Relatório 8 Motores Montagem e Desmontagem

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Engenharia Mecânica 
 
 
Anna Caroline de Souza Silva 
Miquelino Alves de Oliveira 
Tarcísio Augusto Santos Almeida 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA Nº 08: Motores - Desmontagem e 
remontagem de motor de combustão interna. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Anna Caroline de Souza Silva 
Miquelino Alves de Oliveira 
Tarcísio Augusto Santos Almeida 
 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA Nº 08: Motores – Montagem e 
Desmontagem 
 
 
 
Trabalho elaborado durante a disciplina de Laboratório de Sistemas 
Térmicos como requisito parcial para aprovação. 
Professor: Willian Moreira Duarte 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2017 
 
 
 
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1. Introdução 
 
Motores à combustão interna são equipamentos que transformam energia 
térmica em energia mecânica, através da combustão de uma mistura ar/combustível, 
gerando um fluido de trabalho a alta pressão. 
Este trabalho consiste na desmontagem de um Motor de Combustão Interna, 
com ênfase no bloco do motor, componentes, materiais e funcionamento, a fim de 
descobrir os parâmetros construtivos e de operação do motor em questão. 
 
1.1 - Componentes do Motor 
Abaixo estão descritos os principais componentes de um motor de combustão 
interna: 
 Bloco 
É a maior parte do motor e sustenta todas as outras partes. Nele estão contidos os 
cilindros, geralmente em linha nos motores de tratores de rodas. São normalmente 
construídos de ferro fundido, que podem ser adicionados outros elementos em suas 
ligas para melhorar suas propriedades. Alguns blocos possuem tubos removíveis que 
formam as paredes dos cilindros. Estas paredes podem ser úmidas ou secas, 
conforme entrem ou não em contato com a água de refrigeração do motor. 
 Cilindro 
É o local por onde o pistão se desloca. No cilindro que se desenvolve a 
deflagração do combustível, é a origem da força mecânica que possibilita o 
deslocamento do veiculo. O cilindro é fabricado com o metal especifico para suportar 
condições extremas de funcionamento. O numero de cilindros para cada tipo de 
motor de combustão interna varia de acordo com sua aplicação. 
 
 
 
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 Biela 
É a parte do motor que liga o pistão ao virabrequim. É fabricado de aço forjado e 
divide se em três partes: cabeça, corpo e pé. A cabeça é presa ao pistão pelo pino e o 
é está ligado ao virabrequim através de um material anti-fricção, chamado casquilho 
ou bronzina. 
 Pistão 
Ou êmbolo de um motor é uma peça cilíndrica, de alumínio ou liga de alumínio, 
desloca no eixo longitudinal pelo cilindro dos motores de explosão. É a parte móvel 
da câmara de combustão, recebe a força de expansão dos gases queimados, 
transmitido à biela, por intermédio do pino do pistão. No pistão encontram-se dois 
tipos de anéis, Os anéis de vedação que estão mais próximos da parte superior do 
pistão; E os anéis de lubrificação que estão localizados na parte inferior do pistão e 
têm a finalidade de lubrificar as paredes do cilindro. O pistão liga-se à biela através 
de um pino. O pino é normalmente fabricado de aço cementado. 
 Eixo virabrequim 
É o grande responsável pela transmissão de torque ao sistema. O eixo recebe 
força dos pistões e faz a inversão de movimento da biela. A sua força é proporcional 
ao tamanho do braço ou alavanca, da mesma forma o torque. No virabrequim o 
tamanho da manivela influencia diretamente no torque. 
 Anéis de segmento: 
Os anéis de seguimento são responsáveis pela vedação da câmara do cilindro, 
redução da área de contato direta entre as paredes do êmbolo e do cilindro, controle 
do fluxo de óleo nas paredes do cilindro, dissipação do calor do êmbolo pelas 
paredes do cilindro. 
 Bronzina 
São os casquilhos que podem ser móveis ou fixo, é o mancal responsável para 
redução de atrito, e apoio das peças giratórias, deslizantes e oscilantes do motor. É a 
peça de sacrifício, porque desgasta primeiro tornando viável e econômica a 
manutenção das peças. 
 
 
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Figura 1: Principais componentes de um motor de combustão interna 
 
 
1.2 - Funcionamento do Motor de Quatro Tempos 
O motor é uma maquina que trabalha com os princípios termodinâmicos 
juntamente com os conceitos de compressão e expansão de fluidos gasosos para 
geração de força e movimento rotativo. 
 Admissão 
Ocorre com o motor ainda desligado, pronto para receber o movimento inicial do 
motor de partida que é acoplado ao motor a combustão. Nesse momento o pistão que 
está ligado a biela, logo ao eixo virabrequim na posição PMS. 
 Compressão 
A inversão de sentido do pistão muda o movimento para o segundo tempo do 
motor do PMI em direção ao PMS. 
 Explosão 
O pistão inverte novamente o sentido de movimento do PMS para o PMI, pois 
adquiriu força. 
 
 
 
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 Escape 
O motor admite a mistura no primeiro tempo, comprime e explode no segundo e 
terceiro tempo e ganha força externa, neste estado, Garante a saída dos gases 
resultantes da queima do combustível para fora do motor. 
 
Figura 2: Etapas do ciclo de funcionamento de um motor de 4 tempos 
 
 
1.3 – Parâmetros Construtivos 
 PMS - Ponto máximo de elevação do êmbolo 
 PMI - Ponto mínimo de elevação do êmbolo 
 C = PMS-PMI - Curso do êmbolo 
 D - Diâmetro do cilindro 
 Vc - Volume da câmara de combustível 
 Vd - Volume deslocado 
 
 
 
 
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Figura 3: Parâmetros construtivos 
 
 
2. Metodologia 
Materiais utilizados na prática: 
 Motor quatro tempos 
 Paquimetro 
 Chave de boca, estriada, estrela e de fenda. 
 Pano e papel 
 Caixa de serragem 
 Bancada 
 
Incialmente a prática se trata de conhecermos um motor, feita a desmontagem 
para medirmos o volume da câmara, através diãmetro do pistão com seu deslocamento 
vertical (comprimento do curso). Principio da desmontagem se trata da retirada da 
tampa do motor com suas carenagens de proteção, coletores, volante do motor, polias, 
correias, comando de valvulas, Carter, junta do motor, etc. Houve a retirada de apenas 
um pistão para medição do comprimento da biela realizada com paquimetro universal 
 
 
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analogico. Logo abaixo demostra o principio da desmontagem do motor para medir o 
diâmetro do pistão com o paquimetro. 
 
Figura 02: Medição do pistão 
 
Fonte: retirado pelo autor 
 
Após a retirada da tampa e coletores do motor, obtivemos a primeira 
visualização do pistoes como demostra a imagem, as mediçoes foram realizadas de 
modo meio grosseiro, aceitado erros de visualização no paquimetro, de posição e 
sujeira. Sabendo que se trata apenas de uma prática de reconhecimento do motor para 
melhor andamento da materia especifica, aplicado conhecimentos adquiridos ao longo 
do curso. 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 03: Medição do pistão
 
Fonte: retirado pelo autor 
Na imagem acima, refere-se a medição do curso do pistão, segundo a posição 
deixada no volante do motor, a posição da chave se aplica a minimizar o erro de altura 
mencionado com o paquimetro universal, usando a base da chave de boca como 
referencia final de altura do bloco. Deste modo, facilita a realização dos cálculos 
mencionados no formulário entregue no laboratório, como: velocidade média do pistão, 
pressão média indicada, consome de combustível, consumo especifica indicado/efetivo, 
torque indicado, potência indicada, pressão média de fricção, torque efetivo (de 
frenagem ou brake torque) e presão efetiva (de frenagem ou brake power). 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. Resultados e AnáliseCom base na prática, obtemos os seguintes valores: 
 
Tabela 01 – Dados aferidos 
 
Fonte: Elaborado pelos autores 
 
Considerando as características dos componentes do motor, faz-se cálculos para 
obter os parâmetros de desempenho do motor, como seguem abaixo: 
 
3.1 – Cálculo do Volume Deslocado 
Vd =
𝜋 ∗ 𝐷2
4 
 ∗ 𝐶 
 
 Vd – Volume descolado 
 D – Diâmetro do cilindro 
 C – Curso do êmbolo 
 
3.2 – Relação de Compressão 
𝑟𝑐 =
𝑉𝑑 + 𝑉𝑐
𝑉𝑐 
 
 Vd – Volume descolado 
 Vc – Volume da câmara 
 rc – Relação de Compressão 
Dados
Comprimento Biela 130,2 mm 0,1302 m
Comprimento Virabrequim 40 mm 0,04 m
Diâmetro pistão 75,4 mm 0,0754 m
Curso do Pistão 82 mm 0,082 m
Diâmetro válvula de escape 29,3 mm 0,0293 m
Diâmetro válvula de admissão 36,4 mm 0,0364 m
Volume da Câmara 43,5 ml 4,35E-05 m³
Valores 
(aferição)
Valores 
(unid. SI)
 
 
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3.3 – Massa de ar por Ciclo (Teórico) 
𝑚𝑎𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝑉𝑑 ∗ 𝜌𝑎𝑟 
Sendo: 
𝜌𝑎𝑟 =
𝑃𝑎𝑟
𝑇𝑎𝑟
 
 
 ℎ – número de vezes que o pistão sobe e desce por ciclo de trabalho 
 i – número de cilindros 
 n – rotação 
 𝜌𝑎𝑟 – densidade do ar 
 𝑉𝑑– Volume deslocado 
 
3.4 – Massa de ar por Ciclo 
𝑚𝑎𝑟 = 𝐸𝑣 ∗ 𝑚𝑎𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 
 
 𝐸𝑣 – Eficiência volumétrica 
 𝑚𝑎𝑟 – Massa do ar 
 𝑚𝑎𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 – Massa do ar (teórico) 
 
3.5 – Massa de Combustível por Ciclo para Mistura Estequiométrica 
𝑚𝑐 = 𝐹 ∗ 𝑚𝑎𝑟 
 
 F – Razão combustível ar 
 𝑚𝑎𝑟 – Massa do ar 
 𝑚𝑐 – Massa de combustível 
 
 
 
 
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3.6 – Velocidade Média do Pistão 
𝑠𝑝 = 2 ∗ 𝐶 ∗ 𝑛 
 
 C – Curso do êmbolo 
 n – Rotação 
 Sp – velocidade média do embolo 
 
3.7 – Pressão Média Indicada 
𝑃𝑀𝑖 = 
𝑃𝑖
ℎ ∗ 𝑉𝑑 ∗ 𝑖 ∗ 𝑛
 
 
 h – Número de vezes que o pistão sobe e desce por ciclo de trabalho n – rotação 
 i – Número de cilindros 
 Pi – Potência indicada 
 PMi – Potência média indicada 
 Vd – Volume deslocado 
 
3.8 – Consumo Específico Indicado 
𝐶𝑠𝑖 = 
𝑚𝑐̇
𝑃𝑖
 
 
 Csi – Consumo Específico Indicado 
 𝑚𝑐̇ – Fluxo de massa de combustível 
 𝑃𝑖 – Potência indicada 
 
 
 
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3.9 – Consumo Específico Efetivo 
𝐶𝑠𝑒 = 
𝑚𝑐̇
𝑃𝑒
 
 
 Cse – Consumo Específico Efetivo 
 𝑚𝑐̇ – Fluxo de massa de combustível 
 Pe – Potência Efetiva 
 
3.10 – Torque Indicado 
𝑇𝑖 = 
𝑃𝑖
2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑛
 
 
 n – Rotação 
 Pi – Potência indicada 
 𝑇𝑖 – Torque Indicado 
 
3.11 – Potência Indicada 
𝑃𝑖 = 𝑄 ∗ ɳ𝑡̇ 
 
 Pi – Potência Indicada 
 ɳ𝑡 – Rendimento térmico 
 �̇� – Fluxo de calor 
 
3.12 – Fluxo de Calor no Sistema 
�̇� = 𝑚𝑐 ∗ 𝐶𝐸 
 
 CE – Poder calorífico 
 𝑚𝑐 – Massa de combustível 
 Q – Calor 
 
 
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3.13 – Potência Efetiva 
𝑃𝑒 = 𝑄 ∗ ɳ𝑔̇ 
 
 ɳ𝑔 – Rendimento global 
 Pe – Potência Efetiva 
 Q – Calor 
 
3.14 – Potência Média Efetiva 
𝑃𝑀𝑒 = 
𝑃𝑒
ℎ ∗ 𝑉𝑑 ∗ 𝑖 ∗ 𝑛
 
 
 h – Número de vezes que o pistão sobe e desce por ciclo de trabalho 
 i – Número de cilindros 
 n – Rotação 
 Pe – Potência Efetiva 
 Vd – Volume deslocado 
 
3.15 – Torque Efetivo 
𝑇𝑒 = 
𝑃𝑒
2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑛
 
 
 Pe – Potência Efetiva 
 Te – Torque Efetivo 
 
Considerando uma eficiência térmica de aproximadamente 30% a plena carga, o 
fator λ igual a 0,96 e uma eficiência volumétrica (ηVol) segundo a tabela abaixo: 
 
 
 
 
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Tabela 02 – Informações Prática 
n (rpm) 
 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 
ηVol 90 90 93 96 93 90 90 87 85 80 75 65 
Fonte: Elaborado pelo professor William 
 
Com base nas fórmulas apresentadas acima e utilizando o software Excel para 
resolução das mesmas, seguem resultados: 
 
 Cálculo do Volume Deslocado 
Vd = 0,000178605𝑚3 
 
 Relação de Compressão 
𝑟𝑐 = 8,442 = 8: 1 
 
 Massa de ar por Ciclo 
Com 𝜌𝐴𝑟 = 1,2041𝐾𝑔/𝑚³ 
𝑚𝑎𝑟 = 𝑣𝑑 ∗ 𝜌𝐴𝑟 = 0,000215058𝐾𝑔 
 
 Massa de Combustível por Ciclo 
considerando 𝐹(𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎) = 1
13,3
 e 𝐹(á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙) = 1
9
, 
𝑚𝑐(𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎) = 𝑚𝑎𝑟 ∗ 𝐹 = 1,61698𝐸 − 05𝐾𝑔 
𝑚𝑐(𝑎𝑙𝑐ó𝑜𝑙) = 𝑚𝑎𝑟 ∗ 𝐹 = 2,38953𝐸 − 05𝐾𝑔 
 
 
 
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Tabela 03 – Informações Prática 
 
Fonte: Elaborado pelos alunos e valores teóricos 
 
Aplicando conhecimentos técnicos aliados aos dados fornecidos pelo professor e 
coletados na prática, os resultados seguem abaixo: 
 
 
 
Fluxo de Calor Etanol 1275,75
Fluxo de Calor Gasolina 1246,97
Comprimento do Pistão 82
Eficiência Térmica 0,3
Fator λ 0,96
Núm. Cilindros (i) 4
F (gasolina) 0,0752
F (etanol) 0,1111
CE gasolina 3,90E+07
CE etanol 2,70E+07
h 0,5
Vd 3,66E-04
Densidade do Ar 1,16144
Massa Gasolina 3,1974E-05
Massa Etanol 4,725E-05
Rendimento Mecânico 0,85
Dados Cálculos
 
 
 
 
 
 
Tabela 04 – Resultados 
 
Fonte: Elaborado pelos alunos e valores teóricos 
 
 
 
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Tabela 04 – Resultados - continuação 
 
Fonte: Elaborado pelos alunos e valores teóricos 
 
 
 
 
4. Conclusão 
Após a desmontagem do motor foi possível entender de maneira prática o 
funcionamento de alguns componentes do motor, como os pistões que são os 
componentes que se movimentam dentro dos cilindros ou camisas do bloco do motor, a 
árvore de manivelas, também conhecida como virabrequim, transforma o movimento de 
subida e descida do êmbolo em movimento de rotação e é constituída por moentes, 
munhões e contrapesos, a biela que é a peça que transmite o movimento do pistão e o 
volante do motor que é a parte do mesmo que transforma o movimento linear dos 
pistões em movimento circular (rotação). Tendo adquirido de forma prática o 
funcionamento das partes gerais do motor, partimos para os cálculos, aonde 
descobrimos o volume deslocado, relação de compressão, massa de ar por ciclo, massa 
de combustível por ciclo na gasolina e alcóol. Juntamente a estes valores, antes do 
processo de montagem foi realizado o mencionamento de alguns componentes como 
diâmtero do cilindro, curso do pistão. Centralizado que se o curso do pistão é muito 
longo, o motor tende a produzir mais torque em rotações baixas. Porém se o objetivo for 
um motor de alta rotação opta-se por um curso curto. 
Realizada a montagem do motor pelos alunos, entendemos a precisão de cada 
componente do motor, assim como cada ferramenta utilizada para 
montagem/desmontagem do motor, o relatorio expandiu a idéia não apenas teórica, mas 
a prática conhecendo a complexidade do funcionamento do motor partindo da idéia dos 
principais sistemas alimentação, lubrificação, ignição e distribuição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. Referências Bibliográficas 
APOSTILA PDF, MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA. Disponibilizada 
em: http://wp.ufpel.edu.br/mlaura/files/2013/01/Apostila-de-Motores-a-
Combust%C3%A3o-Interna.pdf 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Apresentação de relatórios 
técnico-científicos: NBR 10719. Rio de Janeiro: ABNT, 1989 
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 4 TEMPOS, disponibilizado em: 
http://carlosfm1987.wordpress.com/2009/09/04/motores-de-combustao-interna-4-
tempos 
 
	1. Introdução
	1.1 - Componentes do Motor
	1.2 - Funcionamento do Motor de Quatro Tempos
	1.3 – Parâmetros Construtivos
	2. Metodologia
	3. Resultados e Análise
	3.1 – Cálculo do Volume Deslocado
	3.2 – Relação de Compressão
	3.3 – Massa de ar por Ciclo (Teórico)
	3.4 – Massa de ar por Ciclo
	3.5 – Massa de Combustível porCiclo para Mistura Estequiométrica
	3.6 – Velocidade Média do Pistão
	3.7 – Pressão Média Indicada
	3.8 – Consumo Específico Indicado
	3.9 – Consumo Específico Efetivo
	3.10 – Torque Indicado
	3.11 – Potência Indicada
	3.12 – Fluxo de Calor no Sistema
	3.13 – Potência Efetiva
	3.14 – Potência Média Efetiva
	3.15 – Torque Efetivo
	4. Conclusão
	5. Referências Bibliográficas