Maquinas e mecanização florestal

Prévia do material em texto

Disciplina: Máquinas e Mecanização Florestal 
Professor Dr. Fidel Cándano Acosta. 
Email: fcandano23@yahoo.com.br 
Universidade Federal de Mato Grosso 
Campus Universitário de Sinop 
Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais 
Curso de Engenharia Florestal 
Introdução à disciplina. Principio de funcionamento dos 
Motores de Combustão Interna (MCI). 
 
Introdução à disciplina. 
 EMENTA: 
 Conhecimentos básicos de mecânica geral e seus conceitos, além de 
uma introdução às especificações técnicas e princípios de 
funcionamento das máquinas e equipamentos usados no setor florestal. 
Projeto de máquinas e seus rendimentos operacionais. Estudo sobre os 
motores de combustão interna. Motores do ciclo Diesel. Análise e 
avaliação das fichas técnicas de equipamentos utilizados no setor 
florestal. Abordagem de estudo visando o uso racional das máquinas e 
implementos para a implantação e reforma de povoamentos florestais, 
manejo e trato culturais, colheita e o transporte florestal, bem como sua 
regulagem e manutenção e planejamento de operações florestais 
mecanizadas, visando à escolha e número adequado de conjuntos para 
diversas situações. 
 
DESCRIÇÃO DO CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Conteúdo HORAS-
AULA 
Introdução à disciplina. As máquinas florestais. Os motores de 
combustão interna (MCI). Principio de funcionamento. Motores 
Diesel e motores de ciclo Otto. 
4 h 
Sistemas do motor. Partes componentes e funcionamento. 
Alimentação, lubrificação, arrefecimento, eléctrico. Manutenção 
básica dos MCI. 
4 h 
Os tratores florestais. Classificação e sistemas principais. 
Sistema de transmissão da potência. Sistema de hidráulico e 
outros sistemas do trator. 
 
4 h 
Aula prática sobre partes componentes, funcionamento e 
cuidados básicos dos motores e tratores. 
 
4 h 
 
 I Avaliação da disciplina (semana 5) 
4 h 
 
Conteúdo HORAS-AULA 
Máquinas para a implantação florestal e tratos culturais. 
Partes componentes, funcionamento e regulagens. 
 4 h 
 
Máquinas para o corte e processamento de árvores. 
Funcionamento e sistema de trabalho (Harvester, feller-
buncher, motosserras, picador florestal). 
 4 h 
 
Máquinas para a extração de madeira e outros produtos não 
madeireiros. (Skidder, forwarder, sistemas de cabos aéreos, 
helicópteros). 
 4 h 
 
Visita técnica. Descrever caraterísticas técnicas, 
funcionamento e regulagens das diferentes máquinas para 
as operações silviculturais e de colheita florestal. 
 4 h 
 
 
II Avaliação da disciplina (semana 10) 
 
 4 h 
 
CONTIN..... 
Conteúdo HORAS-AULA 
O transporte florestal. Os caminhões para o transporte de 
madeira e PFNM. Classificação dos caminhões. Cálculo da 
capacidade de carga dos veículos. 
 
 4 h 
 
Máquinas para a construção de estradas florestais. Máquinas 
para o corte e aterro e máquinas para a formação da pista de 
rolamento. 
 
 4 h 
 
Gestão de Manutenção de Máquinas Florestais. Classificação 
dos lubrificantes. Execução da Manutenção dos conjuntos 
mecanizados. 
 
 4 h 
 
Visita técnica à concessionária de veículos para o transporte 
rodoviário e máquinas para a construção de estradas. Sistema 
de manutenção das máquinas florestais. 
 
 4 h 
 
III Avaliação da disciplina ( Semana 15) 
 
 
 4 h 
 
CONTIN..... 
OBJETIVOS 
Capacitar o estudante a: 
 
• Caracterizar as partes componentes, o funcionamento e as 
regulagens necessárias em máquinas florestais; 
 
• Determinar o tipo de máquina apropriada em função das 
exigências técnicas de cada operação visando a qualidade 
da operação; 
 
• Verificar o sistema de manutenção apropriado para as 
diferentes máquinas. 
 MÉTODOS 
 
 A disciplina será conduzida sob a forma de aula 
expositiva (priorizando e incentivando o intercambio de 
idéias com o aluno) e aula prática (aplicação direta dos 
conhecimentos teóricos). 
 Para o efetivo aprendizado do aluno e um bom 
andamento da disciplina, cabe ao professor organizar, 
implementar e orientar os alunos perante as atividades 
propostas, estimulando-os durante o processo de 
aprendizagem. 
Sistema de Avaliação 
 03 avaliações com notas atribuídas de 0 (zero) a 10 (dez). 
 
A média final será obtida de acordo com a fórmula representada abaixo: 
 MF= (A1 + A2 + A3) / 3 
 
 MF=média final; A1=1a avaliação; A2=2a avaliação; A3=3a avaliação. 
 
 De acordo com a resolução CONSEPE nº 27, de 1º de março de 
1999, será considerado APROVADO o aluno que obtiver média final 
igual ou superior a 5,0 - MF > 5,0 (cinco inteiros) - E apresentar um 
mínimo de 75% de FREQUÊNCIA às aulas. Será considerado 
reprovado o aluno que obtiver média final inferior a 5.0 (cinco inteiros) 
OU apresentar freqüência às aulas inferior a 75%. 
 
 
 
 Bibliografia Básica 
• VOLPATO, C. E. Apostila de aula de máquinas e mecanização florestal. UFLA. 
• MACHADO, C.C. Colheita florestal. Viçosa: UFV, 2002. 468 p 
• MACHADO, C.C.; LOPES, E. S.; BIRRO, M. H. B. Elementos básicos do 
transporte florestal rodoviário. Viçosa: Editora UFV, 2000. 167 p. 
 
 Bibliografia Complementar 
• BARGER, E. L.; LILJEDAHL, J. B.; CARLETON, W. M.; McKIBBEN, E. G. 
Tratores e seus motores. Rio de Janeiro, USAID. 1966. 398p. 
• CHIGIER, N. Energy, combustion and environment. New York: McGraw-Hill. 
1981. 246p. 
• MIALHE, L. G. Máquinas Motoras na Agricultura (Vol. I e II). Piracicaba: 
EDUSP. 1980. 
• ORTIZ-CAÑAVATE, J. Las máquinas agrícolas e su aplicación. Madrid: 
Mundi-Prensa, 1984. 641p. 
• TEYLOR, F. C. Análise dos motores de combustão interna. São Paulo: 
Edgard Blucher. 1976. 358p. 
Qual é a importância da mecanização florestal? 
• Aumentar a produtividade e diminuir custos das 
operações florestais; 
 
• Evitar o trabalho pesado e a exposição de funcionários 
a condições desfavoráveis; 
 
• Redução dos acidentes de trabalho e melhores 
condições ergonômicas para o trabalhador; 
 
• Realizar trabalhos com alto grau de complexidade e com 
alta qualidade. 
Fontes de potência na agricultura. Importancia e 
evolução. 
Forças de Potência na Agricultura; 
 
• Força Humana 
• Força Animal 
• Força Eólica (Ventos) 
• Força gerada pela luz solar 
• Força Elétrica 
• Força Hidráulica (Água) 
• Força Térmicas ( MC. Externo/ MC Interno) 
FORÇA HUMANA 
A potência média desenvolvida pelo homem é próximo ao 10 % de seu peso 
trabalhando de modo continuo. 
 
Ou seja, 0,14 kW de potência 
1 trator tem 200 kW de potência 
 
Precisamos: 200/0,14 = 1428 homem para gerar a potência de 1 trator. 
FORÇA ANIMAL 
Ainda hoje é bastante aproveitado, principalmente em regiões menos 
desenvolvidas, muito acidentadas, em propriedades de menor tamanho 
com baixo volume de trabalho onde o emprego do trator torna-se 
inviável economicamente. 
1 kW de potência/animal 
FORÇA EÓLICA (pelos ventos) 
• Disponível naturalmente e gerada pelas correntes aéreas de ventos. 
• É uma energia limpa com muitas possibilidades de aproveitamento. 
• A intensidade do vento não é constante. 
FORÇA GERADA PELA LUZ SOLAR 
FORÇA ELÉTRICA 
As propriedades situadas próximas às linhas de transmissão 
elétrica, podem servir-se dessa importante fonte de energia 
para movimentar máquinas estacionárias. 
FORÇA HIDRÁULICA 
MOTORES TÉRMICOS 
 
 Exige calor para seu funcionamento, transformam a 
energia dos combustíveis para energia mecânica. 
Classificam em; 
 
• Motores de Combustão Externa; 
• Motores de Combustão Interna. 
Energia térmica Energia mecânica 
MOTORES TÉRMICOS 
Ocorre uma combustão do material combustível e gera uma pressão que 
movimenta o mecanismo pistão, biela e virabrequim. 
MOTOR DE COMBUSTÃO EXTERNA 
É o motor a vapor geralmente utilizado para movimentação de máquinas 
estacionárias, onde a existência de combustível (lenha)seja abundante e 
de baixo custo. 
MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA 
Nestes motores a combustão realiza-se no interior dos cilindros, geralmente 
utilizando-se subprodutos de petróleo como combustível. 
Levam vantagem sobre as máquinas a vapor pela versatilidade, eficiência, 
menor peso por unidade de potência, funcionamento inicial rápido e 
possibilidade de adaptação a diferentes tipos de veículos. 
Newcomen (1712) instalou sua primeira máquina para drenar 
a água acumulada nas minas de carvão. 
James Watt (1764) máquina a vapor 
patenteada em (1769). 
George Stephenson (1814) revolucionou os transportes 
com a invenção da locomotiva a vapor. 
Evolução dos motores de combustão 
https://pt.wikipedia.org/wiki/George_Stephenson
https://pt.wikipedia.org/wiki/George_Stephenson
https://pt.wikipedia.org/wiki/George_Stephenson
https://pt.wikipedia.org/wiki/George_Stephenson
https://pt.wikipedia.org/wiki/Locomotiva_a_vapor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Locomotiva_a_vapor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Locomotiva_a_vapor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Locomotiva_a_vapor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Locomotiva_a_vapor
Nikolaus Otto (1862) Construiu seu 
primeiro motor a gás e (1876) foi o 
inventor do motor de combustão 
interna do ciclo de Otto (motor 
a gasolina). 
Rudolf Diesel (1893-1897) 
Registrou a patente de seu 
motor, desenvolvido para 
trabalhar com óleo. 
Karl Benz (1879) patentó un motor de 2 tiempos basado 
en la tecnología del motor de 4 tiempos. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Otto
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Otto
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Otto
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Otto
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Otto
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gasolina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Patente
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93leo_vegetal
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93leo_vegetal
https://es.wikipedia.org/wiki/Karl_Benz
https://es.wikipedia.org/wiki/Karl_Benz
https://es.wikipedia.org/wiki/Karl_Benz
Henry Ford (1903) Ford Motor Company foi através 
delas que se desenvolveu a mecanização do trabalho, 
produção em massa, padronização do maquinário e 
do equipamento, e por consequência dos produtos. 
(Linhas de produção). 
Taiichi Ohno (1936) Toyota Automatic Loom. Sistema 
Toyota de Produção (1948 e 1975), foi 
desenvolvido por Taiichi Ohno. Em 1990 sucesso 
total. Shigeo Shingo, consultor de qualidade da 
Toyota. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ford_Motor_Company
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ford_Motor_Company
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ford_Motor_Company
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ford_Motor_Company
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ford_Motor_Company
https://pt.wikipedia.org/wiki/Taiichi_Ohno
https://pt.wikipedia.org/wiki/Taiichi_Ohno
https://pt.wikipedia.org/wiki/Taiichi_Ohno
Uma máquina, é um conjunto de elementos móveis e 
fixos onde o funcionamento possibilita transformar e 
aproveitar a energia para fazer um trabalho determinado. 
Fonte de energia + Transmissão da energia + órgãos de trabalho 
Principio de funcionamento dos MCI 
Qual é o principio de funcionamento dos motores de 
combustão interna (MCI)?????????? 
CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 
Conforme o tipo de combustível que utilizam distinguem dois tipos 
fundamentais de motores; 
 
 Motores de Ciclo Otto (gasolina); 
 Motores de Ciclo Diesel. (óleo Diesel ou petróleo) 
 
Conforme ao número de cursos do pistão; 
 De dois (2) tempos; 
 De quatro (4) tempos. 
 
Condições básicas 
DEFINIÇÕES 
Ciclo do motor: Conjunto de transformações que está sujeito a mistura 
gasosa no interior do cilindro desde sua admissão até a eliminação 
para o exterior do motor. 
Motor de ciclo Otto Motor de ciclo Diesel 
Ponto Morto Superior (PMS): Posição 
do êmbolo mais próxima da câmara de 
combustão. 
Ponto Morto Inferior (PMI): Posição do 
êmbolo mais afastada da câmara de 
combustão. 
Volume Total do Cilindro: É o volume 
do êmbolo enquanto ele está no PMI, 
inclui a câmara de combustão. 
Volume da Câmara de Combustão: É 
o volume compreendido acima do 
êmbolo quando este esta no PMS. 
Curso do êmbolo: É a distância 
percorrida pelo êmbolo entre o PMI a 
PMS ou vice-versa. 
Volume Total: É o volume do cilindro 
mais o volume da câmara de 
combustão. 
Taxa de compressão: É a razão entre o volume total e o volume da câmara de combustão. 
Exemplos: Motores de gasolina de 8:1 a 12:1, motores de álcool 12:1 a 14:1 e motores Diesel: 
18:1 a 25:1. 
Motores de Combustão Interna Ciclo Otto (1876) 
Para seu funcionamento utilizam combustível como gasolina, álcool. Durante a 
admissão entra ar puro ou uma mistura de combustível e ar que para a ignição 
necessitam de centelha produzida por velas a partir do sistema elétrico do motor. 
Injeção indireta Injeção direta 
Motores de Combustão Interna Ciclo Diesel (1893) 
Para seu funcionamento utilizam como combustível óleo 
diesel. Durante a admissão entra ar puro ao interior do 
cilindro, despois de comprimido, eleva a temperatura e o 
bico injetor atomiza na câmara o combustível que reage 
com o ar comprimido. 
 
 A ignição ocorre por compressão. A inflamação do 
combustível injetado sob pressão na câmara de 
combustão ocorre pela compressão de ar e consequente 
elevação da temperatura. 
Partes componentes do MCI 
Cabeçote 
Bloco 
Carter 
Fixas 
• Bloco 
• Cabeçote 
• Carter 
• Coletor de Admissao 
• Coletor de Escape 
Móveis 
 
• Biela 
• Pistão/Anel 
• Virabrequim 
• Eixo comando de valvulas 
• Válvulas 
• Conjunto de acionamento 
das válvulas 
Partes fixas do motor 
a) 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, mas a este podem ser adicionados outros elementos para 
melhorar suas propriedades. 
Alguns blocos possuem tubos 
removíveis que formam as 
paredes dos cilindros, 
chamadas de “camisas”. 
b) Cabeçote 
Este componente fecha o bloco na sua parte superior, sendo que a união 
é feita por parafusos. Normalmente, é fabricado com o mesmo material do 
bloco. Entre o bloco e o cabeçote existe uma junta de vedação. 
c) Cárter 
O cárter fecha o bloco na sua parte inferior e serve de depósito para o óleo 
lubrificante do motor. Normalmente, é fabricado de chapa dura, por 
prensagem. 
Partes móveis do motor 
d) Pistão (êmbolo) 
É a parte do motor que recebe o movimento de expansão dos gases. Normalmente, é feito 
de ligas de alumínio e tem um formato aproximadamente cilíndrico. No pistão encontram-se 
dois tipos de anéis: 
Anéis de vedação – estão mais próximos da parte superior (cabeça) do pistão; 
Anéis de lubrificação – estão localizados na parte inferior do pistão. 
e) 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 pé está ligado ao virabrequim através de um material 
antifrição, chamado casquilho ou bronzina. 
f) Virabrequim 
É também chamado de virabrequim ou árvore de manivelas. É fabricado em aço 
forjado ou fundido. Possui mancais de dois tipos: Excêntricos – estão ligados aos 
pés das bielas; De centro – sustentam o virabrequim ao bloco. 
g) Volante 
Acumula a energia cinética, propiciando uma velocidade angular uniforme no 
eixo de transmissão do motor. O volante absorve energia durante o tempo útil 
de cada pistão (expansão devido à explosão do combustível), liberando-a nos 
outros tempos do ciclo (quando cada pistão não está no tempo de explosão), 
concorrendo com isso para reduzir os efeitos de variação do tempo do motor. 
h) Válvulas 
Existem dois tipos de válvulas: de admissão e de escape. Elas são acionadas por um 
sistema de comando de válvulas. O movimento do virabrequim é transmitido para o eixo 
de comandode válvulas por meio de engrenagens. O eixo de comando de válvulas liga-
se por uma vareta ao eixo dos balancins. Este, por sua vez, é que acionará as válvulas. 
A abertura e o fechamento das válvulas estão relacionadas com o movimento do pistão 
e com o ponto de injeção, de modo a possibilitar o perfeito funcionamento do motor. 
 Árvore de comando de válvulas: As engrenagens da distribuição podem ter 
uma relação que cada rotação da árvore de manivelas corresponde a meia 
rotação da árvore de comando de válvulas. 
Eixo Comando 
de Valvulas 
Virabrequim 
Balancim 
Eixos Comando 
de Valvulas 
Tucho 
Funcionamento do MCI 4 tempos 
Funcionamento do motor de 4 tempos com 4 cilindros 
Partes complementares 
 
São os sistemas auxiliares indispensáveis ao funcionamento do motor: 
• Sistema de alimentação de combustível e alimentação de ar, 
• Sistema de arrefecimento, 
• Sistema de lubrificação, 
• Sistema elétrico. 
Funcionamento do MCI de 2 tempos 
Os motores deste tipo combinam em dois cursos do êmbolo as funções dos 
motores de quatro tempos, sendo assim, há um curso motor para cada volta do 
virabrequim. Normalmente estes motores não têm válvulas, eliminando-se o uso 
de tuchos, hastes, etc. O cárter, que possui dimensões reduzidas, recebe a 
mistura ar-combustível e o óleo de lubrificação. 
1 2 
3 
Admissâo; 
Compressão; 
Exploção; 
Expulsão. 
 
 
4 
6 
5 
7 
Ciclo de um Motor 2 Tempos