Elementos de Mecanismos manivela

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ANA PAULA ROZA – 032201040 
EDUARDO SANTOS ALMEIDA – 140171013 
GILBERTO LUIZ RAMOS DA CRUZ LAGO – 149111017 
LEONARDO DE MELLO GUIMARÃES – 032132135 
WILLIAM COELHO MORAES SANTOS – 032142212 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA- APS 
AS INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS EMPREGADAS EM ELEMENTOS 
DE MECANISMOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador 
2020 
http://www.unifacs.br/
 
 
 
 
ANA PAULA ROZA – 032201040 
EDUARDO SANTOS ALMEIDA – 140171013 
GILBERTO LUIZ RAMOS DA CRUZ LAGO – 149111017 
LEONARDO DE MELLO GUIMARÃES – 032132135 
WILLIAM COELHO MORAES SANTOS – 032142212 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA- APS 
AS INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS EMPREGADAS EM ELEMENTOS 
DE MECANISMOS 
 
 
 
Relatório referente a Atividade Prática 
Supervisionada - APS submetido ao Msc. 
José Fábio Abreu de Andrade / Unifacs - 
Universidade Salvador, como requisito 
parcial para aprovação na disciplina de 
Elementos de Mecanismos – Curso de 
Engenharia Mecânica. 
 
 
 
 
 
 
Salvador 
2020
http://www.unifacs.br/
 
 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho tem por objetivo a apresentação de inovações tecnológicas 
empregadas em Elementos de Mecanismos contribuindo para a melhoria da funcionalidade 
e desempenho dos mesmos. Com ênfase na abordagem do conjunto biela-manivela e seus 
variados componentes e aplicações, este trabalho disserta sobre os impactos positivos e 
negativos da utilização desse componente e suas respectivas limitações. 
Palavras chaves: inovações tecnológicas; funcionalidade e desempenho; conjunto biela-
manivela. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Com a indústria automotiva cada vez mais avançada vemos cada dia mais projeto 
de motores aperfeiçoados, tendo em vista a demanda pela redução dos níveis de consumo 
sem que haja perda de eficiência. As perdas energéticas relativas ao atrito entre os 
componentes internos é algo preocupante entre os projetistas, principalmente no que diz 
respeito ao dimensionamento de componentes como biela, pistão, virabrequim, entre 
outros. As ferramentas de simulação computacional são de extrema importância para que 
tais componentes sejam dimensionados de forma rápida e precisa, logo, o desenvolvimento 
de ferramentas versáteis, de baixo custo e de fácil utilização é essencial para que 
pesquisadores, tanto no ramo industrial, quanto no ramo acadêmico, possam obter novas 
soluções para os problemas encontrados no desenvolvimento e na otimização de motores 
à combustão a despeito da aparição de carros elétricos e de pesquisas com novas matrizes 
energéticas para o segmento, tais como as células de hidrogênio, os motores a combustão 
interna ainda exercem dominância inquestionável como fornecedores de potência para o 
deslocamento de automóveis. Entre os componentes mais intensamente solicitados no 
motor de combustão interna está a junta pino-pistão, que operando em condições severas, 
necessita de uma lubrificação adequada para evitar o desgaste. O pino-pistão, em alguns 
tipos de motores, comporta-se como um eixo de rotação alternada, necessitando de 
lubrificação para impedir o atrito excessivo dele com as paredes do mancal do pistão. 
Visto que a teoria de lubrificação convencional se aplica a mancais de rotação 
completa e em regime de lubrificação hidrodinâmico, e o pino-pistão encontra-se em um 
regime de rotação alternada e com cargas oscilantes de elevada magnitude, faz-se 
necessário o desenvolvimento de um modelo de lubrificação que leve em conta estas 
condições de operação. Diante deste quadro, torna-se interessante o conhecimento da 
condição de lubrificação nas juntas de revolução intensamente solicitadas e para este 
propósito pode-se desenvolver um modelo computacional que consiga predizer o 
comportamento dinâmico deste sistema sob as condições reais de operação. 
 
 
 
 
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2. FUNCIONAMENTO E APLICABILIDADE 
A biela manivela é utilizado para transmitir a energia denominadamente chamada de 
piezométrica, oriunda da combustão até o eixo. A biela manivela é composta pelos 
seguintes componentes: pistão, biela, pino de conexão, bucha, bronzina, e pelo virabrequim 
tem sua estrutura formada por dois dentes, um munhão e por hastes que se conectam na 
estrutura da máquina. 
 
Imagem 1 - Vista lateral de um mecanismo biela e manivela. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O pistão é um componente de formato cilíndrico, o qual se move longitudinalmente 
(movimento de translação) no interior do cilindro, realizando esse movimento após receber 
energia da combustão (converte energia térmica em energia mecânica durante a fase de 
expansão). Por outro lado, a biela é responsável pela transmissão do movimento do pistão 
para o eixo de manivelas (virabrequim). Em rotações mais elevadas de um motor, a biela 
fica sujeita a forças compressivas (na expansão do cilindro) e atrativas (na admissão) 
elevadas. Desta forma, a biela responsável pela recepção das maiores solicitações em 
condições de plena carga. O virabrequim tem como função converter o movimento de 
translação do pistão em movimento de rotação. Para que isso ocorra, as bielas são 
montadas em mancais excêntricos ao seu eixo principal, trazendo o movimento do pistão 
 
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para o eixo de manivelas. O virabrequim, criado em 1206 por Al-Jazari’s, ainda nos dias de 
hoje é massivamente utilizado em motores alternativos produzidos, mesmo que esse 
equipamento se caracterize pelo elevado nível de perdas de energia por atrito, 
considerando que faz o uso de mancais. Apesar disso, esse conjunto apresenta uma alta 
aplicabilidade como: motores de combustão interna, máquinas ferramenta, compressores, 
entre outros. Apesar do mecanismo “biela manivela” ser utilizado na indústria e no setor de 
transporte ao redor do mundo, pode-se observar a existência de algumas limitações e 
complicações de projeto. Uma das principais limitações desse tipo de equipamento é a 
perda de energia por atrito, sendo a mais comum entre as paredes do cilindro e o pistão. 
Uma das principais áreas que possibilitam e abrem oportunidades para o 
desenvolvimento de inovações é a área de materiais avançados. Por meio de estudos que 
buscam viabilizar novos materiais para elementos de mecanismos e de máquinas, torna-se 
possível deixar os componentes mais leves, baratos e resistentes. Por exemplo, existe um 
estudo no qual busca-se utilizar um revestimento superficial dos pistões com filmes de DLC 
(Diamond-Like Carbon). Esse tipo de revestimento apresenta baixa condutividade térmica, 
baixo coeficiente de atrito, alta dureza e inércia química, tornando-se assim altamente 
utilizado para revestimento de componentes de motores à combustão, trazendo a 
oportunidade para serem aplicados nos pistões. 
 
3. CONCLUSÃO 
Apesar de ser um elemento mecânico antigo e ter sua estrutura e funcionamento 
considerado simples, o conjunto biela-pistão desempenha um papel crucial em suas 
aplicações. Por outro lado, existem diversas oportunidades e pontos a serem aprimorados 
e desenvolvidos com o intuito de melhorar o desempenho desse tipo de equipamento. 
Pode-se observar que existem diversos estudos e projetos em ambiente acadêmico e 
profissional que seguem esse caminho, buscando desenvolver novas tecnologias e 
soluções para tornar o conjunto biela-pistão mais robusto, removendo-se as limitações 
existentes, aumentando-se as áreas de aplicação e melhorando-se o desempenho desses 
componentes. 
Estudos como o citado envolvendo a utilização de um revestimento superficial com 
DLC nos pistões mostram-se eficazes e importantes para o desenvolvimento desse 
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componente. Esse tipo de tecnologia possibilita que pistões mais baratos, leves e eficientes 
surgam, trazendo benefícios para empresas do ramo e para o consumidor.4. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
 
 Aplicação de filmes DLC a plasma pode aumentar a resistência de aços. 
Disponível 
em:http://www.arandanet.com.br/revista/ccm/materia/2017/06/29/aplicacao_de_
filmes.h tml>. Acesso em novembro de 2020; 
 MARTINS, Jorge. Motores de combustão interna. 3. ed. Porto : Publindústria, 
2011. 437; 
 KANE, T. R.; LEVINSON, David A. Dynamics: theory and applications. New York: 
Mcgraw-hill, 1985. 379 p. (Series in Mechanical Engineering); 
 GRAY, Gary L.; COSTANZO, Francesco. Interactive Dynamics: kinematic 
analysis of the crank, connecting rod, and piston in an internal combustion 
engine. Kinematic Analysis of the Crank, Connecting Rod, and Piston in an 
Internal Combustion Engine. 1998. Disponível em: 
https://sites.esm.psu.edu/courses/emch12/IntDyn/activities/kinematics/slider-
crank1/. Acesso em: 23 de novembro de 2020. 
 CANAL DA PEÇA (Brasil) (comp.). Tudo que você deve saber sobre pistão e 
biela. Disponível em: https://www.canaldapeca.com.br/blog/tudo-sobre-pistao-e-
biela/. Acesso em: 23 de novembro de 2020. 
 
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