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Curso de Engenharia Mecânica - ESTA - MÁQUINAS TÉRMICAS

OPÇÃO II – MÁQUINAS TÉRMICAS

Revisão 0 – Setembro 2007


1 – INTRODUÇÃO1.1. Critérios de Classificação dos Motores de Combustão Interna

2 – MOTORES ALTERNATIVOS DE COMBUSTÃO INTERNA2.1 – Parâmetros Geométricos2.2 – Motor de 4 Tempos (Diesel e Gasolina)2.3 – Motor de 2 Tempos (Diesel e Gasolina)2.4 – Análise Comparativa2.5 – Arquitectura e Componentes (Motores a 4 Tempos)

2.5.1. – Componentes dos Motores2.5.2. – Sistema de Distribuição2.5.3. – Sistema de Refrigeração2.5.4. – Sistema de Lubrificação

2.5.4.1. Desgaste e Contaminação2.5.4.2. Peças Mais Sujeitas ao Desgaste2.5.4.3. Natureza das Contaminações

3 – CICLOS TÉRMICOS3.1 – Motores de Ignição por Faísca (IF) – CICLO OTTO

3.1.1 – Exemplos de Motores de Explosão a 4T3.2 – Motores de Ignição por Compressão (IC) – CICLO DIESEL

3.2.1 – Exemplos de motores Diesel a 4T3.3 – Motores com CICLO MISTO (ou ciclo SABATHÉ)3.4 – Motores de Carga Estratificada

4 – PARÂMETROS DE PROJECTO E OPERAÇÃO DOS MOTORES ALTERNATIVOS4.1. Características Importantes4.2. Propriedades Geométricas4.3. Binário e Potência ao Freio4.4. Trabalho Indicado por Ciclo, Wc,i4.5. Rendimento Mecânico4.6. Potência Resistente de Rolamento em Estrada4.7. Pressão Média Efectiva, p.m.e., ou m.e.p. (pme, ou mep)4.8. Consumo Específico e Rendimento (rendimento de conversão de combustível)4.9. Relação ar-combustível e combustível-ar4.10. Rendimento Volumétrico, Parâmetros de Correcção4.11. Parâmetros que Caracterizam a Eficiência do Processo de Lavagem em Motores a 2T4.12. Emissões Específicas e Índices de Emissões4.13. Relação entre os Parâmetros de Performance4.14. Dados de Projecto e Desempenho dos Motores

5 – TERMOQUÍMICA DAS MISTURAS AR-COMBUSTÍVEL5.1 – A Combustão

5.1.1 - Generalidades

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5.1.2 - O Processo5.2 - A Combustão com Ar

5.2.1 - Generalidades5.2.2 - Composição do Ar5.2.3 - Determinação do Ar Teórico (Estequiométrico)5.2.4 - Produtos da Combustão

5.3. Motores de Combustão Interna5.3.1. Caracterização das Chamas5.3.2. Combustão Estequiométrica5.3.3. Termodinâmica dos Sistemas Reactivos

a) Aplicação da 1ª Lei da Termodinâmica a sistemas reactivos. Conceitos fundamentaisb) Entalpia de Formação e Entalpia de Combustãoc) Poder Calorífico e Entalpia de Combustãod) Balanços Energéticos Aplicados a Sistemas Reactivose) Eficiência da Combustãof) Temperatura de Chama Adiabática

5.34. Design da Câmara de Combustão de um Motor IF5.35. Factores que Controlam a Combustão

6 – CURVAS CARACTERÍSTICAS6.1. Motores de IF6.2. Motores de IC6.3. Emissões Poluentes6.4. Efeito das Variáveis Operacionais no Desempenho, Emissões Poluentes, Eficiência dos Motores

6.4.1. Motores de ignição por faísca6.4.2. Motores de ignição por compressão

6.5. Sobrealimentação de Motores6.5.1. Sobrealimentação de motores a 4 tempos de ignição por faísca6.5.2. Sobrealimentação de motores a 4 tempos de ignição por compressão

7 – TRANSFERÊNCIA DE CALOR NOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA7.1 – Modelo da Resistência Térmica

7.1.1 – Transferência de calor para o refrigerante7.2 – Processos de Transferência de Calor no Cilindro

7.2.1 – Fluxos de calor e temperatura no cilindro7.2.3 – Correlações de transferência de calor nos motores7.2.4 – Coeficientes instantâneos de transferência de calor7.2.5 – Transferência de calor no refrigerante

7.2.5.1 – Ebulição do refrigerante7.2.6. – Sistemas de entrada e saída de transferência de calor

8 – CICLOS DE POTÊNCIA A VAPOR8.1. Hipóteses Para o Ar Padrão8.2. Motores Alternativos



8.3. Ciclo de Brayton: o Ciclo Ideal Para Turbinas a Gás8.3.1 Compressibilidade dos gases – generalidades8.3.2. Ciclo de potência8.3.3. Desvio entre os ciclos de turbina a gás reais e ideais8.3.4. Ciclo de Brayton com regeneração8.3.5. Ciclo de Brayton com arrefecimento intermédio, reaquecimento e regeneração

8.4. Ciclo de Rankine8.4.1. O ciclo ideal de potência a vapor8.4.2. Ciclo de Rankine Ideal8.4.3. Desvio entre os ciclos de potência a vapor reais e ideais8.4.4. Ciclo de Rankine Ideal com reaquecimento8.4.5. Ciclo de Rankine regenerativo ideal

Aquecedores da água de alimentação abertosAquecedores de água de alimentação fechados

8.5. Ciclo de Stirling e de Ericsson



1 – INTRODUÇÃO

As máquinas (motores) térmicas são dispositivos mecânicos que se destinam a transformar qualquer tipo de energia (térmica) em energia mecânica directamente utilizável.Os motores térmicos são:

Máquinas alternativas – o trabalho útil resulta do movimento alternativo de um êmbolo (máquina a vapor, motores alternativos de combustão interna a gasolina, a gasóleo, etc.);

Máquinas rotativas – a expansão dos gases provoca o movimento rotativo dos elementos mecânicos. (motores rotativos Wankel, turbinas a vapor, turbinas a gás, etc.);

Motores a jacto – o trabalho útil resulta do impulso gerado por um gás a alta velocidade (motores de foguetes, de reacção, etc.);

Motores de combustão interna (endotérmicos) – são aqueles para os quais o trabalho é produzido pelo gás resultante da combustão;

Tipos:

Aqueles para os quais a combustão ocorre no mesmo órgão onde se produz o trabalho Motores de explosão e nos motores

Diesel (combustão intermitente)

Aqueles para os quais a combustão e a produção de trabalho ocorrem em órgãos diferentes Turbinas a gás (combustão contínua)

Motores de combustão externa – o calor é transmitido ao fluido activo por permutadores de calor, que transporta ao interior do motor.

1.1. Critérios de Classificação dos Motores de Combustão Interna

Quanto à:

Aplicação

Estrutura básica Sequência das fases do ciclo (motores a 4 ou a 2 tempos)

Tipo de ciclo Ciclo com combustão a volume constante, pressão constante, ou ciclo misto

Tipo e localização de válvulas e/ou janelas

Combustível

Tipo de preparação da mistura

Tipo de ignição (critério básico) Motores de explosão e Diesel

Desenho da câmara de combustão

Controlo de carga

Pressão de alimentação Motores atmosféricos ou sobre-alimentados

Tipo de arrefecimento

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2 – MOTORES ALTERNATIVOS DE COMBUSTÃO INTERNA

2.1 – Parâmetros Geométricos

Ponto morto superior (P.M.S., ou PMS): posição mais próxima da cabeça do motor que o pistão atinge no seu movimento alternativo;

Ponto morto inferior (P.M.I., ou PMI): posição mais distante da cabeça do motor que o pistão atinge no seu movimento alternativo;

Diâmetro (d): diâmetro interior do cilindro;

Curso (L): distância entre o PMS e o PMI, igual ao dobro do raio da manivela da cambota;

Volume da câmara de combustão (Vc): volume compreendido entre a cabeça do motor e o pistão quando este se encontra no PMS;

Cilindrada (Vd): volume varrido pela face superior do pistão no seu movimento entre o PMS e o PMI;

Volume total do cilindro (Vt): volume do espaço compreendido entre a cabeça do motor e o pistão, quando este se encontra no PMI (Vt = Vc + Vd).

Taxa de compressão (r):

2.2 – Motor de 4 Tempos (Diesel e Gasolina)

É aquele no qual o ciclo completo compreende:

1. Aspiração do ar (no motor Diesel; no motor a gasolina dá-se a aspiração da mistura ar-combustível). A válvula de admissão está aberta e a válvula de escape está fechada;

2. Compressão (do ar, no Diesel; no motor a gasolina comprime-se a mistura). As duas válvulas estão fechadas;

3. Injecção do combustível (Diesel), imediatamente seguida da combustão e expansão dos gases queimados. Ambas as válvulas fechadas;

4. Escape ou expulsão dos produtos de combustão. A válvula de escape está aberta.

Portanto, os 4 tempos: Aspiração, Compressão, Expansão e Escape realizam-se durante 2 voltas completas do veio de manivelas ou em 4 cursos do êmbolo.

Curso de aspiração: No curso de aspiração, a válvula de admissão abre-se um pouco antes do êmbolo atingir o PMS e a válvula de escape fecha-se um instante depois. Quando o êmbolo inicia o movimento descendente, provoca uma rarefacção que permite a entrada de ar fresco no cilindro (ou mistura ar-combustível), através da válvula de admissão. Se o motor for sobrealimentado, a sincronização das válvulas é um tanto diferente e o ar (ou a mistura), ao invés de ser aspirado ao descer o êmbolo, é introduzido no cilindro sob pressão.


Fig. 1 – Parâmetros geométricos dos motores alternativos


Fig. 2 – O motor de 4 tempos

Curso de compressão: Logo depois que o êmbolo passa pelo PMI, a válvula de admissão fecha-se e o êmbolo ao subir inicia o curso de compressão. Pouco antes de atingir o PMS começa a injecção do combustível (no caso do Diesel). Durante a compressão, a temperatura do ar chega a alcançar 550 a 650 ºC e a pressão de compressão sobe até 40 atm. ou mais. Nestas condições, o combustível, finamente pulverizado, inflama-se espontaneamente ao penetrar no cilindro. Com isto, a pressão de combustão sobe agora até 70 atm. E a temperatura, pelo menos momentaneamente, atinge um valor da ordem de 1500 ºC.Nota: os valores de pressão dizem respeito aos motores Diesel, pois nos a gasolina estas são muito inferiores.

Curso de expansão: A combustão continua durante parte deste curso, até que cessa a injecção do combustível. Depois, a expansão dos gases força o êmbolo para baixo até ao final do curso. Pouco antes de o êmbolo alcançar o PMI, os gases expandiram-se suficientemente, e então abre-se a válvula de escape.

Curso de escape: O êmbolo, ao subir novamente, força os gases queimados para fora através da válvula de escape. Pouco antes de o êmbolo alcançar o PMS a válvula de admissão abre-se e o ciclo repete-se.

Estes motores são geralmente dotados de válvulas de admissão e escape comandadas por excêntricos, situados no veio de comando das válvulas e que gira a metade da velocidade do veio de manivelas, com o qual está sincronizado.

2.3 – Motor de 2 Tempos (Diesel e Gasolina)

É aquele em que as acções atrás descritas se passam em apenas 2 cursos do êmbolo ou em cada volta completa do veio de manivelas. Um curso é o de compressão e o outro o de expansão. Como foram eliminados os cursos de aspiração e de escape, foi necessário aplicar novos métodos para remover os gases queimados e encher os cilindros



com ar fresco (ou mistura, no caso dos motores a gasolina). O ar utilizado para a limpeza (Diesel) e enchimento dos cilindros chama-se ar de lavagem.O ar penetra por janelas ou aberturas de lavagem, abertas e fechadas pelo próprio movimento do êmbolo, enquanto que os gases queimados saem por idênticas aberturas ou por válvulas de escape.

Fig. 3 – O motor de 2 tempos

Fig. 4 – Ciclo de operação a 2 tempos



Fig. 5 – Ciclo de operação a 2 tempos com válvula de escape

Curso de compressão: O curso de compressão começa quando o êmbolo, estando no PMI, descobre as janelas de lavagem, permitindo a entrada de ar sob baixa pressão que expele os gases queimados pelas janelas ou válvulas de escape, enchendo o cilindro com ar fresco (no caso do Diesel, e mistura ar-gasolina no caso dos motores a gasolina). Ao subir, o êmbolo fecha as janelas de escape e admissão ou se fecham as válvulas de escape e tem início o curso de compressão.As pressões e temperaturas alcançadas pelo ar comprimido (ou mistura ar-gasolina) são similares às do motor a 4 tempos. A injecção do combustível começa pouco antes de ser alcançado o PMS, e é imediatamente seguida da inflamação do combustível.

Curso de expansão: Esta fase é o curso de trabalho. Logo após o início deste curso, cessa a injecção (no diesel). A combustão e expansão dos gases forçam o êmbolo para baixo fornecendo trabalho ao veio de manivelas. No fim do curso o êmbolo abre as janelas ou abrem-se as válvulas de escape pelas quais começa a sair os gases queimados. Descendo um pouco mais, o êmbolo abre as janelas de lavagem e o ar de lavagem sob pressão (ou a mistura fresca de ar-gasolina) expele o resto dos gases e enche o cilindro com nova carga de ar fresco (ou mistura ar-combustível), recomeçando o ciclo.

2.4 – Análise Comparativa

Nos motores 2T (2 tempos) há uma expansão para cada rotação da cambota, enquanto que nos motores a 4T são necessárias 2 rotações para cada expansão (combustão). Assim, um motor que opera segundo um ciclo de 2 tempos tem capacidade de admitir e queimar, num determinado período de tempo, o dobro da quantidade de combustível de um motor, com as mesmas dimensões e a funcionar com a mesma velocidade de rotação, a operar segundo um ciclo de 4T. Pelo que, teoricamente, um motor a 2T tem capacidade de produzir o dobro da potência dum motor idêntico a funcionar a 4T.Considerando apenas os motores a 2T de ignição por faísca (que se caracterizam por o combustível entrar no cilindro misturado com ar), na prática isto não se verifica, devido a um conjunto de factores adversos que afectam o desempenho dos motores a 2T. A lavagem do cilindro – operação que consiste na substituição, no final da expansão, dos gases queimados residuais por gases frescos – é efectuada pelos gases frescos, que, ao entrarem no cilindro, “empurram” os gases queimados para a saída do motor. É difícil controlar este escoamento de forma a



evitar que parte dos gases queimados não seja expulsa do motor, ou que, parte da mistura combustível passe isoladamente no cilindro, sendo apenas misturado com o combustível no interior do cilindro. Isto permite expulsar a totalidade dos gases queimados fornecendo um excesso de ar. O facto de a admissão e escape se situarem em extremidades opostas do cilindro contribui também para uma melhor “lavagem”. Esta combinação de ciclo a 2T com ignição por compressão é apenas utilizada em motores de potências muito elevadas, em que o factor peso e dimensão não é determinante, como por exemplo nos motores de embarcações de grandes dimensões.Os motores 2T têm rendimentos inferiores, pois há um pior aproveitamento da energia disponível no combustível (maiores índices de emissão de poluentes), no entanto, existe uma grande desvantagem na refrigeração, pois existe menos tempo para que o calor se dissipe.

2.5 – Arquitectura e Componentes (Motores a 4 Tempos)

A arquitectura e os componentes dos motores a 4 tempos de ignição por faísca e de ignição por compressão são muito idênticos. As principais diferenças, no que se refere a componentes e construção, residem nos sistemas de ignição e de alimentação e na forma da câmara de combustão. De seguida serão abordados aspectos comuns a estes dois tipos de motores. Naquilo em que diferem serão abordados separadamente mais adiante.

Fig. 6 – Construção de um motor a 4 tempos



Fig. 7 – Motor a 4 tempos de ignição por faísca

Fig. 8 – Motor a 4 tempos de ignição por compressão



2.5.1. – Componentes dos Motores

Bloco do motor: Peça maciça que contem os cilindros onde funcionam os pistões. Serve de suporte a todos os órgãos principais (cambota, cabeça do motor, etc.) e órgãos anexos (colectores, motor de arranque, alternador, etc.). Dispõe também dos elementos necessários à sua refrigeração: câmaras de água ou alhetas.

Fig. 9 – Bloco de um motor

Pistões: Constituído pela cabeça (caixas de segmentos que asseguram a estanquicidade), pela saia (que serve para guiar o pistão), e pelos segmentos (asseguram a estanquicidade entre a câmara de combustão e o bloco, para evitar perdas de potência – também impedem que o óleo penetre na câmara de combustão e facilitam o fluxo de calor do pistão para o bloco).



Fig.10 – Pistão (e segmentos) de um motor

Biela: Serve de apoio ao pistão para o ligar à cambota.

Fig. 11 – Biela



Cambota: Tem como principal função receber o esforço transmitido pelos pistões e fornecer um movimento circular à saída do motor. Têm ainda as funções de accionar a árvore de cames, a bomba de óleo, o alternador, o sistema de distribuição, a bomba de água, etc..A cambota tem acoplado, numa das extremidades, o volante do motor, que consiste num disco com elevado momento de inércia. Têm como função principal diminuir as flutuações cíclicas do funcionamento do motor; armazena energia durante o tempo motor, restituindo-a durante os tempos resistentes.

Fig. 12 – Cambota

Junta da Cabeça do Motor: Tem a função de assegurar a estanquicidade entre a cabeça do motor e o bloco.

Fig. 13 – Junta da cabeça do motor

Cárter: Constitui a tampa da parte inferior do bloco motor. Serve de depósito de óleo.

Fig. 14 – Cárter de um motor



Colectores (admissão e escape):Colector de Admissão – conduta de transporte dos gases frescos ao motor. Nos motores de ignição por

compressão transporta ar. Nos motores de ignição por faísca – carburador ou injectores.Colector de Escape – Conduta de evacuação dos gases queimados.

Fig. 15 – Colectores de admissão e escape

Cabeça do motor: Possui orifícios de admissão e escape, a totalidade ou parte dos elementos do sistema de admissão (molas, válvulas, árvore de cames, árvore de cames, balanceiros, etc.), velas (ou injectores, no caso de motores de ignição por compressão), e elementos de refrigeração (câmaras de água ou alhetas).

Fig. 16 – Cabeça do motor, e corte da câmara de combustão (ignição por faísca e por compressão)



2.5.2. – Sistema de Distribuição

O sistema de distribuição tem a função de comandar a abertura e fecho das válvulas de admissão e escape.

Fig.17 – Sistema de distribuição

Fig. 18 – Árvore de cames



Fig. 19 – Modos de accionamento

2.5.3. – Sistema de Refrigeração

A combustão e o atrito provocam o aquecimento do motor. Com um aumento da temperatura do motor as peças sofrem dilatação e as propriedades dos materiais e do lubrificante alteram-se. Um aquecimento excessivo origina uma deterioração acelerada do motor. Assim, um sistema de refrigeração ideal deve fornecer um fluxo conveniente de refrigerante através das camisas de refrigeração do motor, sob as mais variadas cargas, afim de assegurar uma perfeita dissipação do calor, evitando zonas sobreaquecidas.

O arrefecimento do motor pode ser efectuado de duas formas:

1. Arrefecimento por ar – o arrefecimento é efectuado através da circulação externa de ar; a cabeça e o bloco de motor dispõe de alhetas (é mais utilizado em motores de pequenas dimensões).

2. Arrefecimento por líquido – o arrefecimento é efectuado através da circulação no interior de um líquido refrigerante.



a) Refrigeração por Líquido Líquido refrigerante pode ser água, água com anticongelante, ou óleo; Baseia-se na circulação, em circuito fechado, de líquido refrigerante em canais no interior do bloco

e da cabeça do motor (câmaras de água) e através de um permutador de calor (radiador) que dissipa o calor para o exterior.

Fig. 20 – Sistema de refrigeração por líquido

Fig. 21 – Circuito de refrigeração por líquido



b) Refrigeração por Ar

Fig. 22 – Sistema de refrigeração por ar

c) Factores que Afectam a Refrigeração

TemperaturasEm certos motores maiores, o óleo é também refrigerado por água e a temperatura desta, na entrada e na saída destes sistemas de refrigeração, deve ser mantida de acordo com as instruções do fabricante do motor. Nos motores modernos, geralmente a temperatura da água à entrada oscila entre os 55 ºC e os 70 ºC, e a elevação da temperatura da água à saída deve ser inferior a 15 ºC.A água usada nos sistemas de refrigeração não deve dar origem a incrustações e, por outro lado, limitar ao mínimo a corrosão.Não se conseguindo assegurar estas condições ao sistema, ter-se-á, em consequência, um funcionamento deficiente do motor. A culpa deste estado de coisas é, em geral, atribuída ao óleo.Vejamos, pois, algumas das consequências da refrigeração inadequada:

Refrigeração desigualUm dos métodos mais usuais para manter dentro dos valores recomendados a temperatura de saída da água durante os períodos de carga reduzida, ou quando a temperatura da água de refrigeração é baixa, consiste em reduzir o fluxo da água através das camisas. Este processo é desaconselhável, uma vez que dele resulta sempre uma refrigeração desigual. Quando a velocidade da água através das camisas é baixa, formam-se áreas de pouca turbulência e, nesses pontos, as temperaturas dos cilindros tornam-se excessivamente elevadas. Além disso, quando a água fria penetra na parte inferior das camisas, tende a refrigerar em excesso a parte inferior dos cilindros. As grandes variações de temperatura entre diversos pontos, ocasionam grandes diferenças de dilatação e provocam a conicidade do cilindro, dificultando assim o perfeito ajuste dos anéis. Também podem resultar distorções que ocasionam desgaste excessivo, escoriações nos cilindros e até mesmo a gripagem do êmbolo.



Fig. 23 – Refrigerador vertical de óleo

Temperaturas baixasQuando as temperaturas do motor e do óleo lubrificante são excessivamente baixas como, por exemplo, nos casos em que as temperaturas do óleo ou da água na saída do refrigerador são inferiores a 55 ºC, poderá ocorrer, em escala bem significativa, uma formação excessiva de lamas no cárter e um excessivo desgaste dos cilindros. Em alguns casos, resulta também a formação de espessas lacas e vernizes.A temperatura baixa no cárter provoca a condensação da humidade e a acumulação de outros produtos da combustão, que escapam da área dos êmbolos. A água resultante, combinada com outras impurezas, tende a formar emulsões e borras, que aderem às peças, entopem redes e filtros e, em certos casos mais severos, podem até interromper a circulação do óleo nas chumaceiras e nos canais de refrigeração dos êmbolos.Tendo as paredes dos cilindros temperaturas muito baixas, ocorre a condensação de produtos ácidos da combustão. Esses depósitos ácidos, após a condensação e sob o efeito da combustão, originam o que se conhece como desgaste corrosivo. São também as baixas temperaturas que provocam a condensação das substâncias geradoras de lacas e vernizes sobre as paredes do cilindro e saias dos êmbolos. Quando se acumulam na folga entre o cilindro e o êmbolo, depósitos em excesso e de tal natureza, pode verificar-se a sua gripagem.

Temperaturas elevadasQuando a refrigeração das camisas é insuficiente, as temperaturas das paredes serão excessivamente altas, o que pode igualmente determinar a formação de depósitos e desgaste excessivo dos cilindros e chumaceiras.Estando as paredes do cilindro muito aquecidas, poderemos ter, também, na região dos anéis do êmbolo (segmentos), predominância de temperaturas excessivamente altas, e o lubrificante presente nas ranhuras dos anéis (segmentos), tanto no interior como em volta das mesmas, tenderá a ser queimado ou mesmo a evaporar-se. Daí resultam depósitos que podem causar a imobilização dos segmentos, com a consequente fuga de gases e outras dificuldades, ao mesmo tempo que as temperaturas elevadas causam tal adelgaçamento da película lubrificante, que esta não mais estará em condições de assegurar protecção eficiente contra o desgaste.Tratando-se de motores grandes, se as temperaturas das camisas estiverem acima dos limites determinados pelo fabricante, poderá ocorrer uma dilatação excessiva na área da cabeça do cilindro, suficientemente grande para determinar o desalinhamento de certos cilindros relativamente ao eixo.



Como é natural, isto significa que as chumaceiras dos cavilhões e das bielas sofrerão desalinhamento, passando a haver um desgaste excessivo nestas peças e um funcionamento irregular. Temperaturas excessivas nas partes altas dos cilindros podem originar a ovalização do cilindro e consequentes dificuldades com fugas e desgaste anormal.

IncrustaçõesÁgua com uma temperatura normal, à saída do sistema de refrigeração, não representa, de modo algum, uma indicação segura de que a temperatura da parede do cilindro seja normal. A existência de incrustações e ferrugem sobre a superfície da camisa de refrigeração, poderá impedir a dissipação do calor existente no cilindro e acentuar a diferença de temperatura entre a parede interna do cilindro e a camisa de refrigeração.Torna-se evidente, pois, que devem ser avivados todos os esforços para se evitar a formação e a acumulação de incrustações sobre as camisas de refrigeração. Para esse fim, utiliza-se nos sistemas de refrigeração fechada, água da chuva, água destilada ou tratada (desmineralizada).

CorrosãoNum sistema de refrigeração, poderá haver corrosão em consequência de 4 causas principais:

1. Existência de oxigénio dissolvido na água e, consequentemente, ferrugem;2. Corrosão galvânica, como resultado da presença de metais diferentes;3. Acção química directa, como consequência da presença de ácidos;4. Cavitação, originada pela vibração da camisa do cilindro (o que é considerado como uma combinação de

efeitos tanto mecânicos como corrosivos).

Nas unidades industriais, o tipo de corrosão mais frequente é a ferrugem, que consiste numa complexa série de reacções químicas, exigindo a presença tanto de água como de oxigénio livre. Eis porque é importante que se reduza ao máximo a possibilidade da água de refrigeração conter oxigénio em solução. A presença de ácidos, sais ácidos e gases dissolvidos, os quais baixam o índice de acidez (pH) da água, aumenta a corrosão. Este pH deve, por isso, ser mantido entre 8,0 e 9,5.


Fig. 24 – Sistema de refrigeração. Está indicado a verde na gravura. A água é forçada pela bomba a passar através do refrigerador de óleo e das camisas


A corrosão galvânica é consequência de correntes eléctricas locais, originadas pelo contacto de metais diferentes em presença de um electrólito (água de refrigeração contendo sais dissolvidos). Metais similares, de composição diversa ou a temperaturas diferentes, podem provocar idênticas consequências.A água de refrigeração poderá ter elevado teor de acidez e daí resultar um ataque químico directo. Isto ocorre quando se utiliza directamente nas camisas de refrigeração do motor, água fluvial contaminada por resíduos industriais, ou quando a água dos reservatórios de pulverização ou das torres de refrigeração tenha sido contaminada pela dissolução de gases corrosivos, oriundos de algum processo químico que ocorra nas proximidades.. A utilização de sistemas de refrigeração fechados, com água devidamente tratada, é o método mais eficiente e mais adoptado para eliminar dificuldades com este tipo de corrosão.A corrosão, consequência da vibração de camisas húmidas, ocorre em muitos tipos de motores. Esta classe de corrosão, quando surge, processa-se muito aceleradamente (8 mm em cada 1.000 horas de funcionamento).


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