Otto, Diesel e Brayton

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Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 421 
697,06 = 174,56 – 174,56 x + 2834,23 
x = 522,5 / 2659,67 
x = 19,6 % 
 
ηt = 
 
ηt = 
 
 
515,37 + 513,05 – 0,56 – 10,1 = 
 
x = 38 % 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 422 
 
7) Uma usina a vapor simples, opera nas faixas de pressão de 10 Kpa a 4 
Mpa, e com uma temperatura máxima e 400 ºC. A potência desenvolvida na 
turbina a vapor é de 150 MW, e recebe a energia de um trocador de calor, que 
opera em um ciclo Brayton com inter-resfriador e combustor de reaquecimento, 
nas seguintes características: 
Admissão do ar a 100 Kpa e a 25 ºC; 
A temperatura de entrada do 2º compressor é de 300 K; 
A razão de compressão e expansão para o compressor e turbina é de 
5:1; 
Temperatura de entrada na turbina gás1 é de 1100ºC; 
Temperatura de entrada na turbina gás 2 é de 2300 ºC; 
Os gases saem do trocador de calor e são dispersados a 380ºC; 
A eficiência do compressor 1 é de 90%; 
A eficiência do compressor 2 é de 95%; 
A eficiência de cada turbina é de 95 %; 
 
Considerando as condições do ar como um gás Ideal, determine: 
 
a) A vazão em massa de vapor? 
b) A vazão em massa de gás? 
c) A potência fornecida por cada turbina a gás e a potência bruta total 
gerada por estas turbinas a gás? 
d) A potência absorvida por cada compressor e a potência bruta total 
consumida 
e) A potência líquida fornecida pelo ciclo a Gás? 
f) O Trabalho reverso do ciclo Brayton (bwr)? 
g) A eficiência do trocador de calor? 
h) A eficiência do ciclo combinado? 
 
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Máquinas de Fluxo 423 
Analisando o Ciclo Rankine: 
 
Ponto 1: 
P1 = 10 Kpa 
h1 = hl = 191,83 (Kj/kg) 
 
Ponto 2: 
P2 = 4,0 Mpa 
h2 = h1 + v.(P2 – P1) 
h2 = 191,83 + 0,00101 (4000-10) = 195,86 (kj/kg) 
 
 
Ponto 3: 
T3 = 400ºC Peças condições Temperatura e Pressão temos Vapor Super. 
P3 = 4Mpa Pela Tabela: h3 = 3215,7 (kj/kg) 
 s3 = 6,7733 (kj/kgK) 
 
Ponto 4: 
 
s4 = s3 
sl = 0,6493 (kj/kgK) 
sv = 8,1511 (kj/kgK) 
hl = 191,83 (kj/kg) 
hv = 2584,8 (kj/kg) 
 
S = (1-x).sl = x.sv 
6,7733 = (1-x).0,6493 + x.8,1511 => 0,8163 [Kj/kg.k] 
 
h4 = (1-x).hl + x.hv 
h4 = (1-0,8163).191,83+0,8163 . 2584,8 = 2145,22 [Kj/kg] 
 
- Cálculo da vazão de massa do vapor de água: 
 
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Máquinas de Fluxo 424 
 
 
 
 
 
 
Analisando o Ciclo Brayton: 
 
Definição das Temperaturas Isentrópicas para os Compressores 1 &2: 
 
Avaliando o Compressor 1: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Avaliando o compressor 2: 
 
k
v
v
P
P







8
7
7
8 = 9,71.104.(5)1,4= 9,24.105 [Kgf/m2] 
 
)/)1((
7
8
7
8
kk
P
P
T
T







 => 
)/)1((
7
8
78 .
kk
P
P
TT







 =300.(9,24.105/9,71.104)0,286 
T8 = T8s = 571,42 K 
 
Definição das Temperaturas Reais para os Compressores 1 &2: 
 
 => 150000 = .
 = 140,12 [Kg/seg] 
 = => P6 = P5. 
P6 = 1,02.10
4 .(5)1,4 = 9,71.104 [KgF/m2]
 = 
T6 = 298. = 567,68 K 
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Máquinas de Fluxo 425 
Compressor 1: 
56
56
1 TT
TT s
c 

 => 0,90 = 
298
29868,567
6 

T
=> T6 = 597,64 K ( real) 
Compressor 2: 
78
78
2 TT
TT s
c 

 =>0,95 = 
300
30042,571
8 

T
=>T8 = 585,71 K (real) 
 
 
Definição das Temperaturas Isentrópicas para as Turbinas 1 &2: 
Turbina 1: 
k
v
v
P
P







10
9
9
10 =>9,24.105. 
4,1
5
1






= 9,7.104 [Kgf/m2] 
 
)/)1((
9
10
9
10
kk
s
P
P
T
T







 =>1373. 
286,0
5
4
10.24,9
10.7,9






=> T10s= 720,62 K 
 
Turbina 2: 
k
v
v
P
P







12
11
11
12 =>P12 = P11 . (Rc)
K =9,7.104.(1/5)1,4 = 1,02.104 [Kgf/m2] 
 
)/)1((
11
1
11
12
kk
s
P
P
T
T







 = 2573. 
286,0
4
4
10.7,9
10.02,1






=> T12s= 1351,1 K 
 
Definição das Temperaturas Reais para as Turbinas 1 &2: 
Turbina 1: 
s
T TT
TT
109
109
1 

 =>0,95 = 







62,7201373
1373 10T => T10 = 753,24 K 
 
Turbina 2: 
s
T TT
TT
1211
1211
2 

 = 0,95 = 







1,13512573
2573 12T => T12 = 1412,19 K 
 
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Máquinas de Fluxo 426 
c) Definição da massa de gás: 
 
   1312
.
23
.
... TTcpmhhm gv  
140.(3215,7-195,86) = mg. 1,003.(1412,19-653) 
mg = 555,21 [Kg/seg] 
 
d) Potência fornecida pelas Turbinas a Gás: 
)]().[(. 1211109 TTTTcpmW ggásT  
WTgás = 555,21. 1,003 . [(1373-753)+(2573-1412,34)] = 991,6 [MW] 
 
e) Potência Consumida pelos Compressores: 
 
)]().[(. 7856 TTTTcpmW gcomp  
Wcomp = 555,21. 1,003.[(597,64-298) – (585,71-300)] = 325,97 [MW] 
 
f) Potência líquida Fornecida pelo Ciclo: 
compturbliq WWW  =991,6-325,97 = 665,63 [MW] 
 
g) Trabalho Reverso: 
%8,32
6,991
97,325

turb
comp
W
W
bwr 
h) Eficiência do Trocador de Calor: 
23
1312
TT
TT
Treg 

 = 
86,1953215
65319,1412


= 25,15% 
i) Eficiência do Ciclo Combinado: 
%56
)]21,7532573()71,5851373.[(21,555.003,1
150000665000
)().[(. 101189







TTTTcmq
WW
ph
TVTG
comb
 
 
 
 
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Máquinas de Fluxo 427 
10) Bibliografia 
 
1) Van Wylen, Gordon J.; Sonntag, Richard E. – Fundamentos da 
Termodinâmica Clássica – Editora Edgard Blücher Ltda – 2ª ed. – 1976. 
2) Shapiro, Moran – Princípios de Termodinâmica para Engenharia – 
Editora LTC – 4ª ed. – 2002. 
3) Anton Stanislavovich Mazurenko – Máquinas Térmicas de Fluxo: 
Cálculos Termodinâmicos e Estruturais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 428 
 
Parte 4 
Ciclos Motores e 
Processos Ideais 
 
1) Introdução 
 
Um sistema executa um ciclo termodinâmico quando uma determinada 
quantidade de uma substância parte de um estado inicial, passa por vários 
processos e finalmente, a mesma substância retorna ao estado inicial. 
Embora o motor de combustão interna não opere propriamente em um 
cicloTermodinâmico, o ciclo é um instrumento útil para mostrar o efeito das 
várias operações, para indicar o desempenho máximo e para comparar 
motores diferentes. 
Algumas hipóteses precisam ser consideradas: 
1) Uma massa fixa de ar é o fluido de trabalho. Assim, não há entrada ou 
saída de massa de ar. 
2) O processo de combustão é substituído por um processo de 
transferência de calor, de uma fonte externa para o fluido de trabalho. 
3) O ciclo é completado pela transferência de calor ao meio envolvente. 
4) O ar é considerado gás perfeito com calor específico constante. 
 
2) Conceitos ligados aos Ciclos Padrões a ar 
 
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Máquinas de Fluxo 429 
 Serão introduzidos conceitos através da noção de ciclos padrões a ar e, 
para simplificar, a referência será o ciclo Otto. No entanto, esses conceitos 
podem ser estendidos aos outros ciclos padrões a ar e aos ciclos reais. 
 
- Trabalho do ciclo (Wc) 
 É a área contida no ciclo do diagrama p-V, isto é: 
 
Wc = (trabalho de expansão) – (trabalho se compressão) 
 
 Como a expansão e a compressão são isoentrópicas, aplicando-se o 
primeiro princípio ao diagrama, teremos: 
 
Wc = (U3 – U4) – (U2 – U1) (4.1) 
 
 No ciclo real seria necessário,também, considerar o trabalho consumido 
nos processos de admissão e escape. De qualquer maneira, o conceito 
geométrico de área p-V subsiste. 
 
- Pressão média do ciclo (pmc) 
 É a pressão que, se fosse aplicada constantemente na cabeça do pistão 
durante um curso do mesmo, realizaria o mesmo trabalho realizado durante o 
ciclo, pelas pressões variáveis. Este conceito pode ser aplicado também aos 
ciclos reais, em que também é chamada pressão média indicada. 
 
Matematicamente teríamos: 
)( 21
1
2
vvpdvppdvW mmc
ciclo
c   
 
mas, como v1 – v2 = v = cilindrada 
 
então 
VpW mcc  
ou 
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Máquinas de Fluxo 430 
V
W
p cmc  (4.2) 
 
isto é, a pressão média representa o trabalho realizado por unidade de volume 
deslocado, sendo portanto, uma medida do desempenho do ciclo ou do motor. 
 Geometricamente, a pressão média é a altura de um retângulo de base 
(V1 – V2), cuja área é igual à área do ciclo (já que esta área é igual a Wc). 
 
- Potência do ciclo (Nc) 
 Definida como o trabalho do ciclo por unidade de tempo. Pode ser 
determinada multiplicando-se o trabalho do ciclo pelo número de vezes que ele 
se completa na unidade de tempo (frequência), sendo a rotação do motor, “n”. 
 
x
n
WN cc  (4.3) 
 
x = 1, se o motor é a 2 tempos, já que neste o ciclo se completa em cada 
rotação. 
x = 2, se o motor é a 4 tempos, já que neste o ciclo se completa somente a 
cada 2 rotações. 
 
- Fração residual de gases (f) 
 É a massa remanescente de gases queimados que permanece dentro 
do cilindro no final do tempo de escape e fará parte da massa total da mistura 
no próximo ciclo. Ela é a relação entre a massa residual e a massa total da 
mistura. 
 
rca
r
t
r
mmm
m
m
m
f

 (4.4) 
 
onde:mr = massa residual 
ma = massa de ar 
mc = massa de combustível 
mt = massa total 
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Máquinas de Fluxo 431 
 
 É possível, dentro de certas hipóteses simplificadoras, determinar-se a 
fração residual, a partir dos ciclos padrões, inclusive com uma certa precisão 
em relação aos valores práticos referentes aos motores. 
 Suponhamos o ponto de um ciclo ao final da expansão (ponto 4). A 
válvula de escape abre e os gases escapam de tal forma que a pressão cai 
para um valor próximo ao do ambiente. A partir desta condição o pistão 
desloca-se do PMI (ponto morto inferior) ao PMS (ponto morto superior) 
empurrando os gases para fora, mantida praticamente a pressão ambiente. 
 Suponhamos que no instante em que abre a válvula de escape, os 
gases fossem confinados num recipiente imaginário até que alcançassem as 
condições ambientes de pressão e suponhamos ainda que esta expansão 
fosse isoentrópica. 
 Este processo seria semelhante à expansão total (ponto 4’) desses 
gases dentro do próprio cilindro, se pudéssemos imaginar o pistão se 
deslocando até uma posição além do PMI, até que os gases alcançassem 
isoentropicamente o mesmo estado alcançado pelos gases no processo 
descrito anteriormente. 
 Em seguida, o pistão se deslocaria dessa posição imaginária até a 
posição do PMS (ponto 5), com a válvula de escape aberta, empurrando esses 
gases para fora, a pressão e temperatura constantes, portanto mantendo o 
mesmo estado. 
 A massa remanescente no fim deste processo seria a massa residual. 
 
 
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Máquinas de Fluxo 432 
 Desta forma teremos: 
'4
5
m
m
m
m
f
t
r  
mas o volume específico 
m
V
v  ou 
v
V
m  
ou 
'4'4
55
vV
vV
f  
 
 
 
no entanto, o volume específico (inverso da densidade) é uma propriedade de 
estado, e o estado 4’ é idêntico ao estado 5, logo v5 = v4’, portanto 
 
'4
5
V
V
f  ou
'4
2
'4
2
'4
2
v
v
mV
mV
V
V
f
t
t  (4.5) 
 
 Desta forma, continuando a isoentrópica 3-4 até a pressão ambiente, 
fica determinado o estado 4’ e conhecendo-se ou os volumes ou os volumes 
específicos dos estados 2 e 4’, é possível determinar-se a fração residual de 
gases. 
 
3) Motores automotivos de combustão interna 
 
3.1) Evolução dos motores 
 
 A palavra automóvel apareceu no final do século XIX e difundiu-se 
rapidamente para indicar o novo meio que modificava substancialmente 
as condições de transporte e oferecia à humanidade um sentido superior 
de civilização. 
 Com a invenção da máquina a vapor, foi possível substituir a 
tração animal e também o esforço humano em muitos trabalhos. 
 No final de 1771, Cugnut construiu o primeiro veículo a vapor, que 
percorreu as ruas de Paris a 3 km/h. Entretanto, a utilização do motor a 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 433 
vapor em veículos tornou-se complicada por razões técnicas, tais como 
tamanho, desempenho,etc. 
 Em 1862, Nikolaus August Otto (alemão) inventou o motor de ciclo 
que leva seu nome e que necessita de centelha elétrica para inflamar a 
mistura de ar/combustível. Em 1897, o também alemão Rudolf Diesel 
inventou o motor de ciclo que leva seu nome, e que inflama a mistura por 
meio da compressão. 
 O motor é o resultado do trabalho de diversos pesquisadores com 
contribuições de várias ciências, destacando-se aquelas que levaram os 
motores a consumirem cada vez menos combustível e a poluírem cada 
vez menos o meio ambiente. 
 O motor é, enfim, um dos maravilhosos inventos que proporcionam 
conforto e segurança a nossa vida. Com sua invenção a sociedade pôde 
se desenvolver em todos os campos tecnológicos. 
 Faça uma reflexão sobre a importância dos motores no 
desenvolvimento da sociedade, bem com e principalmente sobre a 
relação consumo de combustível/poluição do meio ambiente. Lembre-se 
que a médio – ou talvez mesmo a curto prazo – a situação poderá ser 
pior, dependendo da situação do ser humano na preservação ambiental. 
 
3.2) Introdução 
 
 As maquinas térmicas são dispositivos que permitem realizar a 
transformação de energia térmica em trabalho. 
 A energia térmica pode ser conseguida de diversas fontes: combustão, 
energia elétrica, atômica, etc. 
 No nosso estudo, nos dedicaremos apenas ao caso da energia liberada 
pela combustão, transformada em trabalho mecânico. 
A obtenção do trabalho é ocasionada por uma seqüência de processos 
realizada por uma substância denominada “fluido ativo”. 
 Quanto ao comportamento do fluido ativo, as maquinas térmicas podem 
ser classificadas em: 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 434 
– Motores de combustão externa, quando a combustão processa-se 
externamente ao fluido ativo, que é apenas o veículo da energia térmica. Ex: 
Máquinas a vapor. 
– Motores de combustão interna, quando o fluido ativo participa diretamente 
da combustão. 
 
Quanto à forma de se obter o trabalho mecânico, os motores de 
combustão interna podem ser classificados em: 
 
– Motores alternativos – quando o trabalho é obtido pelo vai e vem 
(movimento alternativo) de um embolo ou pistão, transformado em rotação 
continua, por um sistema biela/manivela. Ex: motores de carro, de caminhão. 
– Motores rotativos – quando o trabalho é obtido diretamente por um 
movimento de rotação. Ex: turbina a gás, motor Wankel. 
– Motores de impulso – quando o trabalho é obtido pela força de propulsão 
gerada por gases expelidos em alta velocidade. Ex: motores a jato e foguetes. 
 
 Em relação aos motores alternativos de combustão interna existem dois 
tipos: 
 
- Motores ciclo Otto – a combustão se realiza com auxilio de uma centelha. 
- Motores ciclo Diesel – combustão espontânea, por alta pressão. 
 
CombustãoA combustão ou queima é um processo químico em que, 
necessariamente, três elementos se combinam: 
 
- combustível – todo material capaz de ser queimado. 
- comburente – elemento que alimenta a combustão. Ex: oxigênio. 
- calor – forma de energia que o combustível atinja o ponto de ignição. 
 
O nome motor de combustão, indica que o motor utiliza a energia do 
fogo para realizar trabalho mecânico. 
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Máquinas de Fluxo 435 
 
 
3.3) Constituição do motor de combustão interna 
 
 O motor de combustão interna produz movimentos de rotação por 
meio de combustões dentro de cilindros fechados. Suas partes 
fundamentais são: 
 
 Cabeçote; 
 Bloco; 
 Cárter. 
 
No cabeçote, estão as câmeras de combustão, onde é feita a 
queima da mistura de combustível – ar. 
 O bloco é a estrutura principal do motor, onde se encontram 
agregados, entre outros, os seguintes elementos: cilindros, pistões, 
virabrequim etc. O conjunto de pistões e virabrequim transforma os 
movimentos de vai e vem (movimento dos pistões proveniente da 
combustão) em movimento de rotação (movimento do virabrequim), que 
será transmitido a um eixo. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 436 
 No cárter fica armazenado todo óleo que será responsável pela 
lubrificação do motor. 
 O motor de combustão interna alternativo pode ter um ou mais 
cilindros. Entretanto, como todos têm o mesmo funcionamento, basta 
explicar o que ocorre com um deles. 
Cada cilindro tem no mínimo, duas válvulas: 
- de admissão: que permite a entrada da mistura combustível – ar. 
- de escapamento: cuja função é dar passagem aos gases 
provenientes da combustão da mistura. 
A abertura e o fechamento dessas válvulas são feitos de forma 
sincronizada com os movimentos dos pistões, que se repetem em uma 
ordem determinada. 
3.4) Sistema de ignição dos Motores ciclo Otto 
 
Chamaremos de ignição o início da combustão que se realiza no 
fluido ativo (combustível), responsável pelo funcionamento do motor. 
Motores de Ignição por Faísca (MIF)ou Otto, nos quais a 
combustão no fluido ativo inicia-se graças à faísca que salta entre os 
eletrodos de uma vela. Tal faísca atinge a mistura combustível – ar, 
previamente dosada (por carburador ou sistema de injeção) e admitida 
através da válvula de admissão. 
 A combustão desta mistura provoca o aumento de pressão, 
necessário para a movimentação do pistão. 
 
3.5) Número de tempos de operação do motor ciclo Otto 
 
 Normalmente para motores ciclo Otto são utilizados quatro tempos 
de operação. Neste tipo, o pistão percorre quatro vezes o curso, 
correspondendo a duas voltas no virabrequim, para que seja cumprido 
um ciclo. Os quatro tempos são descritos a seguir: 
 
 Tempo de admissão: O pistão desloca-se do PMS ao PMI. Neste 
movimento o pistão da origem a uma sucção através da válvula de 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 437 
admissão (VA) que se abre progressivamente. A válvula de escape 
(VE) permanece fechada. O cilindro é então preenchido com a 
mistura combustível – ar no MIF e por ar no MIE. 
 
 
 
 Tempo de compressão: A válvula de admissão (VA) fecha-se, e a 
de escapamento permanece fechada. O pistão inverte seu 
movimento deslocando-se do PMI ao PMS, comprimindo a mistura 
ou o ar. Neste segundo caso (compressão do ar) a compressão 
deverá ser bastante maior para que se atinjam temperaturas 
elevadas. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 438 
 
 
 Tempo de expansão: As válvulas de admissão (VA) e escape (VE) 
permanecem fechadas. Pouco antes de atingir o PMS no MIF salta 
uma faísca que provoca a ignição da mistura, enquanto que no 
MIE é injetado o combustível no ar quente, iniciando-se uma 
combustão espontânea. A combustão da mistura provoca um 
grande aumento na pressão, o que permite “empurrar” o pistão 
para o PMI, de tal maneira que os gases produzidos na combustão 
sofram uma expansão. Esse é o tempo no qual se obtém trabalho 
útil do motor. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 439 
 
 
 Tempo de escape: A válvula de admissão (VA) permanece 
fechada, com a válvula de escape (VE)abrindo-se 
progressivamente. O pistão desloca-se do PMI ao PMS, 
empurrando os gases queimados para fora do cilindro, para poder 
reiniciar o ciclo pelo tempo de admissão. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 440 
 
 
 Pelo estudo anterior, conclui-se que, dos quatro tempos, apenas o 
terceiro (expansão) produz trabalho. Um volante, instalado no extremo do 
virabrequim, regulariza o funcionamento do motor. 
 Os cilindros trabalham dentro de uma determinada ordem de 
combustão, e o volante, por inércia, transforma os impulsos recebidos em 
movimento contínuo. 
 
3.6) Nomenclatura 
 
 Para entender melhor o motor ciclo Otto, inserimos a figura abaixo, 
que mostra em corte esquemático, o aspecto global e os principais 
elementos de um motor de combustão interna alternativo. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 441 
 
 
Figura 4.3.1: Principais elementos de um motor de combustão interna alternativo, em 
corte esquemático. 
 
Ponto morto superior (PMS): é a posição em que a cabeça do 
pistão está mais próxima do cabeçote. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 442 
 Ponto morto inferior (PMI): é a posição em que a cabeça do pistão 
está mais afastada do cabeçote. 
 Curso: é a distância do PMS ao PMI (Vamos indicar 
genericamente por S essa distância). 
Volume Total (V1): é o volume compreendido entre o cabeçote e a 
cabeça do pistão quando este se encontra no PMI. 
 Volume da câmara de combustão (V2): é o volume compreendido 
entre o cabeçote e a cabeça do pistão quando este se encontra no PMS. 
 Volume deslocado ou cilindrada unitária (V = V1 - V2 ): é o volume 
varrido, quando o pistão desloca-se do PMI ao PMS ou vice-versa. 
 
V = S
D


4
2
 (S = distancia percorrida pelo pistão) (4.6) 
 
Para um motor com diversos cilindros, cujo número vamos indicar 
genericamente por N, designa-se a cilindrada total como sendo: 
 
Vt= V x N = NS
D


4
2
 (4.7) 
 
Taxa ou Relação de Compressão (R v): é a relação entre o volume 
total (V1) e o volume da câmara de combustão (V2). 
 
R v = 
2
1
V
V
 (4.8) 
 
3.7) Principais elementos que constituem um motor e suas 
características 
 
Cabeçote 
 
 O cabeçote constitui a parte superior do motor e desempenha 
diversas funções, tais como: 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 443 
 
 Controla, através de válvulas, a entrada da mistura e saída 
dos gases produzidos na combustão; 
 Permite a passagem do líquido de arrefecimento e do óleo 
lubrificante pelos dutos; 
 Forma as câmaras de combustão, mantendo-as vedadas, 
para garantir a compressão do motor e o máximo 
aproveitamento e energia produzida na queima do 
combustível. 
 
Características 
 
 O cabeçote é fabricado de fero fundido ou de ligas leves. Ao ser 
instalado no bloco, forma as câmeras de combustão em cada cilindro do 
motor. 
 Conforme a marca e tipo do veículo, o motor funciona com um ou 
mais cabeçotes, instalados nas posições vertical ou inclinada. 
 O cabeçote é constituído de: 
 
 Corpo; 
 Face de assentamento; 
 Dutospara o líquido de arrefecimento; 
 Câmara de combustão; 
 Sedes das válvulas; 
 Dutos para o óleo lubrificante. 
 
O cabeçote desempenha uma série de funções importantes. Ele 
serve de passagem para diversas substâncias necessárias ao 
funcionamento do motor e, por isso, dispõe de dutos apropriados que 
permitem a: 
 
 Entrada da mistura ar – combustível (MIF) e ar (MIE) para 
as câmaras de combustão; 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 444 
 Saída dos gases produzidos na queima; 
 Circulação do líquido de arrefecimento, para resfriar o 
cabeçote; 
 Passagem do óleo para a lubrificação do conjunto de 
balancins e guias das válvulas. 
 
Serve também, de fixação para as velas de ignição (MIF), guia de 
válvulas, válvulas e mancais de apoio do conjunto dos balancins ou 
comando de válvulas. 
O cabeçote tem, ainda, cavidades para formar as câmaras de 
combustão em conjunto com os cilindros. Essas câmaras precisam ser 
hermeticamente fechadas, para não haver perda de compressão. É por 
isso que há uma junta de vedação, instalada entre o cabeçote e o motor. 
A junta faz vedação entre o cabeçote e o bloco do motor. Isola 
também, uns dos outros, os condutos, orifícios e câmaras, para que cada 
um cumpra suas funções sem interferir nas do outro. Isso é possível, 
porque as perfurações da junta, do cabeçote e do bloco se correspondem 
perfeitamente. 
 
a) Tipos de Cabeçote 
 
Os tipos de cabeçote variam de acordo com o sistema de distribuição 
motora e podem ser: 
 
 Cabeçote com conjunto de balancins, sem comando de válvulas; 
 Cabeçote com comando de válvulas e demais dispositivos de 
válvulas; 
 Cabeçote em que não há comando de válvulas e dispositivos de 
válvulas. Esses dispositivos funcionam no bloco do motor. 
 
b) Posição do comando e tipos de motor 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 445 
 De acordo com a localização do comando de válvulas, que controla sua 
abertura e fechamento, há três tipos de motor descritos a seguir: 
 
OHV - Over Head Valve (válvula no cabeçote) 
 
O comando de válvulas é colocado ao lado dos cilindros no bloco do 
motor, com hastes e balancins acionando as válvulas localizadas no cabeçote. 
 
OHC - Over Head Camshaft (comando no cabeçote) 
 
Dispensa hastes de válvulas, pois o comando de válvulas não fica no 
bloco, mas no cabeçote. Por isso, tal motor pode suportar um regime de 
rotação maior que o OHV. 
 
DOHC (duplo comando de válvulas no cabeçote) 
 
Possui dois comandos de válvulas localizados no cabeçote – um aciona 
as válvulas de admissão e o outro, as válvulas de escapamento. Cada 
comando atua diretamente sobre as válvulas, sem balancins, aumentando, 
ainda mais, o regime de rotação que o motor pode suportar. 
 
Bloco 
 
 Em diferentes rotações, o motor de combustão interna funciona 
melhor, quando possui diversos cilindros pequenos do que quando é 
dotado de um só cilindro. Os cilindros são agrupados de diversas 
maneiras, constituindo o bloco do motor. 
 Os cilindros podem ser usinados diretamente no bloco do motor de 
ferro fundido melhorado com a adição de outros metais. Entretanto, 
quando os cilindros são feitos separadamente, em forma de camisas, o 
bloco funciona apenas como suporte para essas camisas e pode ser 
confeccionado de ferro fundido comum. 
 Os cilindros alojam os pistões e permitem seu movimento retilíneo 
alternado. Quando removíveis do bloco, chamam-se camisas, que podem 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 446 
ser úmidas, se tem contato direto com o líquido de arrefecimento, ou 
secas, quando esse contato é indireto. 
 
a) Biela, Êmbolo e Casquilho 
 
 A biela é uma peça do motor, construída de aço liga, que transmite 
os movimentos retilíneos alternativos dos êmbolos às manivelas do 
virabrequim. O pé da bile tem um furo onde é colocado um pino por meio 
de bucha ou sob interferência mecânica. Esse pino é ligado ao êmbolo. O 
conjunto da biela com o embolo é chamado de pistão. 
 O casquilho serve de guia e apoio para a peça giratória em regime 
de velocidade e cargas elevadas. É produzido de aço, para suportar as 
pressões e velocidade de rotação elevadas, possuindo revestimento de 
material especial antifricção, para reduzir o atrito, o desgaste das peças e 
os possíveis grimpamentos. O formato do casquilho é em duas peças 
semicirculares que se ajustam entre si. Nos motores de combustão 
interna, os casquilhos são empregados no virabrequim e em alguns tipos 
de comando de válvulas. 
 O casquilho é constituído basicamente de: 
 Ressalto de localização; 
 Canal de óleo; 
 Orifício de óleo. 
O êmbolo transmite a força de expansão dos gases no cilindro 
para o virabrequim por meio da biela. Por isso, tem as seguintes 
características: 
 Baixo peso específico, para mover-se com facilidade; 
 Alta resistência; 
 Rápida dispersão de calor. 
Essa peça pode possuir um revestimento metálico de chumbo ou 
estanho, para proteger a superfície de deslizamento do cilindro, caso 
ocorra falha na lubrificação por alguns instantes. O êmbolo é fabricado 
em liga de alumínio e tem forma cilíndrica, sendo a parte superior 
fechada e a inferior aberta. Suas partes principais são: 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 447 
 Cabeça; 
 Zona dos anéis; 
 Saia; 
 Alojamento do pino. 
Há dois tipos básicos de anéis de segmento: 
 os de compressão (vedação); 
 os raspadores e recolhedores de óleo. 
 
b) Tucho e Balancins 
 
O tucho hidráulico tem como objetivo principal manter as válvulas 
do motor constantemente reguladas. 
Composto por um conjunto de peças que, utilizando a pressão de 
óleo do sistema de lubrificação, proporcionam constantes efeitos de 
lubrificação. 
As vantagens de sua utilização são os menores índices de ruídos 
de válvulas durante o funcionamento do motor e válvulas constantemente 
reguladas, independente da temperatura do motor ou do desgaste de 
componentes. 
O comando de válvulas aciona as válvulas de admissão e de 
escapamento através de um dispositivo chamado de conjunto de 
balancins. Esse conjunto abre e fecha as válvulas de acordo com a 
ordem de ignição dos cilindros. Sua localização mais comum é no 
cabeçote do motor e, conforme a marca e o tipo do motor, é movido 
diretamente pelos canes (“calombos”) do comando de válvulas ou por 
meio das hastes e tuchos acionados por essa árvore. 
Os balancins pressionam as válvulas, causando sua abertura. A 
folga entre o balancim e o pé da válvula é regulada por um parafuso 
roscado e sem cabeça – o dispositivo de regulagem -, rosqueado no 
balancim e travado por uma porca. 
 
c) Virabrequim e Volante 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 448 
A manivela é um dispositivo que permite fazer a rotação de um 
eixo usando menor esforço através de uma alavanca. 
O virabrequim do motor possui diversas manivelas, deslocadas de 
ângulos diferentes. Essas manivelas têm um acionamento através de 
bielas no tempo de combustão de cada cilindro. 
As partes do virabrequim que correspondem ao eixo do 
virabrequim chamam-se munhões, assentados nos mancais fixos do 
bloco sobre casquilhos. As manivelas giram em torno dos munhões, 
dando-lhes movimento de rotação. 
 O virabrequim tem uma série de características, para possibilitar 
um funcionamento correto: 
 Deve ser feito de aços especiais que garantam resistência 
de acordo com a potência do motor. 
 Não deve ter cantos vivos onde possam aparecer trincas, 
as quais poder ser produzidas pelas vibrações do 
virabrequim durante sua rotação e,com o tempo, causar a 
ruptura do virabrequim. 
O virabrequim tem, ainda, outras características, para manter a 
rotação contínua a partir dos impulsos recebidos de cada cilindro no 
tempo da expansão: 
 É maciço, pesado, daí ser confeccionado em uma peça 
inteiriça, fundida ou forjada; 
 Tem um volante motor, acoplado ao virabrequim, que 
compensa, com sua rotação, os tempos improdutivos do 
ciclo de trabalho de cada cilindro. 
As funções do volante do motor são: 
 No inicio do funcionamento do motor. 
Ao ser dada a partida, o pinhão do motor de partida engrena-se 
com a cremalheira do volante, transmitido, assim, rotação ao motor, até 
que ele inicie seu funcionamento. 
 Na compensação dos tempos improdutivos: 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 449 
O volante do motor adquire energia cinética no tempo produtivo 
(tempo de expansão) que utiliza nos tempos auxiliares (escape, 
admissão, compressão). 
É como uma bicicleta que continua um pouco seu movimento 
depois de pararmos de pedalar. Essa função é a mais importante das 
realizadas pelo volante do motor. 
 No acoplamento com a embreagem: 
O platô da embreagem é fixado por meio de parafusos à superfície 
de assentamento do platô. Em uma faixa circular do volante, situada 
entre a parte central do volante e sua superfície de assentamento do 
platô, está a superfície de assentamento do disco. 
Platô e disco compõem a embreagem, que transmite o torque do 
motor à caixa de mudanças. Como a caixa de mudanças transmite esse 
torque às rodas motrizes do veículo, a embreagem funciona como um 
dispositivo que desacopla o motor das rodas motrizes. 
 
 
3.8) Especificações 
 
Cilindrada 
 
Cilindrada é o volume deslocado pelo pistão do ponto morto 
inferior (PMI) até o ponto morto superior (PMS) multiplicado pelo numero 
de cilindros do motor. 
 
Vt= V x N = NS
D


4
2
 
Onde:Vt = cilindrada, expressa em cm
3 ou em litros 
D = diâmetro do pistão 
S = curso do pistão do PMI ao PMS 
N = números de cilindros do motor 
 
Exemplo: 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 450 
 
Calcular a cilindrada de um motor de 6 cilindros cujo pistão tem um 
diâmetro de 9,3 cm e um curso de 12,8 cm. 
V = 4
68,127,9 2 
 
 
V = 5675,375 cm3  Aproximadamente 5,7 litros. 
 
Relação ou Taxa de Compressão 
 
A taxa de compressão é calculada no projeto do motor para 
proporcionar o melhor rendimento dentro de suas características e não 
pode ser medida. A relação se estabelece entre o volume total do cilindro 
em função da câmara de combustão. Para efeito de cálculo é usada a 
seguinte fórmula: 
 
2
1
V
V
Rv 
Onde:V1 = volume total to cilindro 
V2 = volume da câmara de combustão 
 
Torque 
 
O torque é definido como o produto da força atuante (pressão 
exercida sobre o pistão) pela distância perpendicular do eixo à direção 
dessa mesma força. 
 
T = DF  (4.9) 
 
Onde: T = expresso em Kgfm (ABNT) 
 F = intensidade da força 
 D = distancia perpendicular entre o eixo e a direção da força. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 451 
O torque depende exclusivamente do tamanho e da quantidade de 
pistões, da taxa de compressão e do tipo de combustível utilizado, 
variando muito pouco com a rotação do motor, devido a perda de 
eficiência nas rotações mais altas e muito baixas. 
 Na prática o torque é a força transmitida pelo motor a roda, que 
faz o veículo vencer as resistências da inércia e do atrito e se locomover. 
 
Potência 
 
A potencia de um motor é definida como o trabalho realizado numa 
unidade de tempo. A potencia é calculada pela seguinte fórmula: 
 
P = T
DF 
 (4.10) 
 
Onde: P = expressa em CV, PS, HP e W 
 F = intensidade da força 
 D = distancia perpendicular entre o eixo e a direção da força. 
 T = tempo 
 
 Ao contrário do torque, a potência depende da rotação do motor, 
ou seja, nas rotações mais altas alcança-se uma maior potência até um 
ponto em que, mesmo aumentando-se a rotação, a potência passa a 
diminuir. 
Na prática potência transmitida pelo motor, é o que faz o veículo 
desenvolver velocidade e percorrer uma distância num determinado 
tempo. 
 
a) Unidades de Potência 
 
 CV – um CV ou um PS é a força necessária para elevar um 
peso de 75 Kgf à altura de um metro em um segundo. 
 HP – um HP é a força necessária para levantar um peso de 
76 Kgf à altura de um metro em um segundo. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 452 
 WATT – um WATT é a potencia desenvolvida quando se 
realiza continua e uniformemente um trabalho igual a um 
joule por segundo. 
 
A seguir veremos uma tabela de conversão entre as unidades de potência. 
 
 CV HP W 
CV 1 0,9863 735,5 
HP 1,014 1 74507 
W 0,00136 0,00134 1 
 
 
b) Tipos de Potência 
 
Várias são as “potências” que se devem considerar ao estudar um 
motor: 
 
 Potência Teórica: corresponde à transformação integral de 
toda energia calorífica fornecida ao motor, em energia 
mecânica. 
 Potência Indicada: corresponde à potência que o motor 
forneceria se transformássemos completamente a potência 
transmitida pelo pistão em potência efetiva sobre o 
virabrequim. 
 Potência Efetiva: é a potência utilizável e se chama, por 
isso, potência no virabrequim. 
 Potência nominal: é a potência indicada pelo fabricante do 
motor. 
 
Combustíveis 
 
a) Gasolina 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 453 
 Desde 1992, a gasolina brasileira possui elevado conteúdo de álcool 
anidro (sem água) por força de lei. O percentual de álcool na nossa gasolina 
pode ser alterado a qualquer momento entre 20% e 25 %. Nossa gasolina é 
única no mundo e isso traz alguns problemas e vantagens. Com o álcool, o 
consumo aumenta, já que seu poder calorífico é 40% inferior ao da gasolina. 
Como a quarta parte de cada litro de gasolina é de álcool, o aumento do 
consumo é de 10 %. 
Outro problema é a exigência de calibração específica de qualquer 
motor para o funcionamento correto no Brasil. 
No resto do mundo a gasolina também tem álcool anidro em sua 
composição, porém apenas com uma porcentagem entre 5% e 10 %, a título de 
aditivo. 
Uma das vantagens dessa adição e que como o álcool tem uma 
octanagem maior que a gasolina, a mistura fica com uma octanagem maior, 
proporcionando uma maior potência no motor. 
 
b) Octanagem 
 
Octanagem é o índice de resistência a detonação dos combustíveis. O 
índice faz relação de equivalência à porcentagem de mistura em um isoctano 
(o 2,2,4 trimetilpentano) e o n-heptano. Por exemplo, uma octanagem de 87 
equivale a uma mistura de 87% de isoctano e 13% de n-heptano. 
Ao contrário do que muitos pensam, a octanagem não tem 
correspondência com a qualidade do combustível. Normalmente motores mais 
potentes exigem maiores compressões e, por conseqüência, combustíveis 
mais resistentes à ignição espontânea. Mas a maior potência e rendimento é 
sempre obtido a partir de combustíveis de octanagem compatível com o projeto 
do motor. 
Para a regulagem do índice de octana, podem ser utilizados aditivos, tais 
como o chumbo tetraetila, Pb(C2H5)4 e o chumbo tetrametila, Pb(CH3)4, 
adicionados em quantidades de 0,08 à 0,09 cm3 por litro. 
Atualmente, no Brasil, estes aditivos são proibidos devido a sua alta 
toxidade. Ao invés disso, utiliza-se o álcool etílico (C2H5OH), cujo teor varia, 
historicamente, entre 13 e 25% em volume. Assim, não se comercializa 
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Máquinasde Fluxo 454 
gasolina sem álcool (gasolina A), mas somente aquela com adição de álcool 
etílico anidro (gasolina C). 
A seguir veremos um quadro comparativo entre os tipos de gasolina 
comercializados no Brasil, nos Estados Unidos e na Europa. 
 
 
 
 
Observação: 
 
 Método MON (Motor Octane Number) - avalia a resistência da 
gasolina à detonação com carga total em alta rotação. 
 Método RON (Research Octane Number) - avalia a resistência do 
combustível à detonação, quando o motor trabalha com carga 
total em baixa rotação. 
 Método IAD (Índice Antidetonante) -. A podium brasileira pelo 
Método Pesquisa (RON) possui octanagem maior do que 100 
unidades, sendo que as bateladas produzidas até hoje têm 
apresentado valores por volta de 105 unidades. Quanto ao 
Método Motor (MON), a octanagem da Podium no Brasil é de 
aproximadamente 90 unidades. 
 
Outros combustíveis comercializados no Brasil: 
 Gasolina aeronáutica: 100 - 145 octanas (IAD) 
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Máquinas de Fluxo 455 
 Álcool etílico anidro: 100 octanas (IAD) 
 
 
Classificação dos óleos lubrificantes 
 
 Para facilitar a escolha do lubrificante correto para veículos automotivos 
várias são as classificações, sendo as principais SAE, API e ACEA. 
 
Classificação SAE: A SAE (Society of Automotive Engineers) 
desenvolveu um sistema de classificação baseado nas medições de 
viscosidade. Para óleos de motores, este sistema estabeleceu 11 tipos de 
classificações ou graus de viscosidade: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 
20, 30, 40, 50 e 60. O "W"que se segue ao grau de viscosidade SAE significa 
inverno (winter) e indica que um óleo é adequado para uso em temperaturas 
mais frias. Os óleos que tem a designação W devem ter o valor de viscosidade 
adequado quando medidos nas temperaturas baixas. As classificações SAE 
que não incluem o W definem graduações de óleo para uso em temperaturas 
mais altas. A viscosidade desses óleos SAE 20, 30 40 e 50 devem ter o valor 
adequado quando medidos a 100°C. 
O desenvolvimento dos melhoradores de índice de viscosidade 
possibilitou a fabricação dos óleos de múltipla graduação e de primeira 
qualidade, este tipo é também conhecido como óleo multigrau. Esses óleos, 
SAE 20W40, 20W50, 5W40 são largamente usados, porque ao dar partida no 
motor, o óleo está frio. Nesta temperatura ele deve ser "fino" o suficiente para 
fluir bem e alcançar todas as partes do motor. Já em altas temperaturas, ele 
deve ter a viscosidade adequada para manter a película protetora entre as 
partes metálicas, garantindo a lubrificação adequada á temperatura de trabalho 
do motor. 
Os óleos multigraus podem ser usados em uma gama maior de 
temperaturas do que os óleos monograu. Suas características de 
temperatura/viscosidade proporcionam partida e bombeio fáceis em baixas 
temperaturas, todavia, eles são viscosos o bastante em altas temperaturas, 
para lubrificar como os óleos monogramas. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 456 
Por exemplo, os óleos 20W40 são formulados para cumprir os requisitos 
de viscosidade em baixa temperatura de um óleo monograu SAE 20W e os 
requisitos de viscosidade em alta temperatura de um óleo monograu SAE 40. 
Os óleos classificados como SAE sem a designação W tem suas 
viscosidades medidas em 100°C para assegurar viscosidade adequada em 
temperaturas operacionais normais do motor. 
 
Classificação API: A classificação API é uma classificação de 
desempenho de óleos, americana, que é utilizada mundialmente pelos 
fabricantes de motores. 
O sistema de classificação de óleos da API (American Petroleum 
Institute) permite que os óleos sejam definidos com base na suas 
características de desempenho e no tipo de serviço ao qual se destina. Este 
sistema permite o acréscimo de novas categorias a medida que os projetos dos 
motores mudam e se exige mais do óleo do motor. A evolução das letras do 
alfabeto significa óleos de melhor qualidade/desempenho. 
A classificação para motores a gasolina que leva a letra S (que e de 
Service Station - ou posto de gasolina em inglês) seguida de outra letra que 
determina a evolução dos óleos. Esta classificação e de fácil entendimento já 
que a evolução das letras significa a evolução da qualidade dos óleos. Os 
óleos são classificados então como SA, SB, SC, SE, SF, SG, SH, SJ e o mais 
novo e avançado SL. 
A classificação mais recente é a API SL que é superior a API SJ, logo os 
óleos com classificação API SL são óleos de melhor desempenho que os óleos 
de classificação API SJ. Ou seja, os óleos SL passam por todos os testes que 
um óleo API SJ passa e por mais alguns que os óleos API SJ não passam. 
Logo, quando e recomendado um óleo com classificação SJ poderá ser usado 
um óleo SL, porem o contrário não e permitido. 
A maioria dos óleos atuais pode ser usado tanto em motores gasolina 
quanto álcool ou GNV (Gás Natural Veicular), porém motores de ciclo Diesel 
usam óleos específicos. 
 
Classificação ACEA: Para motores a gasolina, existe ainda uma 
classificação realizada pela ACEA - Associação Européia de Fabricantes de 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 457 
Veículos (antigamente denominada CCMC), que define diversos níveis de 
desempenho, tais como: A1, A2 e A3. 
 
3.9) Sistemas Auxiliares 
 
 O motor combustão interna será subdividido em sistemas. São 
eles: 
 Sistema de alimentação de ar 
 Sistema de distribuição 
 Sistema de alimentação de combustível 
 Sistema de lubrificação 
 Sistema de arrefecimento 
 
Como pode ser observado na figura a seguir: 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 458 
 
Figura 4.3.2: Sistemas auxiliares do motor de combustão interna. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 459 
Sistema de alimentação de ar 
 
a) Introdução 
 
A vida do motor depende basicamente do ar puro que ele aspira. 
Os filtros de ar, instalados no motor, retém as micro-partículas de 
impureza contidas no ar, evitando a ação abrasivas destas, sobre os 
componentes internos do motor. 
 Num motor de quatro tempos comum, um dos tempos é dedicado 
ao processo de admissão de ar. Este processo é composto das seguintes 
etapas: 
 O pistão move-se para baixo; 
 Isso cria um vácuo; 
 O ar, à pressão atmosférica, é aspirado para dentro dos 
cilindros. 
 
b) Admissão de ar 
 
Uma vez admitido dentro do motor, o ar deve ser combinado ao 
combustível para formar a mistura ar – combustível (ciclo Otto) para 
posteriormente ser utilizado na combustão. 
A maioria dos carros (ciclo Otto) tem motores de aspiração natural, 
o que significa que o ar flui por si só para os cilindros pela depressão 
criada pelos pistões no curso de admissão, depois de passar pelo filtro 
de ar. 
 Motores de alto desempenho são outurbo comprimidos,ou 
comprimidos, o que significa que o ar que se dirige aos cilindros é 
pressurizado antes (de modo que mais mistura ar-combustível nos MIF 
possa ser introduzida nos cilindros), para melhorar o desempenho. A 
quantidade de pressurização é chamada de sobre pressão. 
A figura a seguir mostra a localização do filtro de ar, seus 
constituintes e sua localização dentro do sistema de alimentação de ar. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 460 
 
Figura 4.3.3: Localização do filtro de ar, seus constituintes e sua localização 
dentro do sistema de alimentação de ar. 
 
 
c) Motores Super Alimentados 
 
A superalimentação consiste em substituir a alimentação normal, 
por uma admissãomais eficiente, de modo a assegurar um melhor 
enchimento do cilindro. Colocar mais combustível na mistura combustível 
– ar (ciclo Otto) resultaria em uma combustão mais potente. Mas não se 
pode simplesmente colocar mais combustível no motor porque é 
necessário uma quantidade exata de oxigênio para queimar uma dada 
quantidade de combustível. É essencial que o motor funcione de maneira 
eficiente. Resumindo: para pôr mais combustível, é preciso admitir mais 
ar. 
Esse é o trabalho do compressor. Os compressores aumentam a 
admissão comprimindo o ar acima da pressão atmosférica, porém sem 
criar um vácuo. Isso faz com que uma quantidade maior de ar seja 
forçada para dentro do motor, criando uma sobrealimentação. Com esse 
ar extra é possível injetar mais combustível na mistura, aumentando-se a 
potência do motor. A sobrealimentação fornece em média 46% a mais de 
potência e 31% a mais de torque. Em condições de altitude elevada, em 
que o desempenho do motor diminui por causa da baixa densidade e 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 461 
pressão do ar atmosférico, o compressor fornece ar em alta pressão para 
que o motor continue a funcionar de maneira eficiente. 
 
A superalimentação pode ser efetuada de duas maneiras: 
 
 Superalimentação mecânica 
O compressor é acionado mecanicamente, pelo próprio motor, a 
partir do virabrequim. Pelo fato dele ser acionado através de uma polia 
que está ligada a correia do motor, ele consome uma parte da potencia 
do motor. 
Este efeito parasita é a maior desvantagem desse método, que 
tem como vantagem fundamental o fato de que, o aumento da pressão 
do ar independeria da rotação, o que seria verdade se rendimento fosse 
constante. 
O rotor do compressor pode ter vários desenhos, porém sua 
função é aspirar o ar, espremê-lo dentro de um pequeno espaço e 
descarregá-lo no coletor de admissão ou diretamente no cilindro. 
 
 Turbo compressor 
O compressor é movido por uma turbina, que é acionada pelos 
gases de escape do motor. Neste caso o compressor não tem ligações 
mecânicas com o motor, não consumindo potência de seu eixo. Tem 
como maior desvantagem o fato de que a turbina somente será acionada 
eficientemente quando a vazão de gases de escape for alta, isto é, em 
altas rotações e cargas do motor. 
A seguir veremos algumas figuras representando um turbo 
compressor, seu funcionamento, sua localização no motor e o seu efeito 
no motor. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 462 
 
Figura 4.3.4: Diferença entre um sistema normal aspirado e um sistema turbo 
alimentado. 
 
 
 
 
Figura 4.3.5: Localização da turbina no motor e seu funcionamento. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 463 
 
 
 
 
Figura 4.3.6: Efeito do turbo no desempenho do motor. 
 
d) Turbo alimentação com Pós-resfriamento (intercooler) 
 
À medida que vai sendo comprimido, o ar vai ficando mais quente, o que 
significa que ele perde densidade e não tem como se expandir tanto durante a 
combustão. 
Isso pode ser observado nos esquemas da figura a seguir. 
 
Aumentando o volume de 
ar nos cilindros, é 
possível injetar mais 
combustível, o que pode 
A turbo alimentação 
favorece a 
homogeneidade da 
mistura, devido a forte 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 464 
 
Isso significa que a mistura ar – combustível (ciclo Otto) não tem como 
gerar tanta potência ao ser inflamada pela vela de ignição (ciclo Otto). Para que 
o compressor funcione com eficiência máxima, o ar comprimido que sai dele 
precisa ser esfriado antes de entrar no coletor de admissão ou diretamente no 
cilindro. O responsável por este processo de resfriamento é o intercooler, um 
resfriador de ar. Existem duas concepções básicas de intercooler: os 
intercoolers ar/ar e os intercoolers ar/água. Ambos funcionam exatamente 
como um radiador, com o ar ou a água resfriada pelo sistema de arrefecimento 
passando através de um sistema de canos ou tubos. À medida que sai do 
compressor o ar quente encontra os canos mais frios e vai sendo esfriado 
também. A redução da temperatura do ar aumenta a sua densidade, o que 
resulta na admissão de uma mistura mais densa dentro da câmara de 
combustão. 
A seguir mostraremos uma seqüência de figuras que representam um 
intercooler a ar, sua localização no motor, a circulação do ar nesse sistema e a 
temperatura do ar em diferentes situações. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 465 
 
Figura 4.3.7: Localização do intercooler no motor e o caminho que o ar percorre, 
desde a passagem do ar pelo filtro, sua pressurização pelo turbo compressor e seu 
resfriamento no intercooler. 
 
 
 
 
Figura 4.3.8: Diferentes níveis de temperatura do ar, desde sua aspiração, sua 
pressurização, seu resfriamento e sua injeção no motor. 
 
Sistema de distribuição 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 466 
a) Funcionamento da distribuição 
 
As válvulas de admissão e de escapamento de cada cilindro devem-se 
abrir e fechar de forma sincronizada com os tempos do motor: admissão, 
compressão, expansão e escape. 
Tais movimentos das válvulas são feitos por meio do comando de 
válvulas, acionado por meio do virabrequim. Tanto o comando de válvulas 
como o virabrequim tem uma engrenagem. A posição do comando de válvulas, 
em relação ao virabrequim, recebe o nome de ponto de referencia da 
distribuição mecânica. 
Existem diversos modos de ligação entre o comando de válvulas e o 
virabrequim, conforme o tipo de veículo. Através de tais ligações, o comando 
de válvulas e o virabrequim se movimentam sincronizadamente: 
 Com engrenamento direto; 
 Com corrente; 
 Com engrenagens intermediárias; 
 Com correia dentada (caso mais comum). 
 
Figura 4.3.9: Ligação do comando de válvulas e virabrequim com engrenamento 
direto. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 467 
O comando de válvula e o virabrequim fazem parte do sistema de 
distribuição, responsável pelo controle da entrada da mistura no motor e da 
saída dos gases produzidos na combustão. 
Desse modo: 
 A mistura de ar – combustível entra em cada cilindro no tempo 
certo; 
 Ocorre, também no tempo certo, a compressão da mistura; 
 Os gases resultantes da queima em cada cilindro saem por 
ocasião do tempo de escape. 
 
Sistema de alimentação de combustível 
 
a Tipos de injeção 
 
Os requisitos cada vez mais exigentes para as emissões dos gases de 
escape dos motores de combustão interna fazem com que se busquem 
métodos cada vez mais aperfeiçoados e independentes de recursos humanos, 
para a alimentação de combustível para os motores. 
Para essa finalidade, utiliza-se o sistema de injeção eletrônica nos 
motores do ciclo Otto. No passado usava-se um carburador como sistema de 
alimentação. Posteriormente foi desenvolvido o sistema de carburação 
eletrônica. Hoje em dia esse sistema foi totalmente substituído pela injeção 
eletrônica. 
A injeção para motores Otto é um desenvolvimento antigo que saiu de 
modelos puramente mecânicos, para sistemas atuais que se valem do 
desenvolvimento e da redução de custos pelo qual passou a eletrônica. 
No motor Otto quem comanda a ignição é a faísca, e a taxa de 
compressão é baixa, para que o combustível não se inflame durante a 
compressão. O combustível será injetado no sistema de admissão, junto a 
válvula ou no próprio coletor e admitido por sucção, com o fluxode ar. Logo, o 
sistema injetor para o Otto não precisa ser de alta pressão, a homogeneização 
da mistura é realizada no próprio cilindro durante a admissão e a compressão. 
As vantagens que o sistema injetor tem sobre um sistema de carburação 
convencional são: 
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Máquinas de Fluxo 468 
 Maior economia de combustível. 
 Maior potência. 
 Melhor dirigibilidade, principalmente a frio. 
 Controle automático das rotações máximas e mínimas. 
A maior potência está ligada basicamente a um maior rendimento 
volumétrico e a maior economia de uso do motor. Esta condição é responsável 
também pelos melhores níveis de emissões. 
É necessário que fique claro que a relação custo/benefício de um 
sistema injetor, em geral, não compensa em relação ao carburador 
convencional, a menos que na balança seja colocado o nível de emissões. 
Logo a generalização destes sistemas só será observada em função da 
legislação sobre emissões. 
Nesta figura estão representados os elementos principais do sistema de 
injeção e sua localização no motor. São eles: 
 Bomba injetora e de alimentação. 
 Filtro de combustível 
 Bico injetor 
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Máquinas de Fluxo 469 
 
Figura 4.3.10: Principais elementos do sistema de injeção e sua localização. 
 
 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 470 
Figura 4.3.11: Filtro de combustível e bico injetor em corte esquemático. 
 
 
Figura 4.3.12: Circuito de alimentação de combustível. 
 
A bomba de alimentação retira combustível do tanque por sucção e o 
envia para o filtro de combustível. Depois de filtrado, o combustível vai para 
bomba injetora, onde é mandado sob pressão e dosado para o bico injetor. No 
bico injetor, o combustível é pulverizado a alta pressão dentro da câmara de 
combustão. 
 
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Máquinas de Fluxo 471 
 
Sistema de lubrificação 
 
a) Introdução 
 
O óleo lubrificante, que provém do petróleo, de vegetais, ou de animais, 
ou, ainda, pode ser sintetizado em laboratório, cumpre uma série de funções no 
motor: 
 Ajuda a resfriá-lo (função de arrefecimento); 
 Protege-o contra corrosão; 
 Diminui o desgaste causado pelo atrito das peças móveis; 
 Limpa-o, eliminando os depósitos de carvão que prejudicam o seu 
funcionamento. 
O óleo lubrificante através do sistema de lubrificação, circula pelo motor 
desde o cárter (reservatório de óleo) até as peças móveis. A sua circulação é 
mantida sob pressão pela bomba de óleo. As impurezas suspensas nele são 
retidas pelo filtro de óleo; posteriormente, essas impurezas são eliminadas na 
troca do filtro e dele. 
 
b) Atrito 
 
Quando enfocamos o que ocorre no freio ou no disco de fricção da 
embreagem, verificamos que o atrito, nesses casos, tem função importante. Na 
realidade, é ele que garante o funcionamento tanto dos freios como da 
embreagem. 
Entretanto, no motor de combustão interna, o atrito tem uma ação 
indesejável: desgasta os componentes, gera calor e tende a impedir o 
movimento. É por essas razões que se usa o óleo lubrificante, que atua entre 
as partes em contato. 
O atrito é uma força que se opõe, isto é, oferece resistência, ao 
movimento dos objetos que estão em contato. Mesmo as superfícies mais 
polidas têm irregularidades. Essas irregularidades, que podem ser vistas ao 
microscópio, engancham-se umas nas outras, interferindo no movimento de 
uma superfície em relação a outra. 
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Máquinas de Fluxo 472 
Tal substância, conhecida como lubrificante, penetra nas irregularidades 
das superfícies, de maneira a diminuir seu grau de contato, o desgaste e o 
aquecimento. 
 
c) Origem dos lubrificantes 
 
 Entre os tipos mencionados anteriormente, os mais utilizados na 
lubrificação automotiva são os lubrificantes líquidos e os pastosos, conhecidos, 
respectivamente, como óleos lubrificantes e graxas. 
Quanto à origem, os óleos lubrificantes podem ser: 
 Minerais, provenientes do petróleo; 
 Graxos, obtidos de vegetais ou animais (como a mamona, a 
palma, a baleia, e o bacalhau); 
 Sintéticos, produzidos em laboratórios e de qualidades especiais 
não encontradas nos dois tipos. 
 
d) Funções básicas dos lubrificantes 
 
O óleo lubrificante reduz o desgaste dos materiais que se atritam no 
motor, tais como mancais das bielas com o virabrequim, paredes do cilindro 
com os anéis, e outros componentes cujas superfícies se atritam. 
Ele faz compensação do espaço livre entre as peças móveis, bem como 
ajuda no processo de arrefecimento da cabeça do êmbolo, ao circular 
constantemente pelo motor. 
 Além disso, limpa o motor, impedindo a formação de depósitos de 
carvão (para essa limpeza, o óleo possui detergentes em sua composição), e 
protege o motor contra a corrosão através da neutralização dos ácidos que se 
formam na combustão. A neutralização se dá graças aos componentes 
alcalinos do óleo lubrificante. 
Portanto, as principais funções dos óleos lubrificantes são: 
 Lubrificar (reduzir o atrito e desgaste); 
 Compensar as folgas entre as peças móveis; 
 Auxiliar no arrefecimento; 
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Máquinas de Fluxo 473 
 Limpar; 
 Proteger contra a corrosão. 
O sistema de lubrificação mantém o óleo lubrificante em circulação 
forçada entre as peças móveis do motor. É dessa forma que ele produz, ao 
mesmo tempo, dois efeitos: 
 Diminui o atrito entre as peças móveis do motor; 
 Auxilia o sistema de arrefecimento a manter a temperatura normal 
do motor. 
Os componentes básicos do sistema de lubrificação são: 
 Cárter; 
 Filtro de óleo; 
 Bomba de óleo; 
 Válvula reguladora de pressão; 
 Galerias superiores; 
 Canais de lubrificação. 
O óleo lubrificante fica depositado em um recipiente denominado cárter, 
que abastece o sistema de lubrificação. 
O cárter, além de servir de depósito de óleo lubrificante, funciona como 
uma carcaça que protege os órgãos internos do motor. 
Quando o motor entra em funcionamento, sua rotação aciona a bomba 
de óleo. Tal acionamento pode ser feito, conforme a marca e o modelo do 
veículo, por um dos seguintes meios: 
 Virabrequim; 
 Comando de válvulas; 
 Engrenagens; 
 Árvore de comando auxiliar ligada a uma correia dentada. 
 
A bomba de óleo mantém o óleo lubrificante em circulação forçada 
através das partes móveis do motor. A pressão com que o óleo circula pode ser 
muito grande (sobrepressão), principalmente quando o motor está frio, e o óleo, 
por esse motivo, fica mais denso. Para controlar tal pressão, o sistema de 
lubrificação possui uma válvula reguladora de pressão. 
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Máquinas de Fluxo 474 
A bomba transporta o óleo do cárter e o injeta, sob pressão, no filtro de 
óleo. O óleo deixa suas impurezas no filtro e flui pelos canais de lubrificação 
até as partes móveis do motor. 
Os canais de lubrificação são dutos existentes nas paredes do bloco e 
do cabeçote do motor. 
O óleo atinge, também, as galerias superiores do motor, de onde retorna 
ao cárter por gravidade. No cárter, o óleo é arrefecido (ciclo Otto) e novamente 
colocado em circulação. No ciclo diesel, o óleo é arrefecido a água, como pode 
ser visto na próxima figura. 
 
e) Sistema de lubrificação misto 
 
Nesse sistema, enquanto algumas peças do motor são lubrificadas pelo 
óleo transportado pela bomba de óleo sob pressão, outras partes são 
lubrificadas por salpicosde óleo, lançados pelas bielas em movimento, o que 
difere do sistema convencional. 
Portanto, nesse sistema misto a lubrificação é feita: 
 Em parte pelo óleo que atravessa os canais de lubrificação sob 
pressão, como no sistema convencional; 
 Por salpicos de óleo. 
 
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Máquinas de Fluxo 475 
 
 
Figura 4.3.13: Sistema de lubrificação misto. 
 
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Máquinas de Fluxo 476 
f) Cárter 
 
O cárter compõe-se basicamente de: 
 Corpo (depósito); 
 Bujão; 
 Sede da junta; 
 Placa atenuadora ou defletor. 
O corpo armazena o óleo lubrificante que abastece o sistema de 
lubrificação e protege os órgãos inferiores do motor. 
O bujão de drenagem é rosqueado na parte mais baixa do cárter. Sua 
retirada permite a drenagem do óleo do motor. Alguns bujões de drenagem são 
imantados, para atrair as partículas metálicas suspensas no óleo. 
Entre o cárter e o bloco do motor, há uma junta de vedação, a qual se 
assenta na face do cárter chamada sede da junta, que aloja, ainda, os 
parafusos de fixação do cárter no bloco do motor. 
Os balanços e movimentos bruscos do veículo provocam movimentação 
repentina do óleo no interior do cárter, que pode comprometer a lubrificação. 
Para diminuir essa movimentação do óleo, o cárter possui uma placa 
atenuadora (defletor), fixada transversalmente em seu interior, sem, entretanto, 
dividi-lo. 
 
Sistema de cárter seco 
 
Em tal sistema, o óleo fica depositado fora do cárter em um tanque 
externo. Desse tanque, o óleo sai sob a ação do seu próprio peso, indo 
lubrificar as partes móveis do motor. Ao chegar ao cárter, o óleo é, novamente, 
mandado para o tanque externo por meio de uma bomba de óleo. 
O sistema de cárter seco é pouco empregado em automóveis, sendo 
mais usado em motocicletas, aviões e carros de corrida. 
 
g) Filtro de óleo 
 
A finalidade do filtro de óleo é reter as impurezas do óleo lubrificante em 
circulação, que se apresentam em forma de partículas em suspensão. 
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Máquinas de Fluxo 477 
 O filtro de óleo é constituído basicamente de: 
 Carcaça; 
 Grade metálica; 
 Elemento filtrante; 
 Válvula de segurança; 
 Válvula de retenção. 
O óleo flui da periferia para o centro do filtro sobre a ação da bomba de 
óleo. A pressão fornecida pela bomba força o óleo a penetrar os furos da grade 
metálica, atingindo o elemento filtrante, a qual atravessa. Ao atravessar o 
elemento filtrante, o óleo tem suas impurezas retidas e sai pela parte central do 
filtro para fazer a lubrificação do motor. 
A válvula de retenção compõe-se de um disco e uma mola. Sua 
finalidade é manter o filtro de óleo sempre cheio. 
A válvula de segurança permite a passagem do óleo lubrificante, 
garantindo a lubrificação do motor, caso o filtro sofra um entupimento. 
O filtro de óleo pode ser de dois tipos: 
 Filtro blindado, que deve ser substituído por completo; 
 Filtro desmontado, que permite substituir apenas o elemento 
filtrante. 
 
h) Bomba de óleo 
 
A bomba de óleo tem como finalidade manter o óleo do sistema de 
lubrificação em circulação forçada através das partes móveis do motor sujeitas 
a lubrificação. 
As bombas de óleo mais comuns para os veículos automotores podem 
ser de engrenagens, rotor e êmbolo. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 478 
 
 
Figura 4.3.14: Funcionamento de uma bomba de óleo por engrenagem e como esse 
óleo vai para o motor. 
 
Válvula reguladora de pressão 
 
É uma válvula instalada na própria bomba de óleo ou no bloco do motor, 
conforme a marca e o tipo de veículo. Possui uma regulagem para limitar a 
pressão do óleo no sistema de lubrificação, afim de evitar a sobrepressão. 
 
Sistema de arrefecimento 
 
a) Introdução 
 
O motor de um veículo é uma máquina térmica, e quer dizer que ele 
utiliza o calor resultante da queima de combustível, para produzir movimento. 
Como toda máquina térmica, um motor de combustão interna trabalha 
dentro de uma faixa de temperatura. Seu funcionamento não será normal se 
estiver muito frio ou muito quente. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 479 
Por esse motivo, os veículos possuem um conjunto de peças que 
formam o sistema de arrefecimento, cuja finalidade é manter a temperatura do 
motor dentro de determinados limites. 
Arrefecer significa esfriar. É o que se consegue nos veículos 
automotores, utilizando ar ou um líquido apropriado (composto de água e 
aditivos). Atualmente, poucos veículos são arrefecidos exclusivamente a ar. É 
que o líquido de arrefecimento garante uma temperatura mais controlada no 
motor, independentemente de o dia estar mais quente ou frio. 
O arrefecimento do motor, na maioria dos veículos, é feito pela 
circulação forçada do líquido de arrefecimento através de geleiras próprias 
existentes no motor. Essa circulação é produzida pela bomba de água. 
O arrefecimento do motor ocorre em duas etapas: 
 
1a ) O líquido de arrefecimento passa pelo motor, absorvendo o calor 
nele produzido pela combustão e pelo atrito dos órgãos móveis do motor; 
2a ) Esse líquido aquecido dirige-se, em seguida, ao radiador, onde 
perde parte do calor que absorveu. Tal esfriamento ocorre à medida que o 
líquido vai passando por uma série de tubos. 
 
 O ciclo repete-se, porque, depois que o líquido de arrefecimento se 
esfria no radiador, volta ao motor, para absorver mais calor. 
Tal processo de arrefecimento é controlado pela válvula termostática, 
cuja função é dupla: 
 Fica fechada, para garantir que o motor, quando frio, aqueça-se 
rapidamente; 
 Abre-se quando o motor atinge sua temperatura ideal de 
funcionamento. 
Abrindo-se, a válvula permite que o líquido de arrefecimento se dirija ao 
radiador, para ser resfriado. 
 
Características gerais 
 
O sistema de arrefecimento destina-se a manter a temperatura do motor 
em determinada faixa de valores. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 480 
Há dois tipos básicos de sistema de arrefecimento: 
 A ar, colocado em circulação por uma turbina e pela própria 
velocidade desenvolvida pelo veículo; 
 Por circulação forçada do líquido de arrefecimento. 
 
b) Sistema de arrefecimento a ar 
 
 É um sistema que controla a temperatura do motor utilizando a 
circulação de ar. Seus componentes básicos são: 
 Turbina; 
 Dutos de ar; 
 Aletas de arrefecimento; 
 Válvula termostática. 
A turbina força a circulação do ar por todas as partes do motor, para 
retirar o calor. 
Os dutos de ar são partes do motor que dirigem a corrente de ar 
produzida pela turbina para as aletas de arrefecimento. As aletas, saliências 
fundidas na própria carcaça do motor, aumentam sua área de contato com o ar. 
Maior área permite ao motor maior dissipação de calor. 
A válvula termostática controla o arrefecimento do motor através de uma 
tampa, que fica fechada, quando o motor está frio. Fechada, a tampa impede 
que o ar circule, e o motor vai se aquecendo, até atingir a temperatura correta. 
Atingida a temperatura apropriada do motor, abre-se a tampa e, assim, ocorre 
a circulação do ar para refrigerá-lo. 
 
c) Sistema de arrefecimento por líquido 
 
A bomba de água é acionada pelo motor através de uma correia. Sua 
função é forçar o líquido de arrefecimento a circular entre o radiador e o motor. 
O líquido de arrefecimento circula no motor pelas câmaras de água ao 
redor dos cilindros e pelo cabeçote. 
O líquido, circulando por esses componentes, retira parte docalor do 
motor. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 481 
Enquanto a válvula termostática está fechada, o líquido não circula entre 
o radiador e o motor. Nessa etapa, o motor é pouco arrefecido, aquecendo-se 
rapidamente. A válvula só se abre quando o líquido atinge a temperatura ideal 
para o funcionamento do motor. A abertura da válvula permite que o líquido de 
arrefecimento entre no radiador para resfriar-se e, novamente, ser enviado ao 
motor pela ação da bomba de água. 
Portanto, com o motor aquecido, o liquido de arrefecimento passa, 
repetidamente, pelo mesmo ciclo: 
 É bombeado, para envolver as partes do motor, aquecendo-se; 
 Atravessa a válvula termostática aberta e dirige-se para o 
radiador, para resfriar-se; 
 Volta para o motor pela ação da bomba de água, e assim por 
diante. 
Os componentes básicos do sistema de arrefecimento por líquido são: 
 Radiador; 
 Válvula termostática; 
 Bomba de água; 
 Ventilador; 
 Mangueiras. 
 
Radiador 
 
A peça fundamental do sistema de arrefecimento por líquido é o 
radiador, basicamente um trocador de calor. Seu funcionamento pode ser visto 
na figura abaixo. 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 482 
 
Figura 4.3.15: Funcionamento do radiador. 
 
O radiador é uma peça composta de um tanque superior, um núcleo e 
um tanque inferior. 
O núcleo do radiador possui pequenos canais ou canaletas, paralelos 
entre si, feitos de material metálico não ferroso (por exemplo, latão ou 
alumínio), resistentes à corrosão e bons condutores de calor. 
Em toda a extensão das canaletas são fixadas chapas metálicas muito 
finas, formando as aletas. 
O liquido de arrefecimento entra nas caneletas, para ser resfriado pelo ar 
que passa entre as aletas. Em parte, esse ar é forçado por um ventilador. 
Entretanto, o radiador já é colocado na frente do veículo, para aproveitar o ar 
que ele desloca com o seu movimento. 
 
Válvula termostática 
 
Apesar ser conhecida como termostato, a válvula não mantém constante 
a temperatura do líquido de arrefecimento, apenas regulando a temperatura 
mínima, ao bloquear a passagem desse líquido pra radiador. 
Conforme as condições de deslocamento do veículo, a temperatura do 
motor e do líquido vai aumentando. O ventilador e a válvula impedem que o 
aumento ou a diminuição da temperatura fiquem sem controle e se tornem 
prejudiciais ao motor. 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 483 
A válvula termostática pode ser vista na figura esquemática do radiador. 
Podemos observá-la em funcionamento nas três figuras do final desse capítulo. 
 
Bomba de água 
 
O líquido de arrefecimento precisa circular entre as geleiras situadas no 
interior do motor para arrefecê-lo. 
A finalidade da bomba de água é forçar a circulação da água fria ou do 
líquido de arrefecimento através do motor. Essa circulação proporciona a 
diminuição do calor do motor. 
A bomba de água é um conjunto de peças montadas em uma carcaça 
de ferro fundido ou de ligas leves. Essas peças recebem a rotação do motor 
através de uma correia. 
Sua finalidade é manter o líquido de arrefecimento em circulação 
forçada, através dos dutos de água do motor, das mangueiras e do radiador. 
A seguir mostraremos três estágios do motor em relação a sua 
temperatura: 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 484 
 
 
 
 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 485 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 486 
3.10) Ciclo padrão de ar Otto 
 
 O Ciclo de padrão Otto é um ciclo ideal que se aproxima do motor de 
combustão interna de ignição por centelha. 
 
 
Figura 4.3.10.1: Diagrama Pv do Ciclo Otto. 
 
Processos 
 
ab – Compressão isentrópica. 
bc – Adição de calor a volume constante. 
cd – Expansão isentrópica. 
da – Rejeição de calor a volume constante. 
 
Equacionamento 
 
TarRvP  (4.11) 
válido em todos os estados, extremos dos processos. 
 
- Processo ab: 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 487 
bTarRbvbP
aTarRavaP


 
 
 Igualando as duas expressões acima, através de Rar: 
 
)()()( ababab vvPPTT  (4.12) 
 
 Para um processo isentrópico, temos: 
ctekbvbP
ctekavaP


 
 
 Igualando pela constante: 
k
baab vvPP )()(  (4.13) 
 
 Substituindo (3) em (2) teremos: 
1
1
1
)(
)(
)()()(






k
ab
k
baab
ba
k
bab
rTT
vvTT
vvvvaTT
 (4.14) 
 
onde: 
rc = taxa de compressão = )( ba vv 
Kar = 1,4 
 
 
Trabalho de compressão isentrópico: 
 
b
a
dvPcW (4.15) 
ctekbvbP
k
avaP
kvP  (4.3.10.6) 
 
Então: kvcteP  
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 488 
 


b
a
k
b
k
a
kc k
vv
cte
v
dv
cteW
)1(
11
 (4.16) 
)1( 


k
vPvP
W bbaac (4.17) 
 
Retomando à equação (7) e com o auxílio da equação (6), teremos 
também: 


















1
1
)1(
k
b
aaa
c v
v
k
vP
W (4.18) 
 
 
Calor trocado na compressão: 
0bqa (4.19) 
pois o processo é considerado idealmente isentrópico. 
 
 
 
 
 
 
- Processo bc: 
 
Trabalho: 
00   dv
c
PdvbcW (4.3.10.11) 
Calor: 
bucucwbcqb  
)( bcva
bccba
TTcq
uuqq


 (4.20) 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 489 
cvar = 0.7165 KJ/KgK = 0,17113 Kcal/ KgK 
 
- Processo cd: 
 
Trabalho: 
)1( 


k
vPvP
W ddcccd (4.21) 
 

















1
1
1
)1(
k
cc
cd rk
vP
W (4.22) 
 
Calor: 
0dqc (4.23) 
 
- Processo da: 
 
Trabalho: 
0awd (4.24) 
 
Calor: 
)( davr TTcq  (4.25) 
 
Eficiência Térmica: 
 
aq
rqaq
aq
utilW
pagaenerg
vendidaenerg
t


.
.
 (4.26) 
 
)1)((
)1)((
1
)(
)(
1
)(
)(
11









bc
ad
b
a
bc
ad
bcv
dav
a
r
t TT
TT
T
T
TT
TT
TTc
TTc
q
q 
 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 490 
bT
aT
t 1 (4.27) 
pois
bT
cT
aT
dT  . 
1
1








k
av
bv
t (4.28) 
 
1
1
1


kr
t (4.29) 
 
k = cp/cv =1,4 
 
 
Exercícios resolvidos, sabe-se que: 
Cp: 0,171 kcal/kgK K: 1,4 
Cv: 0,24 kcal/kgK R: 0,287 (J/g.K) ou 29,27 (kgf.m/kg.K) 
 
1) Um ciclo Otto tem uma relação de compressão Rc = 9. No início da 
compressão a temperatura é de 27°C e a pressão é de 1 Kgf/cm2. O calor é 
fornecido ao ciclo à razão de 710 Kcal/Kg. Determine: 
(a) rendimento térmico do ciclo; 
(b) trabalho do ciclo, em Kgfm/KJ; 
(c) temperatura e pressão no fim de cada processo; 
(d) pressão média do ciclo; 
(e) potência do ciclo, supondo que o mesmo represente um motor 4 tempos a 
3600 rpm; 
(f) fração residual dos gases; 
Maquinas Térmicas e Hidráulicas UERJ 
Máquinas de Fluxo 491 
(g) sendo a cilindrada do motor 1600 cm3, qual a potência do motor; 
(h) rendimento térmico do ciclo em função das temperaturas. 
 
Resolução 
 
(a) 
 
 
 
 
(b) 
 
 
(c) 
Ponto 1 
T1 = 300 K 
P1 = 1x10
4 Kgf/m2 
 
Kgm
P
RT
v 388,0