes, pois reduz a possibilidade de trincas na estrutura, uma vez que esses veículos são mais exigidos na sua utilização, geralmente na capacidade de carga. a Não se confunda! Chassi também é o nome que se dá ao Número de Identificação do Veículo – NIV (ou Vehicle Identification Number, em inglês), composto por 17 caracteres alfanuméricos que identificam os veículos automotores em geral. Fonte: www.shutterstock.com 9 Vários modelos de veículo não possuem um chassi propriamente dito. A carroçaria se une ao assoalho formando um único conjunto. Esses tipos de veículos são chamados “monoblocos”. Nesses casos, os esforços são suportados, simultaneamente, pelo chassi e pela cobertura. O chassi monobloco é também chamado carroceria monobloco. O assoalho, as laterais e o teto da carroçaria são construídos como se fossem um único conjunto. Uma das vantagens é a redução do peso, pois esse tipo de carroçaria é bem mais leve, sendo mais comum nos carros modernos. Em suas extremidades, o chassi apoia-se sobre os dois eixos: o dianteiro e o traseiro. Na parte dianteira, em geral, localizam-se o motor e a caixa de mudanças. Já na parte traseira, localizam-se o diferencial e o tanque de combustível. Essa configuração permite uma estrutura equilibrada, com uma boa distribuição de pesos: metade do peso fica sobre o eixo dianteiro e a outra metade sobre o eixo traseiro. Conhecer as medidas exatas do chassi é imprescindível. Caso o chassi seja danificado em um acidente, por exemplo, ficando empenado ou torto, ele precisa ser imediatamente restaurado. No entanto, esse serviço só pode ser feito quando se conhece precisamente suas medidas. Consulte sempre as informações fornecidas pelo fabricante e verifique outros chassis do mesmo modelo de veículo em boas condições. Fonte: www.shutterstock.com 10 e As oficinas mecânicas devem sempre possuir manuais completos dos veículos mais comuns, facilitando o acesso às informações necessárias à manutenção e aos consertos dos veículos. O manual apresenta todas as medidas originais dos chassis dos veículos. Quando o chassi entorta, é necessário corrigi-lo para que ele retome suas medidas originais. O chassi desalinhado pode prejudicar o alinhamento dos eixos e das rodas, ocasionando um desgaste maior de vários componentes. No entanto, nem sempre acidentes e batidas são responsáveis pelos danos no chassi. Algumas vezes, empenamentos podem surgir por outras causas, como, por exemplo, uma situação de grande esforço e flexão ou concentração acentuada de cargas. Essas situações são causadas, principalmente, pelo excesso de peso ou quando as cargas estão mal distribuídas pelo veículo. Devido à possibilidade de ocorrência de avarias na estrutura do chassi, antes de iniciar o alinhamento, deve-se observar se ele não apresenta trincas ou partes soltas. Verifique todas as conexões rebitadas ou soldadas entre as longarinas e travessas para certificar-se de que estejam perfeitas. 3. Carroceria Corresponde à estrutura montada sobre o chassi e que geralmente define a sua forma. Também chamadade carroçaria, ela oferece aos motoristas e passageiros uma proteção contra sol, chuva, vento, poeira e outras condições adversas. A carroceria pode ser constituída por uma única peça ou por diversas peças soldadas ou parafusadas entre si. Geralmente feita de aço, ela pode ser construída diretamente sobre o chassi ou separadamente, sendo posteriormente presa a ele. 11 c Nos veículos mais modernos, a carroceria já vem protegida de fábrica contra ferrugem e outros agentes nocivos ao metal. Com essa proteção, a carroceria fica livre de maiores danos com poluição, poeira ou barro. Riscos, pequenas batidas ou amassados na lataria podem acontecer com qualquer veículo. O mais importante é não deixar o conserto da carroceria para mais tarde. a Evite transtornos! Retardar o conserto pode acarretar prejuízos ainda maiores. Pequenos retoques e outros reparos resolvem rapidamente esses problemas. Resumindo O veículo possui diversas partes e sistemas que você deve conhecer. A primeira coisa que aprendemos a reconhecer nos veículos é sua forma e aparência externa. Como todo equipamento, os veículos exigem alguns cuidados básicos para ter uma vida mais longa. Portanto, para cuidar bem de seu veículo você precisa conhecer cada uma de suas partes e seu funcionamento. Esses cuidados, além de representarem economia e segurança, garantem a valorização do veículo na hora da revenda. 12 Glossário Longarina: viga do chassi de automóveis. Imprescindível: que não se pode dispensar ou renunciar. Avaria: falha, mau funcionamento. 13 d 1) De maneira geral, os veículos são muito semelhantes. Podemos dizer que seus componentes básicos são: ( ) carcaça, carroceria e motor. ( ) chassi, carroceria e motor. ( ) chassi, portas e motor. ( ) casca, cobertura e motor. 2) O _______________________ possui assoalho, laterais e teto construídos de maneira tal que trabalhem como se fossem um único conjunto. ( ) chassi lateral. ( ) chassi fixo. ( ) chassi monotrava. ( ) chassi monobloco. 3) A carroceria corresponde à estrutura montada por cima do chassi, que geralmente define a sua forma. A carroceria normalmente realiza a função de cobrir os passageiros e as cargas. ( ) Certo ( ) Errado 4) Coloque V (verdadeiro) ou F (falso): ( ) Chassi é outro nome dado à carroceria. ( ) Todo chassi tem formato em U. ( ) A carroceria protege motorista e passageiros. ( ) Antes do alinhamento, verifique se o chassi está fissurado. Atividades 14 Referências AUTOMATIK. Guia para as luzes espia no painel. Portal da internet, 2013. Disponível em: <http://automatik.com.br/2013/04/luzes-espia/>. Acesso em: 5 maio 2016. BELLAGUARDA, G. M. Reparadoras de veículos e oficina mecânica. Porto Alegre: SEBRAE/RS, 2006. COSTA, P. G. A bíblia do carro. 2001 – 2002. Disponível em: <https://www.rastrum. com.br/dir_smb/manuais/automotivos/Mecanica%20Automotiva.PDF>. Acesso em: 3 nov. 2016. HSW. How Stuff Works – Como Tudo Funciona. Portal da internet, 2016. Disponível em: <http://www.hsw.uol.com.br>. Acesso em: 3 nov. 2016. KARDEC, A; NASCIF, J. Manutenção: função estratégica. Rio de Janeiro: Qualitymark, 1998. LIMA, I. M.; REIS, N. G. Gestão de Empresas de Transportes. IDAQ/CNT: Brasília, 1997. MARÇAL, R. F. Gestão da Manutenção. Ponta Grossa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Produção (PPGEP). Ponta grossa, 2004. REVISTA MECÂNICA ONLINE. Curso básico de mecânica gratuito. Portal da internet, 2016. Disponível em: <https://www.iped.com.br/cotidiano/curso/mecanica- automotiva>. Acesso em: 3 nov. 2016. SAE BRASIL – Sociedade de Engenheiros para a Mobilidade. Página oficial. Portal da internet, 2016. Disponível em: <http://www.saebrasil.org.br>. Acesso em: 3 nov. 2016. SINDIREPA – Sindicato da Indústria de Reparação de Veículos e Acessórios do Estado de São Paulo. Página oficial. Portal da internet, 2016. Disponível em: <http:// portaldareparacao.com.br/>. Acesso em: 3 nov. 2016. VALENTE, A. M.; PASSAGLIA, E.; NOVAES, A. G. Gerenciamento de transporte e frotas. São Paulo: Pioneira, 1997. 15 UNIDADE 2 | CONHECENDO O SISTEMA MOTOR 16 Unidade 2 | Conhecendo o Sistema Motor f Como funciona um motor de partida? Quais são as partes e como funciona o motor? Você já ouviu falar da árvore de manivelas? O motor é um dos componentes mais importantes em qualquer veículo automotor. Ele é responsável por fornecer a energia capaz de produzir movimento, convertendo energia calorífica, produzida pela combustão, em energia mecânica. Nesta Unidade, vamos conhecer mais sobre os motores e seu funcionamento. Fonte: www.shutterstock.com 17 1. Constituição Básica do Motor O corpo do motor é um bloco de ferro fundido que apresenta em seu interior um buraco de forma cilíndrica denominado “cilindro”. Dentro do cilindro, desloca-se o pistão, que realiza um movimento de subida e descida. Atravessado no pistão, há um pino localizado em uma haste chamada biela. Na outra extremidade, a biela se prende a um eixo que tem a forma de uma manivela. O nome correto dessa peça é árvore de manivelas, vulgarmente conhecida por virabrequim. Quando o pistão sobe e desce, a biela o acompanha e obriga a árvore de manivelas a virar, como se fosse uma manivela. e Atualmente, não existe mais nenhum automóvel com motor de um cilindro, nem mesmo dois. O normal é automóvel com quatro, seis ou oito cilindros. Os motores com um ou dois cilindros são reservados a motocicletas, barcos ou máquinas estacionárias do tipo bombas d’água, serra etc., e máquinas para serem usadas onde não há eletricidade. Num dos extremos da árvore de manivelas há uma roda pesada de ferro que se chama volante. Sua função é manter o movimento da árvore de manivelas uniforme, evitando trancos. Sem o volante, o motor não funciona corretamente. Quando o cilindro queima a mistura e empurra o pistão para baixo, também está dando um impulso ao volante. Por sua vez, essa energia que o volante acumula, ele devolve ao próprio pistão, quando este se encontra no tempo de compressão. Com isso, o motor opera de maneira mais suave. a Quanto maior for o peso do volante, tanto mais suave será o funcionamento do motor. Por outro lado, quanto mais pesado o volante, tanto mais devagar responde o motor quando se precisa aumentar a sua rotação. Diz-se então que a sua aceleração é baixa. 18 Na parte superior do cilindro do motor existem dois orifícios que possuem duas válvulas de abertura e fechamento. Uma é a válvula de admissão e a outra é a válvula de escapamento. Ainda na parte superior do cilindro, perto das duas válvulas, existe uma pequena peça chamada vela. Sua função é produzir e liberar, no momento adequado, a faísca que irá incendiar o combustível. Durante o movimento de subida e descida, o pistão passa por dois pontos extremos: o ponto mais alto e o ponto mais baixo. Nesses pontos, ele inverte o sentido de seu movimento e, por isso, nesses dois pontos a sua velocidade é nula. Costuma-se chamar a esses dois pontos de Ponto Morto Superior (PMS) e Ponto Morto Inferior (PMI). Quando o pistão se encontra no PMS, a biela e a árvore de manivelas estão voltadas para cima. Quando o pistão muda o sentido de seu movimento e chega ao PMI, a biela desce e a árvore de manivelas vira, ficando virada para baixo. Os pistões comprimem a mistura de combustível e ar, que é depois inflamada por uma vela de ignição e queimada no interior dos cilindros. À medida que a mistura se inflama, expande-se, empurrando o pistão para baixo. Essa mistura gasosa é formada no carburador ou, nos motores mais modernos, calculada pela injeção eletrônica, e admitida nas câmaras de explosão. b Assista ao vídeo e veja como é interessante o funcionamento de um motor: http://tinyurl.com/zenxjo9. 2. Motor de Arranque (ou Motor de Partida) A energia inicial necessária para colocar o motor em movimento é fornecida pelo motor de arranque, que tem a função de acionaro motor do automóvel até que este tenha condições de funcionar sozinho, ou seja, de dar a partida no veículo. Após o arranque inicial, o motor de arranque fica inoperante, permanecendo parado durante o funcionamento do motor. 19 O motor de arranque se engrena em uma cremalheira que envolve o volante do motor, constituído por um disco pesado, fixado à extremidade do virabrequim ou árvore de manivelas. O volante do motor amortece os impulsos bruscos dos pistões e origina uma rotação relativamente suave ao virabrequim. O dispositivo de engrenamento é um conjunto de peças que fica sobre o prolongamento do eixo do induzido, cuja função é transmitir o movimento do eixo do induzido para o motor do veículo, fazendo-o girar. A transmissão do movimento é realmente feita pelo pinhão, que se engrena com a coroa do volante. A dificuldade principal é que normalmente o pinhão deve ficar desligado da coroa e só se dar o engrenamento durante a partida. Tão logo o motor “pegue”, o pinhão deve, novamente, desligar-se da coroa para evitar que o motor do veículo arraste o motor de partida a uma rotação muito elevada, o que pode até danificá-lo. Fonte: www.shutterstock.com 20 3. O Motor de Quatro Tempos Os motores funcionam seguindo um mesmo princípio: queima-se o combustível e se formam gases em grande quantidade. Essa queima gera uma pressão grande sobre o pistão, empurrando-o para baixo e forçando o virabrequim a virar. Apesar de seguirem os mesmos princípios, os motores podem ser distintos e obter esse mesmo efeito, podendo ser: motor de quatro tempos, motor de dois tempos, motor diesel etc. Existe também um motor chamado Wankel, que possui um sistema rotativo diferenciado. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO MOTOR DE 4 TEMPOS PRIMEIRO TEMPO - ADMISSÃO SEGUNDO TEMPO - COMPRESSÃO - O pistão está no PMS e começa a descer. - Abre-se a válvula de admissão, e a de escapamento permanece fechada. - O pistão aspira a mistura gasosa que penetra no cilindro até chegar ao PMI. - Ao final, a válvula de admissão se fecha. - O cilindro fica totalmente cheio de mistura gasosa (ar + combustível). - O pistão começa a subir. - As válvulas de admissão e de escape permanecem fechadas. - Ao subir, o pistão comprime a mistura da câmera de explosão e esta se aquece. - Como resultado da compressão, a mistura se vaporiza. - O virabrequim completa uma volta. 21 TERCEIRO TEMPO - EXPLOSÃO QUARTO TEMPO - ESCAPAMENTO - As válvulas permanecem fechadas. - Quando a mistura está fortemente comprimida, a vela solta uma faísca - A mistura, ao ser inflamada pela faísca, expande-se, impelindo o pistão para baixo - Formam-se gases da explosão, que empurram violentamente o pistão para baixo. - O pistão inicia seu movimento descendente. - O pistão sobe em direção ao PMS. - A válvula de admissão permanece fechada, e a válvula de escapamento se abre. - O pistão expulsa os gases de resultantes da combustão de dentro do cilindro - Quando o pistão atinge o PMS, a válvula de escapamento se fecha - Inicia-se um novo ciclo. h O princípio de funcionamento em quatro tempos foi desenvolvido na década de 1870 pelos alemães e é utilizado até hoje pela indústria automotiva. Esses motores são os mais comuns no mundo inteiro e são conhecidos também como “motores Otto”. Isso porque foram pensados, pela primeira vez, por um engenheiro alemão chamado Nícolas Otto. 22 4. Árvore de Manivelas O nome popular e mais usado pelos mecânicos para essa peça é “virabrequim”. Tecnicamente, a árvore de manivelas é uma barra que vira e exerce esforço. Na linguagem comum, essa peça é também chamada de “eixo”. O virabrequim é muito difícil de ser fabricado devido à sua forma irregular. Essa é uma peça fundamental para o funcionamento do motor. Ela fica submetida a esforços muito elevados, e deve manter seu funcionamento correto tanto em alta como em baixa rotação. Os virabrequins modernos trabalham em rotação muito elevada, normalmente até 7.000 rpm, e, em carros esportes, até 8.500 rpm. Em cada manivela, é ligada uma biela e, entre elas, estão localizados os munhões, que são peças que se apoiam nos mancais. A excessiva lubrificação dos mancais faz com que o virabrequim praticamente flutue em um banho de óleo durante o seu funcionamento. Além da facilidade oferecida pela lubrificação, raramente o virabrequim se quebra, pois atualmente o aço utilizado em sua fabricação é muito resistente e durável. a Quando o virabrequim não está perfeitamente equilibrado, o motor começa a trepidar e passa a forçar os mancais. Para consertar o problema, os virabrequins devem ser reequilibrados por máquinas especiais. As trocas de óleo e do filtro devem ser feitas nos períodos recomendados, caso contrário, é provável que o virabrequim venha a ter problemas, porque a contaminação do óleo lubrificante com partículas abrasivas acaba riscando o virabrequim, diminuindo assim sua vida útil. A estocagem é outro ponto importante: deve ser feita sempre na vertical para não empenar a peça. Fonte: www.shutterstock.com 23 A diferença básica entre os virabrequins é o número de mancais. Quanto maior o número de mancais, mais dividido fica o esforço que eles suportam. Assim eles podem ser menores no tamanho e ter vida útil mais longa. Por outro lado, quanto menor o número de mancais, mais barato fica o motor. Primeiro, devido à economia com a quantidade de mancais. Segundo, devido ao próprio formato do virabrequim, mais simples. Terceiro, devido ao formato do bloco do motor, que também fica mais simples. Resumindo A energia calorífica resultante da combustão da mistura gasosa se converte em energia mecânica por intermédio dos pistões, bielas e virabrequim. Graças a essa conversão, o veículo consegue se movimentar. Cada motor transforma a energia de uma maneira distinta. Assim, o rendimento do motor depende da quantidade de energia calorífica que ele transforma em energia mecânica. Para suportar tamanho esforço, a estrutura do motor deve ser bastante rígida, suportando as elevadas pressões a que estão sujeitos os mancais do virabrequim e as demais peças internas. Glossário Inoperante: que não é capaz de operar e que não produz o efeito esperado. 24 d 1 - Coloque V (verdadeiro) ou F (falso): ( ) O moderno motor de 4 tempos é uma inveção do século XXI. ( ) O motor de arranque também é chamado de motor de partida. ( ) A queima do combustível no motor produz gases. ( ) Dentro do poistão do motor desloca-se o cilindro. 2 - O nome mais comum utilizado para se referir à arvore de manivelas é: ( ) Caixa de manivelas. ( ) Árvore de marchas. ( ) Virabrequim. ( ) Viramanivelas. 3 - No motor de 4 tempos, o segundo tempo é aquele em que ocorre: ( ) Compressão. ( ) Admissão. ( ) Explosão. ( ) Combustão. 4 - O motor de arranque fornece ao veículo a energia necessária para colocar o motor em movimento. Ele alimenta o veículo com energia durante todo o tempo em que o veículo precisar e estiver em movimento. ( ) Certo ( ) Errado Atividades 25 Referências AUTOMATIK. Guia para as luzes espia no painel. Portal da internet, 2013. Disponível em: <http://automatik.com.br/2013/04/luzes-espia/>. Acesso em: 5 maio 2016. BELLAGUARDA, G. M. Reparadoras de veículos e oficina mecânica. Porto Alegre: SEBRAE/RS, 2006. COSTA, P. G. A bíblia do carro. 2001 – 2002. Disponível em: <https://www.rastrum. com.br/dir_smb/manuais/automotivos/Mecanica%20Automotiva.PDF>. Acesso em: 3 nov. 2016. HSW. How Stuff Works – Como Tudo Funciona. Portal da internet, 2016. Disponível em: <http://www.hsw.uol.com.br>. Acesso em: 3 nov. 2016. KARDEC, A; NASCIF, J. Manutenção: função estratégica. Rio de Janeiro: Qualitymark, 1998. LIMA, I. M.; REIS, N. G. Gestão de Empresas de Transportes. IDAQ/CNT: Brasília, 1997. MARÇAL, R. F. Gestão da Manutenção. Ponta Grossa: Programa de Pós-Graduaçãoem Engenharia da Produção (PPGEP). Ponta grossa, 2004. REVISTA MECÂNICA ONLINE. Curso básico de mecânica gratuito. Portal da internet, 2016. Disponível em: <https://www.iped.com.br/cotidiano/curso/mecanica- automotiva>. Acesso em: 3 nov. 2016. SAE BRASIL – Sociedade de Engenheiros para a Mobilidade. Página oficial. Portal da internet, 2016. Disponível em: <http://www.saebrasil.org.br>. Acesso em: 3 nov. 2016. SINDIREPA – Sindicato da Indústria de Reparação de Veículos e Acessórios do Estado de São Paulo. Página oficial. Portal da internet, 2016. Disponível em: <http:// portaldareparacao.com.br/>. Acesso em: 3 nov. 2016. VALENTE, A. M.; PASSAGLIA, E.; NOVAES, A. G. Gerenciamento de transporte e frotas. São Paulo: Pioneira, 1997. 26 UNIDADE 3 | SISTEMAS DE LUBRIFICAÇÃO E ARREFECIMENTO 27 Unidade 3 | Sistemas de Lubrificação e Arrefecimento f Você sabe como evitar que o motor esquente demais? Como saber se temos que colocar água no radiador? O que é e qual a importância do sistema de arrefecimento? A lubrificação e o arrefecimento buscam diminuir o atrito que ocorre com a movimentação das peças do motor, além de refrigerar as partes aquecidas pelo atrito. Nesta Unidade, vamos conhecer melhor esses processos. Fonte: www.shutterstock.com 28 1. Sistemas de Lubrificação A função do óleo no motor não é apenas reduzir o atrito e o desgaste das peças móveis do motor. A lubrificação também é importante para evitar que os gases quentes escapem devido à alta pressão durante o funcionamento do motor e é responsável por dissipar o calor das zonas quentes do motor para o ar por meio do cárter. Além disso, a lubrificação reduz a corrosão dos metais expostos e absorve alguns dos resíduos nocivos gerados durante a combustão. O óleo da lubrificação fica no cárter, localizado na parte inferior do motor. Ele é bombeado aos apoios principais passando por um filtro. A bomba é capaz de impulsionar vários litros de óleo por minuto. A partir dos apoios principais, o óleo segue através dos orifícios de alimentação ou canais para passagens abertas no virabrequim e para os apoios das cabeças das bielas. As paredes dos cilindros e as buchas dos pinos dos pistões são lubrificadas pela aspersão do óleo que sai pelos lados dos apoios e é dispersado pela rotação da árvore de manivelas. O óleo em excesso é retirado dos cilindros por segmentos ou anéis raspadores existentes nos pistões e regressa ao cárter. b Assista a um vídeo mostrando como se dá a lubrificação: http://tinyurl.com/gqz9qzq Fonte: www.shutterstock.com 28 29 O lubrificante é utilizado principalmente com a finalidade de diminuir o atrito e refrigerar as partes aquecidas durante o atrito. Porém, ele também evita o contato de metal contra metal, o que acarreta desgaste e aquecimento adicionais e, ainda, a corrosão e os depósitos. Para isso, os lubrificantes devem possuir certas propriedades, dentre as quais a mais importante é a viscosidade. Uma das características utilizadas para medir a capacidade de lubrificação de um óleo é a sua viscosidade. Essa medida, associada a outras propriedades, permite classificar o óleo do motor. Viscosidade é a medida da resistência que um determinado óleo oferece ao movimento. A viscosidade varia com a temperatura, pois quanto maior a temperatura, menor a viscosidade. A resistência que o óleo opõe ao movimento depende também da velocidade com que as peças se deslocam: quanto mais depressa as peças se deslocam, maior é a resistência que o óleo oferece. Utilize sempre o óleo indicado pelo fabricante do motor. Utilizar um óleo mais viscoso do que o indicado pode ajudar a reduzir a fuga de gases comprimidos. No entanto, ele poderá reduzir o torque e a potência do motor. Existem várias classificações para os óleos lubrificantes, sendo as principais a SAE e a API. Classificação SAE: estabelecida pela Sociedade dos Engenheiros Automotivos dos Estados Unidos, classifica os óleos lubrificantes pela sua viscosidade, que é indicada por um número. Quanto maior esse número, mais viscoso é o lubrificante. b Compreenda os tipos de óleo e viscosidade: http://tinyurl.com/h4aoe6w Classificação API: desenvolvida pelo Instituto Americano do Petróleo, baseia-se em níveis de desempenho dos óleos lubrificantes. Classificados por duas letras, a primeira indica o tipo de combustível do motor, e a segunda, o tipo de serviço. 30 Um fluxo insuficiente de lubrificante pode causar um desgaste mais acelerado ou problemas nas engrenagens das peças móveis devido ao atrito entre os metais. Ele também pode causar um funcionamento deficiente do motor devido à destruição das superfícies dos segmentos ou anéis dos pistões, permitindo a passagem de gases muito quentes. Os óleos lubrificantes para motores foram formulados para otimizar seu desempenho, auxiliando a: • reduzir o consumo de óleo e combustível graças à baixa fricção; • manter motor limpo, mesmo em condições severas de operação; • reduzir o desgaste e prolongar a vida do motor. Atualmente, são muito utilizados os óleos sintéticos, que possuem uma ligação química mais resistente do que os óleos minerais. Sua viscosidade se mantém por mais tempo e apresenta menor variação com a temperatura. Dessa maneira, os óleos lubrificantes sintéticos oferecem maior economia de combustível e no próprio consumo de lubrificantes. Além disso, com o uso de óleos sintéticos, o motor mantém-se limpo sem acumular sedimentos no cárter. a Um nível de óleo muito baixo é causa frequente de avarias nos componentes do motor. Por isso, verifique sempre os níveis do óleo do motor, da transmissão, do sistema hidráulico e dos eixos, obedecendo aos intervalos regulares sugeridos pelo fabricante descritos no manual do veículo. Todo o óleo usado e retirado dos motores deve ser tratado como um resíduo perigoso para o ambiente, pois contém substâncias cancerígenas e poluentes (chumbo, níquel e cobalto). Para o descarte desse material, siga todas as normas presentes na legislação. 31 b Veja o destino que o óleo de lubrificação usado tem: http://tinyurl.com/z6fbjv7 Nunca permita a queima do óleo, pois ela pode produzir dioxinas tóxicas, vapores e névoa que irritam as vias respiratórias, podendo também causar danos no sistema nervoso e nos pulmões. e O nível de óleo deve estar sempre entre as marcas “Mín.” e “Máx.” da vareta de medição, garantindo que a bomba tenha condições de captar no cárter o óleo necessário e que o lubrificante não alcance as partes superiores dos cilindros e das câmaras de combustão do motor. Manter um nível baixo pode causar danos ou quebra do motor. Já o nível muito alto pode causar carbonização excessiva, o que leva à perda de rendimento. b Assista ao vídeo e veja como deve ser feita a troca de óleo do motor: http://tinyurl.com/z4ntxp8. 32 2. Sistema de Arrefecimento O sistema de arrefecimento equivale ao que conhecemos como sistema de resfriamento ou sistema de refrigeração. Apesar de ser menos conhecido e menos utilizado, arrefecimento é o nome correto para esse processo. Todos os motores precisam ser resfriados, pois eles se aquecem durante o funcionamento. Apenas um quarto de toda a energia gerada no motor a explosão é utilizada; o calor restante é dissipado. A queima de combustível gera calor e a câmara de combustão fica quente. Em consequência disso, todos os componentes do motor ficam quentes e precisam ser resfriados, caso contrário, suas peças aumentam de tamanho e não funcionam adequadamente. Se o cilindro não for resfriado, não haverá dissipação de calor. Quando isso ocorre, o pistão se dilata e se prende a ele. Nos casos em que a temperatura da água de refrigeração se eleva, é porque os pistões “agarraram” no cilindro. Diz-se, então, que o motor “engripou” ou “fundiu”. Existem dois tipos de sistema de resfriamento: o direto e o indireto. No sistema direto, o ar circulaatravés das aletas existentes no exterior dos cilindros e na cabeça dos cilindros, resfriando as peças do motor. Já no sistema indireto, um líquido de resfriamento (geralmente água) circula pelos canais existentes no interior do motor, sendo posteriormente resfriado pelo ar. b Sistema de arrefecimento do motor: http://tinyurl.com/h8klhdb O resfriamento por ar sem condutores próprios e sem circulação forçada por meio de ventilador não permite um efeito uniforme em todos os cilindros. Para resolver essa dificuldade, os motores arrefecidos a ar possuem um ventilador que faz incidir sobre os cilindros uma corrente de ar. Um controle termostático regula o fluxo do ar para garantir as condições térmicas satisfatórias para o funcionamento do motor. Esse tipo 33 de motor é mais ruidoso que um motor arrefecido por água, pois a camisa de água amortece uma grande parte do ruído do motor. Normalmente, os motores resfriados a ar são de pequeno porte. a Nos motores grandes, a quantidade de calor a ser retirada é tão grande que o sistema de resfriamento por água é mais indicado. Uma exceção bastante comum é o resfriamento de motores de avião, que são resfriados a ar. Primeiro, porque esse elemento é abundante. Segundo, porque, devido à velocidade de deslocamento, ele é capaz de dissipar todo o calor gerado. Um sistema de resfriamento por água apresenta as seguintes partes: • uma camisa de água, que rodeia as partes quentes do motor, tais como os cilindros, as câmaras de explosão e as saídas do escapamento; • um radiador, no qual a água quente do motor é arrefecida pelo ar; • um ventilador, que faz circular o ar através do radiador; • mangueiras existentes na parte superior e inferior do radiador e que o ligam ao motor para estabelecer um circuito fechado; • uma bomba, que faz circular a água. Durante o processo de arrefecimento, a água entra em contato com o cilindro e resfria todas as peças que se aquecem no motor , ficando aquecida com o calor retirado. Em seguida, a água aquecida caminha para o radiador por uma mangueira que existe na parte de cima do motor. A água entra no radiador, que é uma peça formada por colmeias, onde um ventilador gira e faz o ar passar pela colmeia em alta velocidade. Fonte: www.shutterstock.com 34 O ar entra pela frente do carro, pela grade do radiador, passa pelo radiador e resfria a água que se encontra no seu inferior. O ar se aquece, mas ainda pode ser aproveitado para resfriar o bloco do motor. A água que se encontra dentro do radiador está mais fria e, como ela é mais pesada que a água quente, desce e vai parar no fundo do radiador. A água fria segue por uma mangueira que conecta o radiador ao motor e retorna ao motor para novamente esfriá-lo. Um termostato montado na saída da água do motor reduz a circulação da água até que o motor atinja a temperatura normal de funcionamento. Para o perfeito funcionamento de um motor, seja qual for sua velocidade, a temperatura do líquido de arrefecimento em um ponto próximo do termostato deve se manter entre 80º e 115º C. Quando há falta de água no radiador ou no caso de esforço excessivo (subidas longas e acentuadas), pode ocorrer sobreaquecimento do motor. Para impedir que isso ocorra, é preciso que o radiador tenha um orifício por onde o excesso de vapor possa sair. Costuma-se dizer que esse é um orifício ou tubo de “alívio”, porque alivia a pressão. O vapor ou a água em excesso escorre por ele e cai no chão, embaixo do veículo, sem perigo para as pessoas. Saindo da parte superior, existe um pequeno tubo que desce ao longo do radiador até aparecer por baixo dele. Trata-se do “ladrão”, como é conhecido, e se destina a deixar escapar qualquer excesso de água que porventura exista no radiador, quando este se enche ou quando a água ferve. Resumindo Os sistemas de lubrificação e arrefecimento têm a função de permitir o resfriamento do motor, principalmente das partes que produzem mais calor durante o seu funcionamento. Óleos lubrificantes e líquidos de arrefecimento são especialmente fabricados segundo as especificidades de cada tipo de veículo. Lembre-se de seguir as instruções do fabricante do motor e adquirir os óleos e líquidos adequados. O motor irá funcionar muito melhor, gerando menores despesas, e terá uma vida útil muito mais longa. 35 Glossário Dissipado: desaparecer ou dispersar-se Incidir: atingir, algo ou alguém que seja afetado de alguma forma. 36 d 1 - O sistema de arrefecimento equivale ao que conhecemos como sistema de resfriamento ou sistema de refrigeração. ( ) Certo ( ) Errado 2 - Um sistema de arrefecimento do motor que utiliza água para o resfriamento é composto principalmente por: ( ) ventilador, exaustor, bomba e mangueiras. ( ) radiador, ventilador, bomba e mangueiras. ( ) radiador, ventilador, exaustor e mangueiras. ( ) exaustor, ventilador, anilhas e mangueiras. 3 - A lubrificação é muito importante para o bom funcionamento do motor. Dentre os fatores que a tornam imprescindível estão: ( ) reduzir o atrito e o desgaste das peças móveis do motor. ( ) aumentar a produção de calor no motor sob alta pressão. ( ) manter o calor das zonas quentes do motor, evitando resfriá-lo. ( ) aumentar a corrosão dos metais expostos. 4 - No sistema de arrefecimento por água, durante o processo de resfriamento, a água entra em contato com o cilindro e com todas as peças que se aquecem no motor. Ela resfria essas partes e fica aquecida com o calor retirado. ( ) Certo ( ) Errado Atividades 37 Referências AUTOMATIK. Guia para as luzes espia no painel. 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