Motores de combustão Interna II

O filtro do óleo é constituído de carcaça e papel especial. A carcaça é fabricada em chapa de aço, oferecendo grande resistência a pressões internas.

Já o papel especial é tratado, resinado, corrugado e plissado homogeneamente, proporcionando alta eficiência na retenção dos contaminantes e baixa restrição ao fluxo do óleo.

Os filtros lubrificantes devem atender às funções de reter todos os contaminantes que possam causar danos ao perfeito funcionamento do motor, mantendo as características de estrutura do óleo, uniformidade de circulação e eficiência no período de uso pelo motor e oferecendo proteção máxima para os motores.

Os contaminantes contidos no sistema de lubrificação, principalmente os abrasivos (metais), provenientes do atrito das partes móveis do motor e da decomposição química que permanecem em suspensão no óleo lubrificante e do carbono resultante da queima do combustível que causa o desgaste prematuro, reduzindo a vida útil do motor.

O trocador de calor ou intercambiador de calor é um dispositivo que permite manter o óleo lubrificante na temperatura ideal de trabalho, independentemente da carga do motor ou de fatores externos. Fluindo por um sistema de canais em contato com o circuito de água do sistema de arrefecimento, o óleo lubrificante é aquecido rapidamente nas partidas e arrefecido durante o serviço contínuo.

Os sistemas de lubrificação tradicionais admitem as seguintes características inerentes ao seu projeto:

a) Salpico – a bomba de óleo alimenta as cubas colocadas perto da passagem de cada biela; estas são munidas de uma colher (pescador) que apanha o óleo que passa pela cuba; por inércia, o óleo penetra em seguida na biela e lubrifica o moente. Os mancais são diretamente alimentados por tubos que saem do coletor principal. Com a lubrificação por salpico, a pressão fornecida pela bomba é pouco elevada, de 0,1 a 0,4 kg/cm². O manômetro é graduado em metros de coluna de água (1 a 4 mca). Para facilitar a lubrificação, bielas e mancais devem possuir grandes ranhuras de circulação.

b) Pressão – o virabrequim possui condutos especiais. O óleo chega aos mancais sob pressão, e daí é canalizado até aos moentes para lubrificar as bielas. Os mancais e as bielas não possuem ranhuras de lubrificação, exceto algumas câmaras de óleo curtas que não desembocam no exterior. A pressão de lubrificação é de 1 a 3 kg/cm². Essa pressão impulsiona o óleo como uma cunha entre as superfícies a lubrificar, realizando o atrito fluido. Frequentemente, a cabeça da biela é munida de um pequeno orifício dirigido ao cilindro e destinado a lubrificar o pistão. Em alguns casos, uma canalização ao longo da biela permite, igualmente, assegurar uma melhor lubrificação do eixo do pistão.

c) Projeção – esta disposição compreende a lubrificação sob pressão de todos os mancais e a lubrificação das bielas por um jato de óleo. Cada biela tem uma colher. A rotação contra o jato intensifica a penetração de óleo no interior da biela. Por outro lado, o jato de óleo sobre toda a cabe- ça da biela favorece a sua refrigeração. A pressão de lubrificação é de 1 a 3 kg/cm². Nos motores de pouca cilindrada, a lubrificação por projeção é simplificada. O virabrequim aciona uma roda munida de palhetas. Esta roda está semissubmersa no óleo do cárter e sua orientação faz com que ela projete o óleo diretamente sobre a biela e no cilindro.

d) Mistura – o óleo é misturado com o combustível e penetra no motor proporcionalmente ao seu consumo. Esse sistema de lubrificação não é apropriado aos motores a 2 tempos que funcionam com pré-compressão no cárter. A proporção do lubrificante em relação ao combustível é, geralmente, de5%. Uma quantidade mais elevada leva a um entupimento das câmaras de explosão e de escape, assim como a um empobrecimento da carburação.

e) Cárter seco – neste sistema de lubrificação, o óleo é contido num reservatório independente. Uma bomba leva o óleo do reservatório ao motor, introduzindo-o com pressão nos elementos a lubrificar. Uma segunda bomba, chamada bomba de retorno, aspira o óleo que tende a acumular-se no fundo do cárter e remete-o ao reservatório.

Seja qual for o sistema, a lubrificação dos cilindros é assegurada, unicamente, pelo óleo projetado pelas bielas em rotação. Quando se põe o motor frio em funcionamento, o óleo circula com dificuldade, e a lubrificação dos cilindros é insuficiente, por isso justifica o aquecimento do motor em baixa rotação. Em motores de lubrificação sob pressão, não circula nenhum óleo nos primeiros minutos de funcionamento. O salpico e a projeção efetuam com maior rapidez essa lubrificação dos cilindros.

Além das questões relativas à lubrificação, a circulação de óleo deve garantir a refrigeração das bielas e do virabrequim. Partindo do reservatório com aproximadamente 50ºC, o óleo, em aquecimento pleno do motor, atinge de 80 a 120ºC quando passa pelas bielas.

Em motores novos ou ajustados, as folgas estão no seu mínimo. O óleo circula com mais dificuldade e, portanto, refrigera mal as peças, havendo maior risco de gripagem ou de fusão do metal antifricção por falta de lubrificação.

Quando duas superfícies de contato se deslocam uma em relação à outra, ocorre o fenômeno de atrito que pode ser classificado segundo três tipos:

• Atrito seco – em que as superfícies estão em contato sem a interposição de lubrificante.

• Atrito úmido – em que uma pequena película de lubrificante favorece a fricção sem impedir que as superfícies entrem em contato pela crista das suas rugosidades.

• Atrito líquido – em que a película de lubrificante é contínua e homogênea, impedindo, assim, que as duas superfícies entrem em contato.

Todas as peças em movimento de um motor de combustão interna devem ser lubrificadas de modo a permitirem um atrito líquido (desgaste mínimo). Contudo, na prática, não é exatamente este o resultado que se alcança. Sob a pressão das peças, o óleo é expulso, a película desgasta-se e as superfícies entram em contato acontecendo o atrito úmido.

A passagem do atrito líquido ao atrito úmido é tanto mais fácil quanto maiores forem as pressões e as temperaturas e quanto pior for a qualidade do óleo lubrificante.

Os óleos destinados à lubrificação dos motores de combustão interna devem possuir certo número de qualidades perfeitamente determinadas.

Os óleos lubrificantes dos motores podem ser constituídos de uma base mineral ou sintética com a adição de aditivos. Sob o ponto de vista prático, eles são caracterizados principalmente pela sua viscosidade, seu ponto de combustão e seu ponto de congelamento.

A viscosidade caracteriza as particularidades de escoamento do óleo. Pode-se medir por diferentes métodos, fazendo parte de cada um deles um sistema de unidades. O método Engler é o mais comumente utilizado. O escoamento de certa quantidade de óleo por um orifício de pequeno diâmetro é comparado ao escoamento de uma mesma quantidade de água. A relação dos tempos de escoamento é obtida em graus Engler, relativa à viscosidade do óleo. Por exemplo, um escoamento seis vezes mais lento que o da água é designado por 6° Engler.

Pode-se exprimir a viscosidade por centistock (1/100 de stock). É a viscosidade física absoluta do lubrificante, isto é, a resistência real do deslocamento das suas moléculas, umas em relação às outras. Determina-se a viscosidade medindo a força necessária para fazer deslocar de 1 cm, no seio do lubrificante, uma superfície de 1 cm², à velocidade de 1 cm/seg. Para fazer essa medida, usa-se, também, a massa específica do lubrificante utilizado.

Esse método de medição da viscosidade pode ser utilizado para todos os lubrificantes, desde os óleos mais líquidos às graxas mais consistentes.

A viscosidade de um óleo modifica-se com a temperatura. Quanto mais quente está o óleo, menor é a viscosidade.

A principal qualidade de um óleo deve ser a de que a sua viscosidade seja ainda suficiente para assegurar um atrito líquido a temperaturas de funcionamento das peças do motor de 80 a 150°C. Com um óleo de qualidade inferior, a viscosidade diminui a tal ponto, que o motor só trabalha a atritos úmidos (desgaste rápido).

O ponto de combustão é a temperatura em que o óleo emite vapores suscetíveis de serem inflamados. Ele deve ser o mais elevado possível, de modo a evitar as fugas por vaporização ao contato com as partes inferiores do pistão do motor quente. A temperatura de combustão é, geralmente, superior a 220°C para os óleos finos e ultrapassa 250°C para os óleos espessos.

O ponto de congelamento é a temperatura em que o óleo não escorre mais de uma proveta quando esta é inclinada. O ponto de congelamento deve ser o mais baixo possível, de modo a facilitar que o motor entre em movimento depois de tempo prolongado sob temperaturas muito baixas.