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MÁQUINAS DE PROPULSÃO

MARÍTIMO

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Sumário

1 Conceitos Básicos............................................................................................. 51.1 Energia ................................................................................................................ 51.2 Trabalho ............................................................................................................... 51.2.1 Potência ............................................................................................................... 51.3 Rendimento térmico ............................................................................................111.4 Combustão .........................................................................................................121.5 Máquinas de combustão .....................................................................................131.5.1 Funcionamento dos motores do ciclo Diesel .......................................................151.5.2 Classificação das máquinas alternativas de combustão interna .........................191.5.3 Vantagens e desvantagens do motor Diesel sobre o Otto ..................................20

2 Motores empregados na propulsão de embarcações ...................................232.1 Principais componentes motor ............................................................................232.2 Sintomas de mau funcionamento dos motores ...................................................322.3 Providências básicas para colocar o motor em funcionamento ..........................36

3 Sistemas dos motores propulsão ................................................................403.1 Sistema de lubrificação .......................................................................................403.2 Manutenção da perfeita lubrificação do motor ....................................................453.3 Sistema de resfriamento .....................................................................................453.3.1 Tipos de sistemas de resfriamento .....................................................................463.4 Sistema de combustível ......................................................................................513.4.1 Funcionamento da bomba Bosch .......................................................................533.4.2 Cuidados a obsevar na manutenção do sistema de combustível .......................553.5 Sistema de admissão de ar.................................................................................563.5.1 Cuidados necessários ao sistema de admissão de ar .......................................583.6 Sistemas de partida utilizados em motores de combustão .................................593.7 O Sistema de descarga ......................................................................................633.8 O Motor Propulsor com recurso Emergencial de Esgotamento .........................643.9 O Motor propulsor possibilitando a geração de energia elétrica a bordo ............653.10 Manutenção .......................................................................................................66

4 Equipamentos de propulsão ..........................................................................694.1 Principais componentes do sistema de propulsão ..............................................69

Bibliografia ..................................................................................................................75

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1 Conceitos básicos

1.1 Energia

No mundo moderno fala-se muito em energia por causa da sua enorme importânciana nossa vida. Com certeza algum dia você já ficou algumas horas sem energia elétricaem sua casa e pode sentir a importância dessa forma de energia em sua vida. Não temprograma de TV, não tem roupa passada, não tem som, não tem banho quente, não temcomputador, pode até não ter água pra beber porque o motor da bomba d’água do prédiofunciona com energia elétrica.

Mas afinal, o que é energia?

Pode-se dizer que energia é a capacidade de realizar trabalho. Emoutras palavras, a energia é um trabalho contido ou conservado.Enquanto se encontra assim, não se observa nenhum efeito. Entretanto,quando se liberta, percebe-se claramente que ela realiza algum tipo de

trabalho. A água da represa de Tucuruí, por exemplo, tem energia epor isso pode realizar trabalho movimentando as turbinas, que por

sua vez acionam os geradores de eletricidade da hidroelétrica. Umarco encurvado tem energia para atirar uma flecha no ar. Uma

quantidade de óleo Diesel tem energia pois, quandoqueimado, pode fazer um motor funcionar para

acionar um carro ou um navio.

Formas de energia

A energia se apresenta sob diversas formas a saber: radiante, química, térmica,elétrica, luminosa, hidráulica, mecânica, magnética, sonora, etc. A energia que nos chegado sol é radiante. Uma bateria de automóvel produz energia elétrica a partir da energiaquímica. A energia química do combustível que queima em uma caldeira transforma-seem energia térmica quando produz vapor. A energia elétrica transforma-se em energialuminosa quando alimenta uma lâmpada. A água em uma represa possui energia potencialhidráulica e, portanto, energia mecânica.

Conservação da energia

O Princípio da Conservação da Energia estabelece que “Na natureza nada se perde,nada se cria, tudo se transforma ou em matéria ou em energia”. (Lavoisier-Einsten).Portanto, a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas transformada. Oaparecimento de uma certa forma de energia é sempre acompanhado do desaparecimentode outra de igual quantidade.

A usina hidráulica (hidroelétrica), representada basicamente na figura 1, foi idealizadaa partir de uma queda d’água.

A água em queda atua nas pás de uma turbina fazendo-a girar. Esse movimento derotação é transmitido ao eixo de um gerador de energia elétrica e, através de caboscondutores, essa energia chega aos seus consumidores.

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A usina térmica, mostrada de forma elementar na figura , opera com carvão, petróleoou gás queimando no interior da fornalha de uma caldeira. O calor da queima do combustívelé utilizado para produzir o vapor d’água que aciona uma turbina, que por sua vez acionaum gerador de eletricidade. A energia elétrica é, em seguida, enviada para os consumidores.

Você já tem uma idéia razoável do que é energia e de como ela pode sertransformada. Agora precisa compreender o que deve ser entendido como energia potencial,energia cinética e energia mecânica.

Energia potencial

Quando você puxa para trás a corda de um arco, armazena energia potencial nelepara que depois ele possa realizar o trabalho de atirar a flecha. Quando você dá corda emum relógio, você põe energia potencial na mola dele, para que em seguida ela possacolocar os ponteiros em movimento. A água de uma cachoeira, antes da queda, possuienergia potencial; na queda pode acionar as pás de uma turbina. Quando você levantaum corpo, dá energia potencial a ele. Portanto, energia potencial é energia armazenadaou de posição.

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Dizemos então que um sistema possui energia potencial quando a ele podemosassociar uma possibilidade de movimento. A palavra potencial quer dizer “que pode vir aser movimento”. Matematicamente, a energia potencial é expressa pela fórmula:

h.g.mEp = onde:

Ep = energia potencial;m = massa do corpo;g = aceleração da gravidade; eh = altura que o corpo se encontra do solo.

Energia cinética

Dizemos que um sistema possui energia cinética em relação a um dado referencialquando ele está em movimento em relação a esse referencial.

Um martelo que se move pode exercer uma força num prego e fazê-lo penetrarnuma tábua. Um automóvel movendo-se a grande velocidade pode derrubar um muro,realizando trabalho. Esses são alguns exemplos de energia cinética. Energia cinética é,portanto, a energia devida ao movimento.

A fórmula matemática da energia cinética é a seguinte:

2v.m

E2

c = onde:

Ec = energia cinética;m = massa do corpo; ev =velocidade.

A energia potencial está na possibilidade do movimento e a energia cinéticaestá na realização do movimento.

Durante toda a sua vida você estará controlando modificações de energia. Vejamosum exemplo bem corriqueiro:

Quando você liga o motor de arranque do seu carro, a energia química da bateriase transforma em energia elétrica que produz trabalho fazendo girar o motor do carro. Daípor diante, a energia potencial (química) da gasolina se transforma em energia cinética emovimenta os pistões do motor que fazem as rodas do carro girar. Enquanto o carro corre,parte da energia química da gasolina é usada para vencer o atrito do solo e parte paraacionar o alternador que, por sua vez, recarrega a bateria.

Energia mecânica

Na figura observa-se que o corpo está dotado demovimento (devido à sua velocidade). Sabemos também quecontinuará em movimento (devido à sua altura em relação aosolo). Nesse caso, o corpo tem, ao mesmo tempo, energiacinética e energia potencial. Dizemos então que o sistema possuienergia mecânica.

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A energia mecânica é a soma da energia cinética com a energia potencial.

A sua expressão matemática é a seguinte:

pcM EEE += onde:

EM = energia mecânica;Ec = energia cinética; eEp = energia potencial.

Exercício resolvido

Um corpo de 2 kg é abandonado do alto de um prédio de 10 m de altura. Sabendoque no meio da trajetória a velocidade do corpo é de 10 m/s, calcule as energias cinéticae potencial no ponto dado e a energia mecânica do sistema. (considere a aceleração dagravidade local g =10m/s2).

Solução:

J200100100EEE

)trajet riadameioaoserefereenunciadoopoism5h(J1005.10.2h.g.mE

J100210.2

2mv

E

PCM

P

22

C

=+=+=−====

===

1.2 Trabalho

Você sabe que deve exercer uma força para levantar um corpo. Sabe também queprecisa fazer força para vencer o atrito quando arrasta um objeto. Agora você compreenderácomo uma força pode fazer trabalho levantando um corpo ou vencendo o atrito.

A palavra trabalho é usada freqüentemente com diferentes significados. Por exemplo:você trabalha quando resolve um problema de Física. Um vigia de obra trabalha enquantoestá sentado observando o entra e sai das pessoas. O menino trabalha enquanto carregaa sacola de compras de uma senhora. Na Física, entretanto, costuma-se dar um únicosignificado para cada palavra usada. Nesse caso:

Trabalho é o produto da força exercida sobre um corpo pelo seu deslocamento.

A expressão matemática do trabalho é a seguinte:t = F d onde:t = trabalhoF = forçad = deslocamento

As unidades no sistema internacional são:

t = joule (J) o múltiplo é o KJF = newton (N)d = metro (m)

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Vimos que o trabalho é uma aplicação da energia. Na figura o carro está realizandotrabalho pois está aplicando uma força ao reboque, produzindo o seu deslocamento.


Considere um plano sem atrito e determine o trabalho realizado pela força constantede 100 N quando aplicada a um bloco de madeira que se desloca 1.5 m na direção daforça.

Solução:t = F.dt = 100 . 1,5t = 150 J

Na figura o homem realiza um trabalho positivo no deslocamento (d) do caixote e aforça de atrito (fat) que o solo aplica no bloco realiza um trabalho negativo. Portanto, otrabalho é positivo quando a força favorece o deslocamento, e negativo quando a forçase opõe ao deslocamento.

1.2.1 Potência

Em problemas técnicos, considera-se muito importante a rapidez da realização deum determinado trabalho. Uma máquina será tanto mais eficiente quanto menor for otempo de realização do trabalho de sua força motora. Assim, podemos dizer que:

Potência é o trabalho desenvolvido num determinado tempo.

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tempotrabalho

tPm =

∆τ= onde:

Pm = potência médiat = trabalhoDt = variação de tempo

Unidades no Sistema Internacional

Watt (W) = joule / segundo, sendo múltiplo o (KW)

segundojoule

Watt =


Aplicando uma força de 100 N um homem gasta 3 segundos para deslocar umbloco de concreto a uma distância de 1.5 metro. Determine a potência média da forçamotora do homem.

w503

5,1.100td.F

Pm ==∆

=

Como a velocidade é igual à variação do espaço (que no caso é o deslocamento),sobre a variação do tempo, temos:

td

ve,td.F

tPm ∆

=∆

=∆τ=

Então, a potência pode também ser determinada pela fórmula:

v.FPm = onde:Pm = Potência média (W)F = Força (N)v = velocidade média m/s

Unidades especiais de potência:

CV (cavalo vapor): 1CV = 736 wattsHP ( horse power ): 1HP = 746 watts


Resolva o problema anterior utilizando a fórmula Pm = F.v

w505,0.100v.FP

s/m5,035,1

ts

v

m ===

==∆∆=

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1.3 Rendimento térmico

Da potência total (Pt) fornecida a um sistema, uma parte é aproveitada comopotência útil (Pu) e uma parte é dissipada ou perdida, geralmente sob a forma de calor.Assim, o rendimento do sistema é definido pela relação entre a potência útil e a potênciatotal, conforme a fórmula:

t

u

P

P=η onde:

h = rendimento do sistemaPu = potência útilPt = potência total

Na prática, o rendimento de qualquer máquina não pode chegar a 100%, pois semprehá perdas.


Qual o rendimento térmico de uma máquina cuja potência total equivale a 122 HP,sabendo que sua potência útil é de 61 HP?

5,012261

PtPu ===η

Para dar o rendimento em porcentagem basta multiplicar o resultado por 100. Assim,

h= 0,5 x 100h = 50%

Potência dissipada ou perda de potência

É a diferença entre a potência total e a potência útil, ou seja:

utd PPP −=


Um motor Diesel consome 540 KW em sua operação. Sabendo que 216 KW sãoperdidos por dissipação, qual a sua potência útil?

A potência total recebida pelo motor é Pt = 540 KW e a potência dissipada ou

perdida na operação é Pd = 216 KW; Logo, a potência efetivamente usada é:

Pu = P

t – P

d

Pu = 540 – 216

Pu = 324 KW

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1.4 Combustão

A combustão é uma reação química com desprendimento de luz e de calor. Paraque se processe essa reação, dois agentes químicos têm que estar presentes: ocombustível e o comburente. Além disso, é indispensável que a temperatura do combustívelcorresponda pelo menos à do seu ponto de ignição.

Combustível - é tudo aquilo que é capaz de entrar em combustão: óleo Diesel,gasolina, madeira, carvão, papel, pano, estopa, tinta, etc. Na nossa disciplina, a palavracombustível estará sempre associada a produtos derivados do petróleo como a gasolina,o óleo Diesel e o óleo pesado.

Comburente - é todo elemento que, associando-se quimicamente ao combustível,é capaz de fazê-lo entrar em combustão. O oxigênio, presente no ar atmosférico, é ocomburente mais facilmente encontrado na natureza. O ar atmosférico é constituído deaproximadamente 76% de Nitrogênio, 23% de oxigênio e 1% de outros gases. O Nitrogênioé, na realidade, um gás inerte, ou seja, um gás que não queima.

Ponto de ignição – é a temperatura mínima na qual o combustível desprendevapores capazes de se inflamarem e continuarem queimando mesmo quando se lhe retiraa fonte externa de calor. Cada combustível tem a sua própria temperatura de ignição. Atemperatura de ignição não deve ser confundida com o ponto de fulgor do combustível,que é a temperatura mínima na qual o combustível desprende vapores capazes de seinflamarem quando em contato com uma fonte externa de calor, mas uma vez retiradaessa fonte a combustão extingue-se.

A figura abaixo mostra claramente o que acabamos de expor.

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1.5 Máquinas de combustão

As máquinas de combustão são classificadas em duas categorias: as de combustãoexterna e as de combustão interna.

Máquina de combustão externa é aquela em que a queima do combustível ocorrefora dela ou, mais precisamente, numa caldeira onde o calor da combustão é utilizadopara produzir o vapor d’água que vai movimentar a máquina. Como exemplos podemoscitar a turbina a vapor mostrada de forma elementar na instalação da usina térmica doitem 1.1 e a antiga máquina alternativa a vapor mostrada na instalação da figura abaixo.

É bom lembrar que a primeira máquina alternativa de combustão externa foipatenteada pelo engenheiro James Watt no ano de 1769. Na realidade, as máquinasalternativas a vapor foram utilizadas por muito tempo na propulsão e nos sistemas auxiliaresdos navios, sendo também bastante utilizadas em locomotivas.

Repare que o vapor d’água produzido na caldeira era enviado para acionar a máquinade combustão externa principal que acionava o eixo propulsor do navio. Após acioná-la,ele era recolhido num condensador onde retornava ao estado líquido, sendo reenviado àcaldeira por meio da bomba de alimentação que também era acionada por uma máquinaalternativa a vapor.

Máquina de combustão interna é aquela em que a queima do combustível seprocessa no interior da própria máquina. Como exemplo podemos citar a turbina a gás, omotor a explosão e o motor Diesel.

Ciclo

A palavra ciclo pode ser definida como o conjunto de transformações que se sucedemna mesma ordem e se repete com lei periódica. No caso do motor térmico, pode sermelhor entendido como a evolução da massa gasosa no interior do cilindro, com variaçãode pressão, volume e temperatura.

Tanto o motor Otto, quanto o Diesel, funcionam segundo os ciclos de dois e de 4tempos.

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Ciclo operativo do motor Otto de 4 Tempos

Os motores de 4 tempos necessitam de duas voltas completas do eixo de manivelas(720o) para a realização de um ciclo; isso eqüivale a 4 cursos do êmbolo. A figura mostraas fases do ciclo que são:

a) aspiração;b) compressão;c) combustão e expansão; ed) descarga.

a) Aspiração - Com a válvula de aspiração abrindo e a de descarga fechada, oêmbolo desloca-se do seu PMS (ponto morto superior) para o PMI (ponto morto inferior),criando um vácuo no interior do cilindro, permitindo assim que uma mistura de ar + gasolina(ou ar + álcool) penetre no mesmo.

b) Compressão - Após o fechamento da válvula de aspiração, o êmbolo desloca-se do PMI para o PMS, comprimindo a mistura ar + combustível na câmara de combustão.O volume da carga fica então reduzido a uma fração do volume que havia no princípio docurso.

c) Combustão e expansão - Ainda no final da compressão, uma centelha elétricaé deflagrada pela vela no interior da câmara de combustão, dando início à queima damistura comprimida. A temperatura dos gases cresce rapidamente, aumentando assim apressão no interior da câmara e empurrando energicamente o êmbolo em direção ao seuPMI. É comum encontrarmos em algumas publicações o termo explosão ao invés decombustão, mas na verdade o que se pretende no caso é apenas dizer que no motor deexplosão a combustão no motor Otto ocorre com maior velocidade do que nos motoresDiesel.

d) Descarga - Pouco antes de o êmbolo atingir o seu PMI, abre-se a válvula dedescarga e os gases da combustão, que ainda estão a uma pressão considerável, começama sair espontaneamente do cilindro. Durante o retorno do êmbolo ao seu PMS, ele expulsao restante dos gases da combustão, encerrando o ciclo.

ca b d

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Ciclo operativo do motor Otto de 2 Tempos

Nos motores de 2 tempos o ciclo completo se realiza em apenas uma rotação doeixo de manivelas (360o), o que equivale a dois cursos do êmbolo. As fases do ciclo sãoas seguintes:

a) Admissão ou carga / compressão; eb) Combustão e expansão / descarga e lavagem.

a) Admissão ou carga / compressão – O êmbolo parte do PMI para o PMS,provocando uma queda de pressão no cárter. A primeira fração desse curso destina-seainda à lavagem e à carga do cilindro, enquanto a segunda corresponde à fase decompressão. Ao final desse curso, a borda inferior do êmbolo descobre a janela de entradada mistura no cárter, sendo que esta penetra no mesmo por causa do vácuo criado emdecorrência da subida do êmbolo para o PMS. Você viu que esse motor não possui válvulase sim janelas de admissão ( C ) e de descarga ( A ).

b) Combustão e expansão / descarga e lavagem – Estando o êmbolo bem próximodo PMS, uma centelha elétrica é deflagrada entre os eletrodos da vela de ignição e amistura se inflama dando origem a um aumento de pressão. Os gases em expansãoatuam sobre o êmbolo empurrando-o energicamente para baixo. A mistura ar + combustíveladmitida anteriormente no cárter é então comprimida pela parte inferior do êmbolo. Antesde chegar ao PMI, o êmbolo descobre a janela de admissão C, e a mistura comprimida nocárter passa para o interior do mesmo realizando a lavagem.

Percebeu que apenas uma rotação do eixo de manivelas, o motor de 2 temposrealiza todas as fases do motor de 4 tempos, e mais uma denominada “lavagem”?

1.5.1 Funcionamento dos motores do ciclo Diesel

A principal diferença entre o motor do ciclo Diesel e o do ciclo Otto consiste no fatode que, no Diesel, a inflamação do combustível não é feita por meio de uma centelhaelétrica e sim, pela elevada temperatura do ar submetido a uma forte compressão nocilindro.

a a b b

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Ciclo operativo do motor Diesel de 4 tempos

Atente para a figura e acompanhe a descrição das fases do ciclo que são:a) aspiração;b) compressão;c) combustão e expansão; ed) descarga ou escape.

a) Aspiração – Nesta primeira fase, com a válvula de aspiração abrindo o êmbolose desloca do seu ponto morto superior para o inferior, aspirando somente ar.

b) Compressão – Na fase de compressão o êmbolo se desloca do PMI para oPMS. Pouco depois do início desse curso, a válvula de aspiração fecha e o êmbolo começaa comprimir o ar na câmara. Devido à forte compressão, o ar sofre um grande aumento detemperatura.

c) Combustão e expansão – Pouco antes de o êmbolo atingir o seu PMS, ocombustível é injetado no interior da câmara de combustão, inflamando-se pela elevadatemperatura do ar comprimido. Da combustão resulta um aumento de pressão nos gases.A força expansiva desses gases empurra fortemente o êmbolo para baixo em direção aoseu PMI. É o chamado tempo de expansão, tempo útil ou de trabalho motor.

d) Descarga - Um pouco antes de o êmbolo atingir o PMI, a válvula de descargaabre e, por efeito da pressão nos gases , uma boa parte dele é evacuada. Finalmente,com o deslocamento do êmbolo do PMI para o PMS, os gases restantes são descarregadospara a atmosfera.

a b dc

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Ciclo operativo do motor Diesel de 2 Tempos

Nesse tipo de motor o ar é levemente comprimido antesde ser admitido no cilindro. Vários são os métodos utilizadospara elevar a pressão do ar de alimentação. Um deles émostrado na figura ao lado.

Trata-se de um compressor de lóbulos acionadomecanicamente pelo próprio motor. Mais tarde você conheceráum outro sistema muito mais usado para tal fim e que constade um turbocompressor acionado pelos próprios gases dedescarga do motor.

O ciclo de 2 tempos torna-se mais interessante para omotor Diesel do que para o Otto, já que nesse último alavagem é efetuada apenas com ar, o que significa economia de combustível. O motorpode possuir janelas de admissão e janelas de descarga, ou janelas de admissão e válvulade descarga na cabeça.

O ciclo operativo do motor de 2 tempos com janelas de admissão e válvula dedescarga na cabeça resume-se então no seguinte:

Ao se deslocar do PMI para o PMS, o êmbolo cobre as janelas de admissão e logoem seguida a válvula de descarga fecha, permitindo que o ar, admitido anteriormente nocilindro, seja comprimido. Um pouco antes do êmbolo atingir o PMS o combustível é injetadoe queimado na câmara de combustão. A força expansiva dos gases resultantes da queimaempurra energicamente o êmbolo para o PMI. Um pouco antes do êmbolo descobrir asjanelas de admissão, a válvula de descarga abre e uma boa parte dos gases da combustãoé descarregada. Assim que o êmbolo descobre as janelas de admissão, o ar fresco enviadopelo compressor é admitido no cilindro e expulsa o restante dos gases, efetuando emseguida a carga de ar para o novo ciclo, ao tempo em que fecha a válvula de descarga.

Vamos observar agora a figura abaixo e compreender o funcionamento do motorDiesel de 2 tempos com janelas de admissão e de descarga. Na verdade, existemmuitos deles funcionando por aí, embora a preferência atual seja pelos que utilizam janelasde admissão e válvulas de descarga na cabeça.

a db c

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Deslocando-se do PMI para o PMS, o êmbolo cobre primeiramente as janelas deadmissão (que são as mais baixas), interrompendo o suprimento de ar vindo do compressorde lóbulos para o cilindro. Entretanto, continua saindo ar pelas janelas de descarga queainda encontram-se abertas. Prosseguindo o seu caminho em direção ao PMS, o êmbolocobre as janelas de descarga, iniciando assim a fase de compressão. Em seu movimentopara cima o êmbolo comprime cada vez mais o ar, até que, próximo do PMS, o combustívelé injetado, inflamando-se por causa da elevada temperatura do ar comprimido. A forçaexpansiva dos gases empurra então o êmbolo para baixo.

Antes de chegar ao PMI, o êmbolo descobre as janelas de descarga e, em virtudeda considerável pressão ainda reinante nos gases, a maior parte é descarregada para oexterior.

Continuando o seu caminho para baixo, o êmbolo descobre as janelas de admissãopermitindo que o ar fresco, vindo do compressor, penetre no cilindro expulsando o restantedos gases (lavagem).

Utlização das máquinas de combustão Interna

No mundo de hoje as máquinas de combustão interna assumem uma posição degrande destaque. Os Motores Diesel, por exemplo, são muito empregados em ônibus,caminhões, tratores, usinas geradoras de eletricidade, navios, etc. Sem medo de errar,podemos dizer que o motor Diesel é o campeão em aplicações navais, seja em navios depequeno, seja de médio ou de grande porte. A figura mostra algumas aplicações do motorDiesel.

O motor Otto ou de explosão, por sua vez, é o campeão de aplicações na indústriaautomobilística, sendo muito empregado em automóveis e motocicletas. É tambémempregado na aviação, principalmente em pequenos aviões e planadores. Na indústrianaval o motor Otto tem seu emprego limitado a embarcações miúdas como alguns tiposde lanchas. A figura abaixo, mostra algumas aplicações do motor Otto.

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Além dos motores Diesel e Otto, outra máquina de combustão interna muitoimportante no mundo moderno é a turbina a gás. Utilizada na generalidade dos aviões demédio e de grande porte, a turbina a gás é também aplicada na propulsão de algunsnavios de guerra, onde o fator economia de combustível não é tão importante quanto avelocidade que o navio possa desenvolver.

1.5.2 Classificação das máquinas alternativas de combustão interna

Podemos classificar os motores alternativos de combustão interna levando em contauma série de fatores.; ciclo, número de tempos, disposição dos cilindros, número decilindros, rpm, processo de alimentaçao de ar, tipo de sistema de injeção, aplicação,potência, etc. Esta classificação poderá ser tanto mais extensa quanto maior for oconhecimento que você adquirir ao longo dos seus estudos e de sua experiênciaprofissional. Por enquanto trataremos o assunto de forma simplificada:

a) Quanto ao ciclo:• ciclo OTTO; e• ciclo DIESEL

b) Quanto ao número de tempos:• de 2 tempos; e• de 4 tempos.

c) Quanto à disposição dos cilindros:• em linha;• em “V” ;• de cilindros radiais;• de êmbolos opostos; e• de cilindros opostos.

Motores em linha – são aqueles em que os cilindros são dispostos verticalmentenuma mesma linha.

Motores em V – são constituídos por dois blocos de cilindros em linha dispostosentre si segundo um determinado ângulo ( 45, 60 ou 90o ).

Motores radiais – são aqueles em que os cilindros são dispostos radialmente aintervalos angulares iguais, em torno de um mesmo eixo de manivelas.

Motores de cilindros opostos – são constituídos por dois ou mais cilindrosdispostos em lados opostos a um mesmo eixo de manivelas sob um ângulo de 180o.

Motores de êmbolos opostos – caracterizam-se por possuir um só cilindro paracada dois êmbolos em oposição, sendo a câmara de combustão formada pelas faces dosdois êmbolos no final da compressão.

em linha em V radial cilindros opostos êmbolos opostos

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d) Quanto à rotação:• de baixa (até 350 rpm);• de média: (de 350 a 1000 rpm); e• de alta (de 1000 rpm em diante).

e) Quanto ao uso ou aplicação:• estacionários terrestres;• terrestres automotivos;• de aviação; e• marítimos.

f) Quanto ao número de cilindros:O número de cilindros é um dado importante naclassificação dos motores.Entretanto, não se adotam na prática expressões como,monocilíndrico, bicilindrico, tricilindrico, policilíndrico, etc.O comum mesmo é dizer: motorde 1 cilindro, motor de 2 cilindros, motor de 3 cilindros, e assim sucessivamente.

g) Quanto ao método de injeção de combustível:de injeção direta (o combustível éinjetado diretamente na câmara de combustão do motor) de injeção indireta. (o combustívelé injetado numa pré-câmara ou ante-câmara de combustão e depois a combustão sepropaga para a câmara principal)

h) Quanto ao combustível utilizado:• gasolina;• álcool;• óleo Diesel;• óleo pesado; e• gás.

i) Quanto ao método de alimentação de ar:• de aspiração natural; e• superalimentados.

1.5.3 Vantagens e desvantagens do motor Diesel sobre o Otto

Desde que foram inventados, há mais de um século, os motores Diesel e Ottosempre dividiram espaços no campo das aplicações. Naturalmente, cada um deles comsuas vantagens e desvantagens pode oferecer maior ou menor adequação a umdeterminado tipo de trabalho, levando-se em conta principalmente os fatores economia epraticidade.

As vantagens mais significativas do motor Diesel sobre o Otto são:• o motor Diesel queima combustível mais barato;• o combustível utilizado no Diesel é menos volátil e, portanto, oferece maior

segurança no transporte e no armazenamento;• o rendimento total do motor Diesel é maior, ultrapassando hoje os 40%;• menor número de peças;• não necessita de um sistema elétrico de ignição;• melhor adaptação e economia ao ciclo a dois tempos por fazer a lavagem apenas

com ar; e• maior durabilidade.

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As principais desvantagens são:• necessita de maior robustez porque trabalha com pressões mais elevadas;• seu sistema de combustível é mais complexo;• funcionamento mais ruidoso;• partida mais difícil;• maior número de peças; e• maior preço por unidade de potência.

De um modo geral podemos dizer que o motor Diesel é mais adequado às grandespotências potências ( ônibus, caminhões, grupos Diesel geradores de eletricidade e navios.O motor Otto, por sua vez, é mais adequado às pequenas potências ( automóveis,motocicletas, lanchas, planadores, etc )

Exercícios

I ) Escreva certo ou errado de acordo com as afirmativas:

1) ________________ O homem pode criar várias formas de energia.

2) ________________ A energia mecânica é igual à soma das energias potenciale cinética.

3) ________________ O princípio da conservação da energia foi estabelecido porThomas Edson.

4) ________________ Potência é o produto de uma força pelo deslocamento deum corpo.

5) _________________ A unidade de trabalho no Sistema Internacional de Medidasé o joule.

6) O rendimento térmico de uma máquina é igual ou maior que 100%.

7) _________________ A combustão é uma reação química com desprendimentode luz e de calor.

8) O ar atmosférico contém mais oxigênio do que nitrogênio.

9) ________________ A turbina a vapor é um exemplo de máquina de combustãoexterna.

10) ________________ Em um motor de 2 tempos o termo “lavagem” significa ainjeção de água no interior do cilindro.

II) Preencha as lacunas corretamente:

1) Nos motores de _______________ opostos há dois cilindros para cada êmbolo.

2) Quando o êmbolo de um motor de 4 tempos se desloca do PMI para o PMS, ouestá em fase de _______________ ou em fase de descarga.

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3) Um motor de cilindros em “V” possui duas ______________de cilindros formandoum ângulo de 45o , 60o ou 90o .

4) O óleo Diesel e a gasolina possuem energia ________________.

5) A energia que nos chega do sol é ________________.

6) O motor _____________ de dois tempos perde combustível durante a lavagem.

7) Nos motores de combustão interna o tempo de trabalho útil é o de ____________.

8) Os motores do ciclo _____________ são os mais utilizados na propulsão denavios mercantes.

9) O motor do ciclo Otto e a turbina a gás são exemplos de máquinas decombustão______________.

10) O motor _______________ necessita de uma centelha para inflamar a misturade ar e combustível.

III) Marque a única opção correta em cada questão:

1) A ordem correta das fases de um motor de 4 tempos é:a) descarga, lavagem, carga, admissão e expansãob) aspiração, compressão, descarga, expansão e combustãoc) compressão, combustão, descarga e expansão e lavagemd) aspiração, compressão, combustão e expansão e descarga

2) Relativamente ao eixo de manivelas, o motor de 2 tempos realiza um ciclo :a) a cada rotaçãob) a cada duas rotaçõesc) a cada três rotaçõesd) a cada quatro rotações

3) Um motor é considerado de média rotação quando desenvolve:a) menos de 200 rpmb) mais de 200 e menos de 350 rpmc) entre 350 rpm e 1000 rpme) acima de 1000 rpm

4) Nos motores de cilindros em “V o ângulo entre as duas bancadas de cilindros é:a) menor que 20o

b) maior que 44o e menor que 91o

c) igual a 25o

d) maior que 91o e menor que 150o

5) Quando o êmbolo do motor se move do PMI para o PMS ocorre:a) lavagem ou admissãob) admissão ou descargac) expansão ou admissãod) compressão ou descarga

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2 Motores empregados na propulsão de embarcações

2.1 Principais componentes do motor

Um motor Diesel é constituído por um grande número de peças fixas e móveis.Nesta unidade de ensino, você vai identificar esses componentes principais, conhecersuas particularidades e saber da finalidade de cada componente. Começaremos pelosprincipais componentes fixos que são: bloco, cabeçote e cárter.

Bloco - é a maior peça fixa do motor. É normalmenteconstruído com uma liga especial de ferro fundido.Normalmente os blocos dos motores contêm: os orifíciosdos cilindros e câmaras para água de resfriamento. O blocoé uma peça inteiriça nos motores de pequeno porte, sendoconstruído em duas ou mais seções nos motores de grandeporte. Nesse caso, as seções são ligadas por meio deparafusos.

Para evitar o desgaste do bloco, os cilindros recebem camisas do tipo seca oumolhada. Conforme o caso, essas camisas são introduzidas nos cilindros de maneira quea água de resfriamento entre em contato com elas ou não. A figura abaixo dá uma idéia doque acabamos de explicar.

O bloco é normalmente construído com uma liga especialde ferro fundido e possui recessos para a instalação do eixo demanivelas.

a b dc

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Cabeçote - Também chamado cabeçaou culatra, é a peça que fecha o cilindro e que,juntamente com a face superior do êmbolo formaa câmara de combustão. O cabeçote é fixadoao bloco por meio de parafusos, colocando-seentre os dois uma junta que nos motores depequeno porte é feita de e material metálico naspartes mais sujeitas a pressão.

Nos motores de pequeno porte éconstruido em uma ou duas seções, sendo quenos de médio e grande porte é individual, ou seja,um para cada cilindro. No cabeçote sãoinstaladas as válvulas de aspiração e / oudescarga, os balancins, e os injetores decombustível, etc. Assim como o bloco decilindros, os cabeçotes dos motores possuemespaços ocos para a circulação da água deresfriamento.

Cárter - É um depósito com a forma aproximada de uma banheira e destinado aarmazenar o óleo lubrificante do motor. É aparafusado à parte inferior do bloco, mediantea inserção de uma junta de material macio como cortiça, papelão, etc. Nos motores depequeno porte é normalmente construído com uma liga de alumínio sendo que nos demédio e grande porte costumam ser de aço fundido ou forjado.

Os principais componentes móveis de um motor de pequeno porte são: êmbolo oupistão, conectora ou biela e eixo de manivelas ou virabrequim e o volante.

Êmbolo - é a peça do motor que se desloca alternativamente no interior do cilindro,recebendo diretamente o impulso dos gases da combustão. É durante o seu movimentoalternado que se verifica a transformação da energia térmica da queima do combustívelem energia mecânica transmitida ao eixo de manivelas pela conectora. Os êmbolos dosmotores de pequeno porte são normalmente inteiriços e confeccionados com uma liga dealumínio e silício. Nos de grande porte a coroa é construída separadamente em açofundido, e parafusada ao restante do corpo do êmbolo. Observe na figura que na suaparte mais alta ( coroa ), estão situadas as canaletas ( escatéis ), que servem para alojaros anéis de segmento de compressão e de raspa de óleo.. Na parte intermediária,

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denominada corpo, fica o alojamento do pino do êmbolo;a parte que fica abaixo do corpo chama-se saia. A figuramostra um êmbolo de um motor Diesel de 4 temposcom cabeça (1), anéis de compressão (2), anel raspa(3), pino (4), trava ou retém (5) e saia (6).

Os anéis de segmento garantem a vedaçãodos gases entre o êmbolo e as paredes do cilindro,permitindo também o escoamento de parte do calor doêmbolo para as mesmas. Os anéis raspadores de óleo espalham o lubrificante pelas paredesdo cilindro, removendo o excesso. Nos motores de pequeno e de médio porte o êmboloarticula diretamente em uma das extremidades da conectora, por meio do pino do êmbolo.

O pino do êmbolo precisa ser bastante resistente, para suportar os impactos quesofre, principalmente ao transmitir a força dos gases da combustão sobre o êmbolo parao eixo de manivelas, através da conectora. É comum sua fabricação em aço ao cromocementado. Depois de sua instalação no êmbolo, ele não se desloca axialmente porcausa da ação das travas ou reténs do pino.

Nos motores de grande porte o êmbolo não se liga diretamente à biela e sim a umahaste. Pela sua outra extremidade, essa haste do êmbolo é fixada a uma cruzeta. É nopino dessa cruzerta que articula o pé da conectora, como mostra a figura que é um modeloda Gotaverkens.

A cruzeta trabalha deslizando em duas peças guias fixadas à estrutura do motordenominadas paralelos da cruzeta. Essas peças garantem o movimento da haste doêmbolo sem sair da linha de centro do cilindro. Portanto, a haste do êmbolo não semovimenta com obliquidade como faz a conectora.

Conectora ou Biela - é a peça do motor cuja função é transmitir o movimento doêmbolo ao eixo de manivelas, imprimindo-lhe um movimento rotativo. É normalmenteconstruída de aço forjado.

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Costuma-se dividir a conectora em três partes : pé, corpo e cabeça. O pé daconectora é a parte onde é instalado o mancal tipo bucha, destinado a receber o pino doêmbolo; o corpo vem logo em seguida, e a cabeça é a parte onde fica o mancal bi-partidoque articula no eixo de manivelas. A figura mostra uma conectora instalada em um êmbolo.

O mancal do pé da conectora é inteiriço, sendo a bucha confeccionada com açorevestido com chumbo. O mancal da cabeça é formado por duas metades semi-circulares,denominadas casquilhos, que são revestidas com material antifricção nas partes queficam em contato com o eixo de manivelas. A figura mostra as diferentes camadasaumentadas por uma lupa.

1. casquilho2. corpo de aço3. liga de bronze e chumbo4. chumbo5. estanho

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Eixo de manivelas - é a peça encarregada de transformar, com o auxílio daconectora, o movimento alternado do êmbolo em rotativo. Sua construção requer técnicaapurada, sendo forjado, usinado, e balanceado tanto estática quanto dinâmicamente. É ocomponente de maior comprimento do motor.

O eixo de manivelas, também conhecido como virabrequim, ou árvore de manivelas,é o elemento que transmite a potência do motor ao seu utilizador. É normalmente forjadoem liga de aço, sendo o componente móvel de maior custo do motor.

O eixo de manivelas trabalha nos mancais fixos, os quais são dotados de casquilhossubstituíveis, construídos da mesma forma que os do mancal móvel da cabeça da conectoraque acabamos de estudar. Esses casquilhos, também chamados de bronzinas, sãolubrificados sob pressão. A figura mostra um eixo de manivelas e a nomenclatura de suaspartes.

Conforme indicado na figura abaixo, as partes do eixo de manivelas são:

1) engrenagem ou pinhão - instalada na extremidade do eixo, destina-se a transmitirmovimento ao eixo de cames, normalmente por meio de um trem de engrenagens;

2) contrapesos - prolongamentos dos braços de manivela que servem para darsuavidade;

3) braços de manivela ou cambotas - partes do eixo que ligam os pinos fixos emóveis;

4) munhões - partes do eixo que trabalham nos mancais fixos;

5) canais de lubrificação - canais abertos no eixo para permitir o fluxo doóleolubrificante dos mancais fixos para os móveis;

6) curvas de reforço - partes curvas nas junções dos munhões e moentes com ascambotas;

7) moentes- partes do eixo onde articulas os mancais das cabeças das conectoras; e

8) flange - extreminade em forma de disco onde é fixado o volante.

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Volante - é um disco de grande peso, normalmente fixado a uma das extremidadesdo eixo de manivelas. Sua finalidade é armazenar uma parte da energia mecânica produzidano motor durante o tempo de trabalho útil ( expansão ), para vencer a resistência dostempos não motrizes, principalmente o de compressão. É normalmente uma peça inteiriçanos motores pequenos, podendo ser construído em duas metades nos de grande porte. Asua fixação ao eixo de manivelas é feita por meio de chaveta e parafuso (s). O volantepode possuir ou não uma coroa dentada denominada cremalheira do volante. Nos motoresde pequeno porte a cremalheira serve para permitir o engraze do pinhão de um motor dearranque, e nos motores de grande porte serve para o engraze do pinhão do mecanismoda catraca, que é um dispositivo acionado por motor elétrico utilizado para girar lentamenteo MCP ( motor de combustão principal ), nos casos de inspeção, regulagem ou reparos nomesmo. A figura abaixo ilustra o que explicamos.

Mecanismo de distribuição - Além dos componentes já estudados aqui, há outrosde grande importância para o motor e que fazem parte do chamado mecanismo dedistribuição.

A finalidade do mecanismo de distribuição é fazer com que cada fase do ciclo defuncionamento do motor ocorra rigorosamente no seu devido tempo. Por exemplo, se omotor estiver realizando a fase de compressão, é claro que tanto a válvula de admissãoquanto a de descarga devem estar fechadas. Da mesma maneira, no instante da injeçãodo combustível no cilindro, as referidas válvulas não podem estar abertas pois, se assimacontecesse, o combustível não poderia inflamar. Esses exemplos, apesar de grosseiros,servem para você entender, de imediato, que as peças que fazem parte do mecanismo dedistribuição do motor devem trabalhar de forma sincronizada, e que qualquer desvio nessasincronização pode fazer com que o motor trabalhe mal, ou nem sequer consiga funcionar.Quando isso acontece dizemos que o motor está “fora de ponto”.

A princípio, você poderia pensar que, no caso dos motores Diesel, o conceito dedistribuição envolve apenas a abertura e o fechamento das válvulas de aspiração edescarga e a injeção do combustível. Na realidade, o conceito de distribuição torna-semuito mais amplo quando se trata, por exemplo, de um motor marítimo de grande porteque, além de ser reversível (gira nos dois sentidos), tem arranque a ar comprimido. Essasparticularidades, entretanto, serão estudadas mais adiante.

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Por agora vamos fazer um estudo básico da distribuição, atentando para o arranjosimplificado da figura abaixo.

1. pistão ou êmbolo2. biela ou conectora3. eixo de manivelas ou virabrequim4. engrenagem do eixo de manivelas5. eixo de comando de válvulas6. engrenagem do eixo de comando

7. tuchos8. varetas9. eixo dos balancins10. balancins11. válvulas de admissão e descarga

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A uma simples olhada, você percebe que se trata do mecanismo de um motor de 4tempos, uma vez que existe uma válvula de admissão e uma válvula de descarga (11) nacabeça do cilindro. Além do mais, a engrenagem (4) do eixo de manivelas (3), tem ametade do número de dentes da engrenagem (6) do eixo de cames (5). Repare que ascames do mesmo eixo transmitem movimento aos tuchos (7), que por sua vez transmitemmovimento às hastes ou varetas (8). Estas hastes acionam os balancins (10), para abriras válvulas de aspiração e de descarga (11), cada uma no seu devido tempo. Repare queos balancins articulam no eixo 9, o qual é fixado num suporte que não aparece na figura,mas poderá ser visto mais adiante.

Vejamos agora algumas particularidades dos componentes na figura abaixo:

Engrenagem ou pinhão do eixo de manivelas – é fixada na extremidade do eixode manivelas (3) , com a finalidade de transmitir o movimento de rotação do mesmo aoeixo de cames (5), por meio da sua engrenagem (4).

Engrenagem ou pinhão do eixo de cames – é fixada na extremidade do eixo decames (5), com a finalidade de receber o movimento rotativo do eixo de manivelas (3), pormeio da engrenagem (6), e transmiti-lo ao eixo de cames propriamente dito. Nos motoresde 4 tempos, possui o dobro do número de dentes da engrenagem do eixo de manivelas.Já no caso dos motores de 2 tempos, possui o mesmo número de dentes da engrenagemdo referido eixo.

Eixo de cames - é uma peça dotada de cames ( excêntricos ), com a finalidade deacionar as válvulas de aspiração e de descarga do motor por meio do tucho (7), da vareta(8) e do balancim (10). Mais tarde, veremos que esse eixo pode possuir outra came,normalmente posicionada entre as duas da figura, com o propósito de acionar a bombainjetora individual de cada cilindro, como ocorre nos motores de médio e de grande porte.

Tuchos - são peças que trabalham em contato com as cames, transmitindo omovimento das mesmas às varetas (8). Nos motores de médio e de grande porte, costumampossuir rodetes para reduzir o atrito com a came.

Varetas - é a peça que trabalha com uma de suas extremidades em contato com otucho e a outra em contato com uma das extremidades do balancim. A vareta transmite aobalancim o movimento alternado produzido pela came, devido ao seu formato excêntrico.

Balacim - é uma peça que, articulando no eixo (9), fixo ao seu suporte, recebe omovimento da vareta e o transfere à válvula de admissão ou de descarga. O balancimpossui em uma de suas extremidades um parafuso com porca para permitir o ajuste dafolga entre a sua outra extremidade e o topo da haste da válvula, quando a mesma encontra-se totalmente fechada. Essa folga visa prevenir a válvula contra os efeitos da dilataçãotérmica causada pelo calor dos gases da combustão. Se não houvesse essa folga, adilatação linear da sua haste não deixaria que ela fechasse completamente, chegando“inclusive” a impedir o funcionamento do motor por falta de compressão suficiente.

Valvula de admissão - é a peça que serve de porta de entrada do ar (no cilindro domotor Diesel), ou da mistura ar+combustível (no cilindro do motor Otto). Para permitir umbom enchimento do cilindro, normalmente ela se apresenta com o diâmetro externo doseu disco maior do que o da válvula de descarga. A sua haste trabalha dentro de umaguia, geralmente substituível.

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Válvula de descarga - é a peça que serve de porta de saída dos gases dacombustão do interior do cilindro do motor. A exemplo da válvula de admissão, é construídaem aço especial e sua haste trabalha em uma guia, normalmente substituível. Apresentanormalmente um disco com diâmetro externo menor do que o da válvula de admissão.Isso é possível porque a velocidade de escoamento dos gases da combustão atravésdela é relativamente grande, devido à razoável pressão ainda existente nos mesmos porocasião da sua abertura. Estando mais sujeita ao calor dos gases da combustão do que aválvula de admissão, a folga entre o topo de sua haste e a extremidade do balancim, énormalmente maior do que a da válvula de admissão.

Entenda agora que, quando qualquer uma das válvulas está fechada, o seurespectivo tucho está trabalhando na parte do círculo base que gerou a came. Quando elaestá em processo de abertura ou fechamento, é sinal de que a parte excêntrica da cameé que está atuando nos tuchos. Algo importante a considerar no funcionamento de ambasas válvulas, é que cada uma delas, no seu devido tempo, é aberta pela ação do balancima partir do movimento da came; já o fechamento é feito pela ação de sua(s) mola(s),enquanto vai cessando a ação do balancim sobre o topo da sua haste. A figura abaixomostra alguns dos componentes do mecanismo da distribuição de um motor Perkins.

1. eixo de cames2. pinhão3. tuchos4. varetas5. balancins6. eixo dos balancins7. suporte do eixo dos balancins

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Tipos de transmissão

Você já viu que a transmissão do movimento do eixo de manivelas ao eixo decames pode ser feita por engrenagens. Agora você precisa saber que, além da transmissãopor engrenagens, existem ainda a transmissão por correia dentada (a), a transmissão porcorrente (b) e a transmissão mista (c). A transmissão por correia é particularmente utilizadaem motores de pequeno porte, como os de automóveis. Veja na figura os três tipos detransmissão de que tratamos.

É importante saber que existem marcas de referência nas engrenagens ou pinhõesdo mecanismo de transmissão. Durante a montagem do motor essas marcas devem serrigorosamente observadas, para que o motor não fique “fora de ponto”, podendo funcionarmuito mal ou, algumas vezes, nem sequer entrar em funcionamento.

Você também precisa saber que, dificilmente aparecem apenas duas engrenagensou pinhões no mecanismo de distribuição. É comum aparecerem os chamados trens deengrenagens (mais de duas), como mostrado nas transmissões por engrenagens e porcorrente. Observe também as marcas de referência para a montagem correta dos pinhões.

2.2 Sintomas de mau funcionamento dos motores

Um condutor de motores Diesel experiente é capaz de perceber, com relativafacilidade, a maioria dos sintomas de anormalidades no funcionamento do motor. Essaexperiência, é claro, só se adquire com freqüentes leituras dos manuais de instrução eanos de serviço na condução e manutenção dessas máquinas. A lista de defeitos énormalmente muito extensa, e não é nosso propósito tornar este módulo muito volumoso.

a b c

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Entretanto, apresentaremos aqui alguns sintomas e suas causas, lembrando que todosos manuais de motores trazem uma ampla relação dos mesmos. Faz parte das normas dacondução a leitura regular desses manuais.

Ruídos anormais em marcha lenta

Causas:a) Deficiências nas válvulas de admissão e/ou descarga, devidas a: guia de válvula

folgada, mola de válvula partida, guia do tucho folgada, ou regulagem excessivada folga.

b) Dentes das engrenagens de distribuição partidos, ou chavetas aliviadas.

Batidas fortes em marcha lenta

Causas:a) Mancais fixos ou móveis muito gastosb) Pino do êmbolo ou alojamento no êmbolo muito gasto.c) Mancais do eixo de cames ou de algum eixo auxiliar gastos radial ou axialmente.d) Mancais dos balancins gastos.e) Dentes de engrenagens de transmissão partidos.f) Êmbolo com folga exagerada, deformado ou partido.g) Pino do êmbolo aliviado

Detonação em um ou mais cilindros

Causas:a) Má combustão devida a: combustível com número de cetano muito baixo, orifícios

das válvulas de injeção parcialmente obstruídos, falta de estanqueidade na válvulade injeção, devida à má vedação da válvula de agulha.

b) Câmara de combustão com resíduos carbonosos devido a: filtro de ar obstruído,impurezas no combustível, má pulverização, carbonização do óleo de lubrificação,formação de gotas nos orifícios do pulverizador.

c) Motor em sobrecarga devido a: regulador atuando inadequadamente ou avançoexagerado do ponto de injeção.

Fumaça azul na descarga

Causas:a) Queima de óleo lubrificante devida ao nível de óleo no cárter muito alto.b) Nível de óleo no filtro de ar muito alto.c) Tela de aspiração do ar de lavagem suja.

Fumaça branca na descarga

Causas:a) filtro de combustível sujo.b) Ar ou água no sistema de combustível.c) Água na câmara de combustão.d) Água na tubulação de descarga ou silencioso.e) Pulverização deficiente do óleo combustível

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Fumaça negra na descarga

Causas:a) Carga excessiva.b) Baixa compressãoc) Injetor de combustível pulverizando mal.d) Injeção atrasada.e) Bomba injetora mal regulada.f) Filtro de ar sujo.g) Turboalimentador deficiente.

AtençãoPara facilitar a consulta e reduzir o número de páginas do manual, alguns fabricantes

apresentam sua lista de problemas e correções de forma compactada, como mostradoabaixo, na lista extraída do manual de oficina dos motores Agrale modelos M73-80,85,90,93,790 e V22.

Diagnóstico de falhas

Sintomas:

a) baixa rotação de partidab) motor não pegac) partida difícild) palta de combustãoe) consumo excessivo de combustívelf) fumaça preta no escapeg) fumaça branca no escape (azul)h) pressão do Óleo baixai) batidasj) funcionamento irregulark) vibraçãol) pressão do Óleo altam) superaquecimenton) pressão interna excessivao) compressão baixap) paradas, etc.q) motor disparar) falta de potência

Defeitos:

1. bateria com carga insuficiente2. conexões elétricas mal-feitas ou soltas3. motor de partida defeituoso4. óleo lubrificante de viscosidade incorreta5. baixa rotação de partida6. tanque de combustível vazio7. puxar o BAP8. tubo de retorno de combustível entupido

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9. bomba alimentadora defeituosa10. filtro de combustível bloqueado11. filtro de ar muito sujo12.ar no sistema de combustível13. bomba injetora defeituosa14. injetores defeituosos15. distribuição de peças incorretas16. compressão baixa17. respiro do tanque bloqueado18. combustível de tipo ou grau incorreto19. bomba injetora mal montada20. tubo de escape bloqueado21. vazamento pela junta do cabeçote22. superaquecimento23. funcionamento frio24. folga de válvulas incorretas25. válvulas presas26. tubos de injeção incorretos27. camisas gastas28. válvulas sedes picadas29. anéis de segmento quebrados ou presos30. hastes das válvulas e guias gastas31. filtro de ar abastecido com Óleo de incorreta ou acima do nível32. mancais gastos ou danificados33. quantidade insuficiente de Óleo no cárter34. bomba do Óleo com desgaste excessivo35. válvula de alívio engripada aberta36. válvula de alívio engripada fechada37. mola da válvula de alívio quebrada38. tubulação de sucção defeituosa ou entupida39. filtro de ar bloqueado40. engripamento ou quebra do êmbolo41. altura incorreta da câmara de combustão42. suporte do motor ou coxins defeituosos43. carcaça do volante ou volante desalinhados ou desbalanceado44. restrição na passagem de ar45. obstrução da área de entrada do ar46. tubo de respiro47. tela do cárter bloqueada48. mola de válvulas quebrada49. curso útil desregulado50. motor trabalhou com sobrecarga.

Causas prováveis:

a) 1, 2, 3, 4b) 5, 6, 8, 9,10,12,13, 14,15,16,18, 27, 28, 29.c) 5,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18, 20, 25, 27, 28, 29.d) 8, 9,10,12,13,14,15,16, 21, 22,24, 25, 26, 28.e) 11,13,14,15,16,18, 20, 21, 24, 25,27, 28, 29, 49.f) 11,13,14,15,16,18, 20, 21, 23, 24,25, 27, 28, 29, 49.

36

g) 4,15,16, 21, 23, 27, 29, 30, 31, 40.h) 4, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 47.iI) 9,14,15,18, 22, 24, 25, 27, 29, 31,32, 40, 41, 48.j) 8, 9,10,11,12,13,14,16,17, 22,24, 25, 26, 29, 31, 40, 48.k) 13,14,16, 21, 22, 25, 26, 29, 40, 42, 43.l) 4, 36.m) 11,13,14,15, 20, 21, 40, 44, 45, 50.n) 21, 27, 29, 30, 40, 46.o) 11,15, 21, 24, 25, 27, 28, 29, 30, 41, 48.p) 10,11,12.q) 31.r) 8, 9,10,11,12,13, 14,15,16,17,18 20.21.22.23.27.28.29.

2.3 Providências básicas para colocar o motor em funcionamento

Sabemos que cada motor tem suas particularidades, mas certamente as providênciasaqui recomendadas para a partida aplicam-se à maioria das instalações marítimas depequeno porte:

A preparação da máquina deve ser feita com bastante antecedência, principalmentequando se trata de um motor que esteve parado por muito tempo.

As providências tomadas antes da partida são as seguintes:

a) verificar se existe a bordo quantidades suficientes de óleo combustível, óleolubrificante e água potável para a viagem. Deve ser considerada uma quantidade de reservapara casos de emergência como, mau tempo, derrames inesperados, prestação de socorrono mar; etc.

b) verificar os níveis de óleo lubrificante no cárter, nos mancais de escora e nos desustentação do eixo propulsor e completá-los se necessário;

c) encher o tanque de serviço do motor com óleo combustível;

d) folgar um pouco o engaxetamento da bucha do eixo propulsor;

e) verificar a carga da bateria do motor elétrico de partida e carregá-la se houvernecessidade.

f) abrir a válvula de fundo, as intermediárias e a de descarga no costado,pertencentes ao sistema de resfriamento do motor;

g) se possível, fazer uma pré-lubrificação no motor;

h) limpar ralos e filtros;

i) limpar os filtros de óleo combustível e óleo lubrificante;

j) expurgar o ar das bombas, se necessário;

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k) girar o eixo de manivelas do motor por meio de uma alavanca para verificar seele pode girar livremente. Se for constatada alguma dificuldade, a causa deve ser eliminada.

Após essas providências poderá ser dada a partida. Com o motor em funcionamento,o condutor deverá fazer observações periódicas, anotando tudo que for interessante.

De hora em hora, o condutor deverá registrar no caderno de anotações os valoresde pressão e temperatura das variáveis dos sistemas e a ocorrência de eventuaisvazamentos e outras informações que possam indicar o estado de funcionamento domotor. Além disso, devem ser registrados todos os serviços de manutenção que foremsendo realizados na instalação de máquinas.

Exercícios

Marque a única alternativa correta em cada questão:

1) São ambos componentes fixos do motor:a) bloco e cabeçoteb) bloco e eixo de manivelasc) cabeçote e conectorad) eixo de cames e cabeçote

2) É a peça do motor de 4 tempos onde são instaladas as válvulas de admissão ede descarga e o injetor de combustível:

a) blocob) cárterc) cabeçoted) coletor de descarga

3) Serve para armazenar o óleo lubrificante do motor:a) tanque de sobrasb) tanque de expansãoc) bloco de cilindrosd) cárter

4) Os anéis de segmento são instalados no:a) cárterb) blococ) êmbolod) eixo de cames

5) A conectora divide-se em:a) cabeça, corpo e membrosb) pé, corpo e cabeçac) coroa, corpo e péd) corpo, cabeça e saia

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6) Nos motores de pequeno porte a conectora articula no:a) pino do êmbolob) pino da cruzetac) eixo do balancimd) eixo de cames

7) Os casquilhos dos mancais fixos e móveis são também denominados de:a) capasb) coberturasc) membranasd) bronzinas

8) Faz parte do eixo de manivelas:a) canais de óleo combustívelb) cremalheirac) cambotad) volante

9) É a parte do eixo de manivelas que transmite o seu movimento ao eixo de camescom ou sem auxílio de uma engrenagem intermediária:

a) flangeb) moentec) pinhãod) cambota

10) É um disco pesado que armazena parte da energia do tempo de expansão:a) volanteb) eixo de camesc) balancimd) válvula de descarga

11) Tem por finalidade fazer com que as fases do ciclo do motor ocorram no seudevido tempo:

a) regulador de velocidadeb) mecanismo de distribuiçãoc) dispositivo de sobrevelocidaded) conjunto dos balancins

12) Se o pinhão do eixo de manivelas de um motor de 4 tempos possui 22 dentes,o do eixo de cames possui:

a) 22b) 44c) 88d) 176

13) É uma causa de batida forte em marcha lenta:a) mancais fixos com pouca folgab) injetor pulverizando malc) pino do êmbolo aliviadod) obstrução no filtro de óleo lubrificante

39MAQMAQ

14) Fumaça branca na descarga pode ser causada por:a) água na câmara de combustãob) nível de óleo combustível alto no tanquec) motor em sobrecargad) válvula de admissão presa

15) Fumaça negra na descarga pode ter como causa:a) baixa pressão da água de resfriamentob) nível alto de lubrificante no cárterc) água no óleo combustíveld) baixa compressão nos cilindros

II – Responda as seguintes perguntas:

1) Em qual peça móvel do motor é fixado o volante?

2) Quais são os três tipos de transmissão utilizados no mecanismo de transmissãodos motores de combustão?

3) Quantos giros completos efetua o eixo de cames de um motor de dois tempospara realizar 50 ciclos completos em cada um dos seus cilindros?

4) Quais são os tipos de camisas utilizadas nos cilindros dos motores?

5) Qual a peça fixa mais pesada e mais volumosa do motor?

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3 Sistemas dos motores propulsão

Nas unidades anteriores você adquiriu importantes conhecimentos sobre os motoresDiesel. Entretanto, ainda há muito que aprender, certo? Você precisa saber, por exemplo,que um motor não pode funcionar, e continuar funcionando por muito tempo sem a ajudados seus. Entre os sistemas do motor encontram-se: o de lubrificação, o de resfriamento,o de combustível, o de alimentação de ar, o de partida e o de descarga de gases,. Nãovamos nos preocupar ainda com a definição de todos esses sistemas, porque cada umdeles será estudado no momento apropriado.

3.1 Sistema de lubrificação

Os motores térmicos, e em particular os Diesel apresentam, pela sua próprianatureza, problemas de lubrificação difíceis de serem equacionados, levando-se em contaos seguintes fatores:

a) motor desenvolve elevadas temperaturas durante a combustão.b) as pressões exercidas pelo ar comprimido no final da compressão são muito

elevadas.c) não há como evitar-se a formação de fuligem e outras matérias carbonáceas

oriundas da combustão.d) o motor consome combustíveis com teores de enxofre relativamente superiores

aos utilizados nos motores de explosão.

Por causa desses problemas, os engenheiros especializados em lubrificação semprese preocuparam com a obtenção de lubrificantes com propriedades adequadas a cadatipo de aplicação.

Um motor marítimo de grande porte, por exemplo, utiliza vários tipos de óleoslubrificantes, podendo ser um armazenado no poceto para o sistema de lubrificaçãoprincipal, um para o eixo de cames, outro para as camisas dos cilindros, um para oturbocompressor, outro para o regulador de velocidade, etc. É claro que isso aconteceporque procura-se obter os melhores resultados possíveis utilizando-se lubrificantes compropriedades específicas para cada tipo de trabalho.

Finalidade do sistema de lubrificação

A principal finalidade do sistema de lubrificação do motor é reduzir o atrito entre aspeças que trabalham com movimento relativo. Isto é conseguido mediante oestabelecimento de um fluxo contínuo de lubrificante entre essas peças. Ocorre, entretanto,que além de desempenhar sua função principal, o lubrificante acaba realizando funçõessecundárias de particular importância para o motor.

Entre as funções secundárias desempenhadas pelo lubrificante do motor Dieseldestacamos:

a) resfriamentob) vedaçãoc) limpezad) amortecimento de choquese) proteção contra ataques químicos.

41MAQMAQ

a) O resfriamento ocorre porque, enquanto lubrifica, o óleo absorve parte do calorgerado pelo atrito entre as peças do motor e o transfere para o exterior em um trocador decalor denominado resfriador de óleo lubrificante. Por outro lado, em alguns motores degrande porte uma ramificação do sistema de lubrificação é utilizada para circular o óleonos espaços ocos existentes nas coroas dos êmbolos, com o propósito de remover dosmesmos o excesso de calor oriundo da combustão. Isto é feito com o auxílio de tubostelescópicos, que serão estudados num outro momento por entendermos que o assuntotem mais afinidade com o sistema de resfriamento do motor.

b) No que diz respeito à vedação, a película de óleo lubrificante entre os anéis desegmento e as paredes dos cilindros intensificam a vedação do ar e dos gases,principalmente nas fases de compressão, combustão e expansão, nas quais a pressão nointerior do cilindro é bastante elevada.

c) Com relação à limpeza, o lubrificante circulando no sistema deve ser capaz dedesagregar e arrastar consigo as impurezas que se formam no mesmo, principalmente asoriundas dos resíduos da combustão. Essa limpeza deve-se a uma propriedade do óleodenominada detergência, que é da maior importância, pois as impurezas podem obstruirparcial ou totalmente, tubos, galerias e orifícios de passagem do lubrificante.

d) A função de amortecer choques deve-se ao fato de que a película de óleo emdeterminados mancais, como por exemplo o da conectora, sofre cargas muito elevadas,principalmente no instante da combustão. O lubrificante deverá, por suas propriedades deresistência de película, suportar esses aumentos de carga e de pressão, de maneira aimpedir o contato metálico entre as telhas dos mancais e o eixo.

e) A película de óleo lubrificante deve ainda proteger contra os ataques químicostodas as superfícies com as quais entra em contato.

Composição básica do sistema de lubrificação

O sistema de lubrificação do motor Diesel é constituído basicamente pelos seguinteselementos:

a) reservatório de óleo lubrificanteb) raloc) bombad) filtroe) resfriador

a) O reservatório de óleo lubrificante pode ser o cárter que você conheceu naunidade anterior, ou um tanque abaixo do mesmo e com ele comunicado, denominadopoceto. Naturalmente, quando há poceto na instalação o cárter é do tipo seco. É o casotípico dos motores Diesel de grande porte. Não havendo poceto, o cárter é do tipo alagadoou úmido, como é o caso dos motores de pequeno porte.

b) O ralo é um protetor de chapa multiperfurada instalado na extremidade do tubode sucção da bomba, com o propósito de impedir que corpos estranhos como trapo, estopae outros, por vezes esquecidos nos reservatórios após uma limpeza, penetrem no corpoda mesma, comprometendo o seu funcionamento.

42

c) A bomba do sistema tem por finalidade manter o lubrificante sob pressão circulandono sistema. Ela aspira o óleo do cárter ou do poceto (a) através de um ralo (b) e o enviaaos pontos do motor onde a lubrificação se faz necessária. Pode ser acionada pelo própriomotor, como no caso do de pequeno porte, ou por motor elétrico, quando se trata demotores de médio e de grande porte. É daí que vem a idéia de bombas dependentes eindependentes do funcionamento do motor.

O tipo de bomba mais empregado nos sistemas delubrificação forçada é o de engrenagens mostrado na figura.Nesse tipo, o líquido é conduzido entre os dentes dasengrenagens e a carcaça da bomba. No caso da figura, aengrenagem de cima gira no sentido anti-horário e a de baixogira no sentido horário. Uma dessas engrenagens recebe omovimento do seu acionador (engrenagem acionada), fazendogirar a outra em sentido contrário (engrenagem conduzida).

A bomba dispõe de uma válvula reguladora de pressãoque permite manter constante a pressão do óleo no sistema. Em caso de elevaçãoexcessiva da pressão, a válvula abre, comunicando a descarga com a admissão da bombaou com o cárter e mantendo a pressão desejada no sistema. A figuras A e B mostramclaramente como isso ocorre.

d) O filtro de óleo lubrificante tem por finalidade reter as impurezas sólidas menores queconseguem passar pelo ralo, garantindo o fornecimento de uma película de óleo isenta deimpurezas entre as peças a lubrificar. O filtro de O.L. é do tipo descartável nos motores depequeno porte, devendo ser substituído após determinado tempo de funcionamento previstono manual do fabricante, ou sempre que se suspeitar que o mesmo encontra-se incapacitadode realizar satisfatoriamente a sua função.

b c

e

acárter

43MAQMAQ

A figura mostra um tipo de filtro utilizado em motores de pequeno porte.

É muito comum encontrarmos nos filtros dos motores de pequeno porte uma válvulade alívio que permite ao lubrificante passar por fora do elemento filtrante, sempre que apressão excede a um determinado valor. Isso acontece quando o fluido está muito viscoso(por causa do frio), ou quando o elemento do filtro encontra-se muito sujo. Assim, a válvulade alívio atua como uma proteção para o motor, pois evita uma queda de pressão nosistema provocada pela redução do fluxo de óleo. Com pouco lubrificante, o atrito entreas peças aumenta, a temperatura sobe, o lubrificante superaquece, a viscosidade caiexcessivamente e o material das peças funde, principalmente o dos metais macios utilizadosno revestimento das telhas dos mancais fixos e móveis. As figuras ilustram o que acabamosde expor.

e) o resfriador de óleo lubrificante tem por finalidade remover o excesso de calorabsorvido pelo óleo na sua função de reduzir o atrito entre as peças. O resfriador pode sercirculado por ar ou por água, conforme o tipo de motor. A bordo dos navios são resfriadospor água e podem ser do tipo de feixe tubular ou de placas. Quando se trata de umresfriador do tipo de feixe tubular retos ouem “U” como o da figura ao lado, a águasalgada passa pelo interior dos tubos, sendoestes envolvidos pelo lubrificante. A pressãoda água salgada deve ser um pouco superiorà do lubrificante, para que em caso de furonos tubos a água salgada não contamine oóleo do sistema, que em alguns navios demédio e de grande porte é da ordem dealguns milhares de litros.

filtro limpo filtro sujo

44

AtençãoAo menor sinal de perda de lubrificante, deve-se imediatamente procurar por pontos

de fuga no sistema. Quaisquer vazamentos devem ser imediatamente sanados.

A figura mostra um sistema completo de lubrificação forçada utilizado no motorMWM-DT-232-VP. Observe com muita calma e redobrada atenção os vários dispositivosde segurança e controle.

1

32

4

5

6

7

8

9

10

11

1. cárter2. bomba de óleo lubrificante3. bomba de óleo de arrefecimento do êmbolo4. resfriador de óleo lubrificante5. válvula termostática (desvio do resfriador)6. filtro de óleo lubrificante7. linha de retorno para o cárter8. eixo de manivelas9. eixo de comando de válvulas10. êmbolo

12

13

14

15

1617

18

1920

11. bico de arrefecimento12. tucho13. haste ou vareta14. balancim15. tubulação para a bomba injetora16. turbocompressor17. manômetro de óleo18. retorno de óleo19. admissão da água de resfriamento20. saída da água de resfriamento

45MAQMAQ

3.2 Manutenção da perfeita lubrificação do motor

Para manter o sistema de lubrificação do motor nas condições ideais, devem sertomadas as seguintes providências básicas:

a) usar somente os lubrificantes recomendados pelo fabricante do motor.b) sondar o nível de óleo no cárter ou poceto a intervalos regulares e manter o nível

dentro da faixa recomendada.c) manter os filtros de óleo limpos e com os elementos em bom estado;d) manter limpo o resfriador do sistema.e) verificar se o manômetro está corretamente aferido e conhecer os valores de

pressão e temperatura recomendados pelo fabricante do motor.f) parar o motor em caso de queda da pressão e só recolocá-lo em funcionamento

após sanar o problema.h) proceder leituras freqüentes nos termômetros e manômetros do sistema.i) manter o motor limpo para facilitar a identificação de vazamentos de lubrificante.j) eliminar todo e qualquer vazamento no sistema.l) se o resfriador for circulado por água do mar, manter limpo ralo da bomba de

água salgada.

3.3 Sistema de resfriamento

Quando um motor funciona, o combustível queimado na sua câmara de combustãodesprende uma grande quantidade de calor. De todo esse calor, entretanto, apenas cercade 40 a 45 % é convertido em trabalho mecânico no eixo de manivelas. O restanteinfelizmente é perdido nos gases de descarga, na água de resfriamento, por irradiação,etc.

Finalidades do sistema de resfriamento

O sistema de resfriamento do motor Diesel tem duas finalidades: a primeira é removero excesso de calor das peças, e a segunda é resfriar o óleo lubrificante que, paradesempenhar sua função principal, acaba absorvendo muito calor. Se o excesso dessecalor não fosse removido do sistema, o lubrificante perderia certas propriedades e nãoconseguiria cumprir com a sua finalidade.

Inicialmente, gostaríamos que você entendesse que o ideal seria que o motor nãoprecisasse ser resfriado. Infelizmente isso não é possível. Você deve saber que atemperatura dos gases no interior da câmara de combustão de um motor moderno aproxima-se dos 2000 oC. Esta temperatura é superior à de fusão da maioria dos metais e ligas quevocê conhece. Esse fato, por si só, já explica claramente a necessidade do resfriamentodos motores.

A remoção do excesso de calor das paredes dos cilindros, cabeçotes, êmbolos,injetores e do próprio óleo lubrificante, continua sendo indispensável para a continuidadedo funcionamento do motor. Entretanto, o resfriamento não deve ser excessivo pois, quantomais resfriamos um motor, mais diminuímos o seu rendimento térmico.

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Pincipais agentes resfriadores

Os sistemas de resfriamento dos motores de pequeno porte utilizam normalmentesomente ar, ou ar e água doce como agentes arrefecedores. Nos motores marítimos demédio e de grande porte, o usual é utilizar a água doce circulando no motor, sendo estaresfriada posteriormente por água do mar ou do rio, conforme a região em que o navio seencontra. Nos grandes motores marítimos de propulsão, não apenas a água, mas tambémo próprio óleo lubrificante do motor pode ser utilizado como agente arrefecedor dos êmbolos.Assim, podemos encontrar diferentes arranjos de sistemas de resfriamento, sendo que osmais comuns serão descritos a partir de agora.

3.3.1 Tipos de sistemas de resfriamento

Os sistemas de resfriamento utilizados nos motores Diesel e de explosão podemser divididos em diretos e indiretos. Entre os sistemas de resfriamento do tipo diretoencontramos: o resfriamento por ar, que por sua vez pode utilizar a ventilação natural oua ventilação forçada, e o resfriamento por água, que utiliza apenas a água do mar ou dorio.

a) Resfriamento direto por ar

Trata-se de um sistema pouco utilizado nos dias de hoje. Costuma aparecer emmotores de motocicletas e pequenos veículos. O sistema pode apresentar-se de duasformas: com ventilação natural ou com ventilação forçada. Em qualquer das formas, oscilindros do motor são dotados de aletas para aumentar a superfície de contato com o ar.No sistema de resfriamento com ventilação natural, utilizado em alguns tipos demotocicletas, a eficiência do resfriamento depende fundamentalmente do deslocamentodo veículo. No sistema de resfriamento por ar com ventilação forçada, uma ventoinha éinstalada na extremidade do eixo de manivelas, forçando o ar por um conduto em direçãoàs aletas dos cilindros. As figuras mostram os arranjos que acabamos de descrever.

b) Resfriamento direto por água

Foi o primeiro sistema de resfriamento por água utilizado nas embarcações. Trata-se de um sistema rudimentar e obsoleto que hoje só é utilizado em motores de embarcaçõesmiúdas que navegam em rios, pois o efeito da corrosão não é muito acentuado. Na suaforma mais comum, o resfriamento direto por água é obtido da maneira mostrada nafigura.

natural forçada

47MAQMAQ

Através da válvula de fundo e do ralo uma bomba, acionada pelo próprio motor,aspira a água do mar ou do rio e descarrega-a para o resfriador de óleo, de onde vai paraas câmaras de resfriamento apropriadas em volta dos cilindros e cabeçote do motor,sendo em seguida descarregada para o mar ou rio. Como você deve imaginar, as vantagensdesse sistema são a sua simplicidade e o seu baixo custo.

c) Resfriamento indireto, combinado por ar e água

A característica de todos os sistemas de resfriamento do tipo indireto é que nelesão utilizados dois fluidos arrefecedores. O resfriamento indireto combinado pode serfeito por água doce e ar ou por água doce e água salgada.

O resfriamento indireto combinado por água e ar é muito aplicado, não apenas nosmotores automotivos, mas também nos estacionários terrestres e em alguns marítimos depequeno porte. Nesse sistema, uma bomba faz a água doce circular em volta das camisasdos cilindros e nas câmaras de água existentes no cabeçote do motor, absorvendo oexcesso de calor dos mesmos e conduzindo-o para um reservatório denominado radiador,onde o ar forçado sobre as aletas desses tubos remove da água de circulação do sistemao excesso de calor absorvido no motor.

A bomba, o radiador e a válvula termostática, são os principais componentes dosistema. A bomba é normalmente do tipo centrífuga, sendo acionada pelo próprio motor,como mostra a figura.

a) radiadorb) câmarac) ventoínhad) bomba d’águae) termostato

a b

cd

e

48

O radiador é um tanque constituído de umreservatório superior e um inferior ligados entre si porum conjunto de tubos aletados denominado colmeia.Como não poderia deixar de ser, a água trabalha nointerior dos tubos e o ar envolve os mesmos e as suasaletas. Estas servem para aumentar a superfície decontato com o ar, aumentando dessa feita a eficiênciado sistema de resfriamento. A figura ao lado mostra umradiador completo.

A válvula termostática (a), por sua vez, tempor finalidade controlar o fluxo da água de resfriamentopor dentro ou por fora do radiador, quando atemperatura da mesma é muito alta ou muito baixa parao sistema. Assim, ela deve manter a temperatura daágua de circulação dentro das condições desejadas.Observe a mudança na direção do fluxo na figura.

AtençãoNão é correta a atitude de um mecânico que elimina a válvula termostática do

sistema quando ela apresenta defeito. Certo mesmo é substituí-la, pois ela desempenhaum papel muito importante, principalmente no momento do arranque ou quando o motoropera em regiões de clima frio.

No caso dos motores estacionários, a ventoinha do radiador funciona direto e servepara aumentar o fluxo de ar através da colmeia. No caso dos motores automotivosmodernos, o funcionamento da ventoinha (que é acionada por motor elétrico), é controladopor um sensor de temperatura da água do motor. Com o veículo em movimento, o própriodeslocamento permite uma boa corrente de ar através da colmeia. Assim, a ventoinhapode entrar e sair automaticamente de funcionamento, de acordo com a necessidade dosistema. Com o veículo parado e o motor funcionando, a corrente de ar é insuficiente, enesse caso o sistema automático deve ligar e manter a ventoinha funcionando até que atemperatura da água atinja o valor desejado.

d) Resfriamento indireto combinado por água doce e água do mar (ou do rio)

Este é, sem dúvida alguma, o sistema mais empregado a bordo dos naviosmercantes. Nele, uma bomba centrífuga, acionada por motor elétrico ou pelo próprio motorde combustão é utilizada para circular água doce pelos espaços apropriados no interior do

válvula fechada válvula aberta

a a

radiador

49MAQMAQ

motor. Depois de absorver calor do motor, essa água passa por dentro de um aparelhodenominado resfriador de água doce, onde troca calor com a água do mar ou do rio quepassa pelo interior dos tubos ou das placas do mesmo. A água do mar ou rio é aspiradapor uma bomba centrífuga dependente ou independente do motor, e descarregada para oresfriador, de onde retorna novamente ao mar ou rio. Atente para a figura e identifique oselementos básicos do sistema.

Agora que você já conhece a composição básica do sistema, vejamos a função decada um deles:

Tanque de expansão

Tem por finalidade absorver os efeitos do aumento de volume da água quandoaquece, e também para compensar as perdas no sistema devidas a fugas porengaxetamentos de válvulas, selos ou gaxetas de bombas, evaporação, etc.

Válvula de comunicação

Serve para comunicar o tanque de combustível com o resto do sistema. Com omotor em funcionamento deve ficar completamente aberta.

Bomba centrífuga de água doce

Serve para fazer a circulação da água doce no sistema.

Resfriador de água doce

É o aparelho trocador de calor onde a água doce quente vinda do motor perde calorpara a água do mar.

a) tanque de expansãob) válvula de comunicaçãoc) bomba centrífuga de água doced) entradas de água no blocoe) coletor de saída deágua docef) válvula termostáticag) resfriador de água doceh) válvula de fundoi) ralo da bomba de água salgadaj) bomba de água salgadak) válvula de descarga para o mar

a

b

c

d

e

fg

hi

j

k

50

Válvula termostática

Controla a temperatura ideal da água doce do o motor, deixando passar mais oumenos água pelo radiador ou do rio.

Válvula de fundo

Fixada com parafusos no casco da embarcação, serve para permitir a entrada daágua do mar no sistema.

RaloServe para proteger a bomba, impedindo a entrada no sistema de sujeira, peixes

miúdos e outras espécies marinhas.

Bomba de água salgada

Também do tipo centrífuga, sua finalidade é aspirar a água do mar para circular oresfriador de água doce do motor.

Válvula de descarga para o mar

Situada no costado da embarcação, serve para descarregar a água salgada devolta ao mar.

Além dos sistemas de resfriamento já estudados, há um outro bastante conhecidochamado resfriamento sob quilha. É um sistema muito interessante para barcos quenavegam em águas lamacentas ou arenosas, pois a água do mar ou do rio envolve ostubos pelo interior dos quais circula a água doce do motor. O sistema é simples e a diferençamais acentuada entre ele e o que acabamos de estudar é que o resfriador é constituído devários tubos montados longitudinalmente sob o casco do navio ficando, portanto,mergulhado na água do mar ou do rio. A figura mostra o referido sistema empregado emuma instalação com motor Scania DS 11.

51MAQMAQ

1) tubos de arrefecimento do circuito do motor2) tanque de expansão para o circuito do motor3) tubo de conexâo4) tubo de sangria5) tubos de arrefecimento para circuito de arrefecimento de admissão6) tanque de expansão do circuito de arrefecimento de admissão7) tubo de conexão8) tubo de sangria9) peça distribuidora10) fixacão do arrefecedor11) batente

3.4 Sistema de combustível

A finalidade do sistema de combustível é enviar a quantidade de combustível paradentro dos cilindros do motor, nas quantidades adequadas à carga com a qual o motoropera.

A composição de um sistema básico de combustível é mostrada na figura. Identifiquecada um dos seus elementos.

Já identificou todos os elementos? Então vejamos a finalidade de cada um deles:

1) tanque de combustível – é o reservatório onde é colocado o óleo combustívela ser queimado no motor.

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1) bomba injetora2) bomba alimentadora3) pré-filtro4) regulador de velocidade5) engrenagem deacoplamento da bomba

2) válvula de comunicação – utilizada para comunicar ou cortar o combustívelpara o motor.

3) bomba alimentadora – aspira o combustível do tanque e o envia sob pressãopara a admissão da bomba injetora. É acionada mecanicamente pelo própriomotor.

4) comando manual da bomba alimentadora – utilizado quando se deseja retirarar do sistema.

5) filtro de combustível – tem a finalidade de não deixarque impurezas sólidas no combustível passem paraos injetores. Há vários tipos de filtros, como os detela fina e os de papel prensado, sendo alguns delesdescartáveis. A figura ao lado mostra um conjunto defiltro de combustível com elemento de feltro paramotores de pequeno porte.

6) bomba injetora de combustível – tem a finalidadede dosar a quantidade de combustível, de acordo coma carga do motor, e enviá-lo em alta pressão para abrir os injetores.

7) injetor – também chamado de bico injetor, é o elemento que introduz o combustívelno cilindro de forma pulverizada.

8) linha de retorno – permite que a sobra de combustível do injetor retorne para osistema.

9) regulador de velocidade – embora não seja considerado como elemento dosistema de combustível, esse dispositivo regula a velocidade do motor atuandona cremalheira da bomba injetora. É dessa maneira que a bomba aumenta oudiminui a quantidade de combustível enviada aos injetores.

Pelo número de saídas de combustível da bomba injetora, você deve ter reparadoque o arranjo mostrado na figura anterior é de um motor de 4 cilindros. O sistema, entretanto,só está completo para um. A bomba injetora que você vê no sistema é, na verdade, umconjunto de 4 pequenas bombas alternativas montadas em uma única carcaça. Esseconjunto de bombas é acionado por um eixo de ressaltos, que por sua vez é acionadopelo próprio motor. A figura a seguir mostra um conjunto formado pela bomba injetora,bomba alimentadora, pré filtro e regulador de velocidade para motores de pequeno porte.Observe, pelo número de saídas de combustível, que se trata de uma bomba injetora paramotores de 6 cilindros.

53MAQMAQ

3.4.1 Funcionamento da bomba Bosch

A próxima figura mostra em corte um elemento da bomba Bosch. Observe que oêmbolo apresenta um rasgo vertical e um rasgo helicoidal (em forma de hélice).

O tucho imprime ao êmbolo um movimento alternado no interior do cilindro da bomba.Esse cilindro possui duas aberturas diametralmente opostas, denominadas janelas. Quandoessas janelas são abertas pelo próprio êmbolo, durante o seu movimento de descida, ocombustível vindo da bomba alimentadora para a câmara em volta das janelas do cilindropenetra no mesmo, fazendo o seu enchimento. Essa pressão é relativamente baixa, daordem de 3 a 6 bar. No movimento de subida, o êmbolo comprime o combustível que,agora em alta pressão, levanta a válvula de retenção situada na descarga da bomba.Repare que a cremalheira, acionada manualmente, ou por meio de um regulador develocidade, engraza na bucha dentada que na sua parte inferior tem um rasgo onde sealoja a asa do êmbolo. Isso permite que, ao ser movimentada para um lado ou para ooutro, a cremalheira obrigue o êmbolo a girar alguns graus num ou noutro sentido.

A descrição foi feita em linhas gerais. Entretanto, você precisa saber como a bombacontrola a quantidade de combustível enviada ao injetor, de acordo com a carga do motor.

1) cilindro ou bucha2) êmbolo3) cremalheira4) copeta superior da mola5) copeta inferior da mola6) mola7) encaixe do flange do êmbolo8) flange do êmbolo9) luva de regulagem10) válvula de retenção (recalque)11) luva de acoplamento12) mola de válvula

Corte de um elemento da bomba Bosch

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Para isso, acompanhe a nossa explicação observando as três figuras.

Quando o êmbolo no seu curso descendente descobre as janelas o combustívelpenetra no cilindro.

Ao movimentar-se para cima (b), o êmbolo cobre as janelas do cilindro, iniciando acompressão do óleo combustível. Este, sob alta pressão, vence a resistência da mola daválvula de retenção na descarga da bomba, levantando-a de sua sede e permitindo adescarga do combustível.

Quando o êmbolo alcança a posição mostrada na figura (c), o rebaixo helicoidaldescobre a janela de contorno e o combustível, que estava sendo comprimido, escapa docilindro pelo seguinte caminho: rasgo vertical, rebaixo helicoidal e janela de contorno.Assim termina a injeção. Como a pressão no interior do cilindro cai bastante, a válvula deretenção, na descarga da bomba, fecha imediatamente por ação da sua mola.

Na etapa que acabamos de descrever, consideramos apenas o movimento alternadodo êmbolo, na situação de débito máximo da bomba.

É fácil perceber que, entre o débito nulo e o débito máximo da bomba, existe umainfinidade de débitos diferentes. Para cada nova condição de carga do motor, a cremalheiratem que ser movimentada para fazer girar um pouco o êmbolo num ou noutro sentido,aproximando ou afastando o rebaixo helicoidal da janela de contorno, variando dessaforma a quantidade de combustível enviada ao injetor.

a b c

55MAQMAQ

A seqüência representada na figura ilustra muito bem o que acabamos de explicar.

A posição (a) mostra a fase de enchimento do cilindro; em (b) tem-se o início dainjeção; em (c) o final da injeção pra 100% de carga; em (d) para 50% ; em (e) a defuncionamento em vazio e, finalmente, em (f) a posição correspondente a débito nulo oumotor parado.

3.4.2 Cuidados a obsevar na manutenção do sistema de combustível

A manutenção de rotina de um sistema de combustível resume-se praticamente à:

a) verificação do nível e da qualidade do óleo combustível no tanque de serviço;b) limpeza dos filtros;c) drenagem de água acumulada em tanques e filtros;d) extração de ar que possa penetrar no sistema ( escorva ).e) eliminar vazamentosf) manter o motor limpo para facilitar a localização de fugas de combustível

As bombas injetoras e os injetores são normalmente revisados em terra por oficinasespecializadas. É absolutamente recomendável que se tenha a bordo pelo menos umjogo de sobressalentes do sistema de injeção (filtro, bomba alimentadora, injetor e bombainjetora).

Importante

1) O ar é um grande inimigo do sistema de combustível. Quando entra ar no sistema,é quase impossível colocar o motor em funcionamento, sem antes fazer uma escorva.

2) Escorva é a operação de retirar o ar que entrou no sistema, Para isso bastafolgar uma conexão e atuar no comando manual da bomba alimentadora até que saiaapenas combustível.

3) O filtro de combustível impede a passagem de impurezas sólidas, mas não impedea passagem de água que também provoca a parada do motor. Portanto, tenha cuidadocom a qualidade do combustível que você coloca no tanque do seu motor. Ele poderáestar contaminado com água.

fedcba100% 50% vazio parado

56

3.5 Sistema de admissão de ar

De acordo com o processo de alimentação de ar, o motor Diesel pode ser classificadocomo: de aspiração natural ou superalimentado.

Motor de aspiração natural é aquele que aspira o ar nas condições em que ele seencontra na atmosfera; ou seja, na pressão e temperatura que nós, seres humanos,aspiramos. Por sua vez, o motor superalimentado é aquele em que o ar aspirado daatmosfera é comprimido antes de ser enviado aos cilindros do motor. Essa compressão,na maioria das vezes, é feita por meio de um compressor rotativo acionado por umaturbina, como mostra a figura.

O conjunto formado por essas duas máquinas é denominado turbocompressor.Quando esse dispositivo é usado, os motores superalimentados são também denominadosde turbo-alimentados ou turbocarregados.

O turbocompressor é constituído de uma turbina e de um compressor rotativo,ambos de simples estágio, acionados por um mesmo eixo. Os gases de descarga domotor, atuando na roda empalhetada da turbina, fazem girar o eixo comum à turbina e aocompressor que é do tipo centrífugo. Assim, a turbina reaproveita uma parte da energiacinética contida nos gases de descarga do motor que seria perdida na atmosfera. Atravésde um filtro, o ar aspirado da atmosfera ambiente é comprimido no compressor rotativo

ar

gases

turbina

compressorfiltro

57MAQMAQ

antes de ser enviado aos cilindros. É isso que nos permite dizer que um motor ésuperalimentado quando o ar admitido nos seus cilindros encontra-se numa pressãosuperior àquela em que ele se encontra na atmosfera. Nesse caso, a sua densidade émaior do que a do ar que trabalha nos cilindros dos motores de aspiração natural.

Certamente você deve estar se perguntando: mas para que se aumenta a pressãodo ar? É muito simples. Para aumentar o seu peso. Quando você vai aumentando apressão do ar dentro de um mesmo cilindro, o peso desse ar também vai aumentando,porque ele vai ficando mais denso. Com isso pode-se enviar mais combustível para ele,obtendo assim uma combustão mais violenta. Essa combustão mais violenta faz com queuma força muito maior atue sobre o êmbolo, resultando num considerável aumento dapotência do motor.

Finalidade da superalimentação

Depois de tudo o que acabamos de explicar, fica fácil concluir que a finalidade dasuperalimentação é aumentar a potência do motor, sem aumentar consideravelmente oseu tamanho. É lógico que para que isso seja possível, as peças do motor precisam sermais resistentes para suportar as maiores pressões e temperaturas de trabalho.

Dependendo da pressão do ar de superalimentação, consegue-se hoje aumentar apotência do motor Diesel em até mais de 50%. Este fato consagrou definitivamente amáquina Diesel como a preferida na propulsão dos navios mercantes, principalmente osde médio e de grande porte, onde é extremamente importante instalar grandes potênciasno menor espaço possível.

O sucesso da superalimentação foi tamanho que, hoje em dia, os únicos motoresDiesel não sobrealimentados são aqueles em que a potência é tão pequena que nãojustifica o custo da instalação de um dispositivo de superalimentação.

Quando comparamos dois motores de mesma potência, sendo um de aspiraçãonatural e o outro superalimentado, podemos garantir que o segundo apresenta, pelo menos,as seguintes vantagens em relação ao primeiro:

a) menor volumeb) menor pesoc) maior rendimentod) menor preço

Durante o processo de compressão a temperatura do ar se eleva bastante,principalmente nos sistemas em que a pressão de sobrealimentação é elevada, como nocaso dos modernos motores marítimos de médio e de grande porte. Nesses casos, torna-se necessária a instalação de um resfriador logo após o compressor, para permitir a reduçãoda temperatura do ar e o conseqüente aumento da sua densidade. Esse resfriador énormalmente do tipo de feixe tubular, sendo circulado por água do mar ou do rio.

58

A figura mostra um sistema de superalimentação de um motor Cumminsinstalado em um Empurrador da empresa Transportes Bertolini.

3.5.1 Cuidados necessários ao sistema de admissão de ar

Os seguintes cuidados devem ser observados na manutenção do sistema deadmissão de ar:

a) verificar o estado de limpeza do filtro de ar;b) verificar a lubrificação da unidade turbocompressora;c) manter limpo o resfriador de ar e o ralo da bomba da água de circulação do

mesmo;d) realizar leituras freqüentes de pressão e temperatura, de acordo com as instruções

do fabricante;e) manter as válvulas de admissão e descarga limpas e reguladas corretamente;f) fazer limpeza regular na unidade turbocompressora;g) observar a coloração da fumaça na descarga; fumaça negra pode ser indício de

deficiência de ar, possivelmente devida a sujeira no filtro.;h) verificar o estado dos instrumentos de medição: manômetro s e termômetros do

sistema; ei) eliminar possíveis vazamentos de ar ou de gases de descarga no compartimento

do motor.

1) tubo de sucção de ar2) filtro de ar3) compressor4) turbina5) resfriador de ar6) coletor de gases de descarga

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3.6 Sistemas de partida utilizados em motores de combustão

Todos os motores de combustão interna são incapazes de funcionar sem o auxíliode um sistema de arranque ou partida. Esse sistema deve efetuar os primeiros giros doeixo de manivelas do motor. Sua ação é de curta duração e deve terminar tão logo o motorseja capaz de queimar o seu combustível e, conseqüentemente, funcionar à custa daenergia liberada dessa combustão. Para que isso ocorra, o sistema deve imprimir ao eixode manivelas uma velocidade que lhe permita armazenar, com o auxílio do volante,suficiente energia para vencer a resistência do tempo de compressão, permitindo que, nocaso do motor Diesel, o ar no interior do cilindro atinja a temperatura necessária à igniçãodo combustível pulverizado no cilindro. Havendo combustão nos cilindros, o motor passaa funcionar pela ação da força dos gases em expansão sobre os êmbolos, ocasião emque o sistema de arranque ou partida torna-se “dispensável”.

Os sistemas mais empregados na partida dos motores alternativos de combustãosão:

a) manualb) por motor pneumáticoc) por motor elétricod) por motor hidráulicoe) por injeção de ar comprimido nos cilindros

Sistema de partida manual

É o mais antigo sistema de partida que se conhece, mas ao contrário do que muitagente pensa, ainda é bastante utilizado em embarcações fluviais miúdas, cuja propulsãoé feita normalmente por motores monocilíndricos.

As formas de apresentação dos dispositivos de partida manual variam bastante,podendo constar de um simples cabo que se enrola em uma polia instalada no eixo domotor, de uma manivela que se acopla na extremidade do eixo de manivelas, de umpunho articulado no próprio volante, ou ainda de uma combinação de manivela, rodasdentadas e corrente. As figuras a e b mostram dois arranjos para partida manual.

Quando o sistema de partida é manual, o motor possui um dispositivo denominadodescompressor, instalado para reduzir o esforço do operador durante a fase de compressão.Antes de tentar a partida manual, o operador atua no descompressor, o qual mantém aválvula de descarga temporariamente aberta. Quando a velocidade imprimida manualmenteao motor é suficiente para o arranque, o operador atua novamente no descompressor,devolvendo ao balancim o comando normal da referida válvula.

a

b

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Sistema de partida por motor pneumático

É um sistema que vem sendo bastante aplicado nos motores de combustão auxiliardos navios de médio porte. Ultimamente esse sistema vem tendo bastante aceitação porcausa da sua simplicidade, da facilidade de obtenção do ar comprimido a bordo, dacapacidade do motor pneumático desenvolver torques elevados compatíveis com asnecessidades dos MCAs dos referidos navios que hoje se encontram na faixa dos 700 a1000 KVAs. Apresentam ainda a vantagem adicional de arrancar motores Diesel com umnúmero de cilindros inferior ao mínimo exigido pelo sistema de injeção de ar comprimidonos cilindros do motor.

Embora haja algumas variantes, o funcionamento do sistema pode ser facilmentecompreendido observando-se a figura seguinte.

A pressão do ar comprimido exigida pelo sistema depende do torque solicitado,mas pode-se dizer que encontra-se na faixa dos 8 a 14 bar.

O princípio de funcionamento do sistema resume-se no seguinte: no instante dapartida, o ar comprimido é admitido no motor pneumático M, através de uma válvulaeletromagnética (solenóide) que não aparece na figura. O motor pneumático M aciona oeixo E, que pela mola R, que faz o acoplamento elástico, vai unido ao eixo F. Este érosqueado com um passo quadrangular. Sobre a rosca quadrangular H trabalha o conjuntoP formado por três pecas fixas entre si (uma roda, um contrapeso N e um pinhão). Ao giraro eixo F, o conjunto a que nos referimos é obrigado a deslocar-se axialmente sobre arosca quadrangular para a direita, até alcançar o esbarro T. Quando isso ocorre, o conjunto(roda + contrapeso + pinhão), não podendo mais deslocar-se axialmente é obrigado agirar com o eixo F que, por sua vez, está recebendo o movimento do eixo E do motorpneumático M. Assim, com o pinhão engrenado na coroa V do volante (cremalheira),consegue-se fazer girar o motor. Quando o arranque é conseguido, para-se o motor Mcortando-se o seu suprimento de ar, cessando então a força que impulsionava o conjuntoP (roda + contrapeso + pinhão). Com o eixo do motor pneumático parado, o conjunto

E) eixo do modo pneumáticoR) acoplamento flexívelF) eixo do dispositivo do engateH) rosca do eixo do dispositivo de engateM) motor pneumáticoN) disco com contrapesoP) pinhãoT) esbarroV) cremalheira do volante do motor de combustão

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passa a ser impulsionado pela própria coroa ou cremalheira do volante, sendo obrigado adeslocar-se em sentido contrário para a sua posição inicial ou de repouso.

O dispositivo apresentado é muito simples. Há entretanto tipos mais sofisticadoscomo os que utilizam um sistema de embreagem constituído por vários discos metálicos.

Sistema de partida por motor elétrico

Esse é, com certeza, o mais utilizado de todos os sistemas de partida. Está presentena quase totalidade dos veículos automotivos, sendo também bastante empregado emoutras áreas da indústria. Na marinha mercante, seu emprego é limitado aos motores depequeno porte. A exemplo do sistema anterior, o método de engrenamento na cremalheirado volante do motor de combustão baseia-se no dispositivo de acoplamento conhecidocomo Bendix. A ligação elétrica do sistema está mostrada na figura.

A figura apresenta o motor de arranque em corte.

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1) capa do volante2) motor de partida

O seu principio de funcionamento resume-se no seguinte:

Ao ligar-se a chave do circuito elétrico, uma corrente de pequena amperagemalimenta tanto o enrolamento de impulsão quanto o de retenção da solenóide. Assim, onúcleo móvel da solenóide, atraído em direção aos contatos de alta amperagem do motorfaz com que o disco de contato atraque com duas pastilhas de cobre. Acionando-se obotão de partida, o circuito e o motor de partida entram imediatamente em funcionamento.Aalavanca de comando, puxada pelo núcleo móvel do solenóide oscila em seu eixo e seugarfo desloca axialmente o dispositivo de engrenamento, até que o pinhão engrene nosdentes da coroa dentada ou cremalheira do volante do motor de combustão. Assim, ovolante passa a girar e com ele o eixo de manivelas, até que o motor entra em funcionamentopela queima do seu combustível. É nesse momento que o volante do motor assume umavelocidade maior do que a que lhe é transmitida pelo motor de partida. O pinhão, que ésolidário à roda-livre, gira com maior velocidade. Esse aumento do número de rotaçõesnão é transmitido ao induzido do motor de partida por causa da ação da roda-livre. Nomomento em que o motor de combustão entra em funcionamento, solta-se a chave elétricae a solenóide deixa de ser energizada. Logicamente, o disco de contato afasta-se daspastilhas. Como a corrente do motor foi interrompida, o pinhão é obrigado a voltar para asua posição inicial ou de repouso.

A cada partida uma boa parte da carga da bateria é descarregada. O alternadorque aparece no circuito elétrico da figura anterior, e que é acionado pelo próprio MCP dobarco mantêm a bateria carregada com a ajuda do regulador de voltagem.

A figura abaixo mostra o posicionamento do motor de arranque em um motorCummins.

1) mola de retrocesso2) bobina de retenção3) bobina de chamada4) chave magnética5) contato6) borne de ligação7) ponte de contato8) mancal do coletor9) bucha10) coletor11) escôva12) carcaça

13) sapata polar14) induzido15) bobina de campo16) anel de guia17) barente18) roda livre19) eixo20) pinhão21) arraste22) disco de freio23) mola de engrenamento24) alavanca de comando

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Cuidados com o sistema de partida elétrica

Pelo menos os seguintes cuidados devem ser observados:a) manter o nível do eletrólito da bateria correto;b) a menos que haja derrame de eletrólito, completar o nível da bateria apenas com

água destiladac) manter a bateria carregada e a densidade correta do eletrólito;d) manter limpos os bornes da bateria e os terminais dos cabos elétricos;e) manter conexões normalmente apertadas;f) inspecionar periodicamente o estado das escovas e do coletor;g) não exceder de 10 segundos o funcionamento contínuo do motor de arranque; eh) dar um tempo de cerca de 30 segundos entre tentativas de partida do motor de

combustão

3.7 O Sistema de descarga

O sistema de descarga de gases tem, na realidade, várias finalidades. Dependendodo tipo de motor, poderá ser mais ou menos complexo. Entre as suas funções destacamos:

a) coletar os gases dos cilindros e descarregá-los com segurança para fora doambiente de trabalho.

b) reduzir o ruído originado pela descarga dos gases provenientes das câmaras decombustão do motor. Isso é conseguido com o auxílio de um silencioso; e

c) no caso dos motores turbocarregados, coletar e direcionar os gases dos cilindrospara a admissão na turbina da unidade turbocompressora., antes de enviá-losà atmosfera através de um silencioso.

A figura mostra a disposição da tubulação do sistema de descarga de um motor.,nela não aparece a unidade turbocompressora.

1) tampa de proteção2) flange3) junta4) silencioso5) separador de água6) suporte7) bujão8) sifão9) junta de expansão10) motor11) joelho

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Para reduzir a radiação de calor para o compartimento da máquina, proteger opessoal contra queimaduras, e diminuir o risco de incêndio, a tubulação do sistema dedescarga deve ser revestida com material isolante térmico (normalmente amianto) pintadocom tinta alumínio para calor. Se você voltar à figura da página 59, vai observar uma partedo sistema de descarga de gases incluindo a turbina da unidade de superalimentação.Observe também o revestimento térmico do tubulão de descarga, logo após a turbina.

Por sua simplicidade, o sistema de descarga do motor é o que menos preocupa ooperador. Entretanto, alguns cuidados devem ser tomados para o seu bom funcionamentopois mal cuidado pode comprometer o bom funcionamento do motor e a saúde do pessoal.

Entre os cuidados principais destacamos:a) inspecionar o silencioso e se necessário fazer limpeza no mesmo;b) verificar se o sifão funciona bem;c) manter o isolamento térmico em bom estado, principalmente nos trechos próximosa tanques de combustível;d) eliminar quaisquer vazamentos de gases para o compartimento do motor;e) manter fechada a tampa de proteção do tubo descarga, quando o motor sujeitar-

se a longos períodos de repouso; ef) verificar antes da partida do motor se não há água condensada acumulada no

sistema.

3.8 O Motor Propulsor com recurso Emergencial de Esgotamento

Embora o navio de pequeno porte disponha de uma ou duas bombas principais deesgoto, é comum a utilização do motor propulsor para acionar uma bomba de esgotamentodos porões da máquina em situações emergenciais. O item 3 da figura mostra claramenteo que acabamos de explicar.

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3.9 O Motor propulsor possibilitando a geração de energia elétrica a bordo

Certamente você observou, na figura anterior no item 8, que o motor propulsoraciona também o gerador principal de energia elétrica que alimenta os circuitos de luz eforça de bordo. Evidentemente, quando o motor propulsor está parado, a energia elétricapassa a ser fornecida por um gerador auxiliar acionado por um motor Diesel como mostraa figura. Observe, na mesma figura o quadro elétrico e um grupo de baterias que servepara alimentar o motor de partida do MCP e os circuitos de iluminação do navio em situaçõesde emergência.

Com relação à geração de energia elétrica a bordo, vale a pena ressaltar tambémque, em certos navios de médio porte, o motor propulsor também tem possibilidade deacionar um gerador de energia elétrica por meio de uma caixa de engrenagens. Essegerador é denominado gerador de eixo. Em regime normal de viagem, o gerador de eixo

1) tanque de combustível2) bomba de lubrificação do mancal do eixo3) bomba de esgoto do porão4) separador de água do combustível5) coletor de água do mar6) tomada de força para guincho7) coletor de água do mar8) gerador / alternador9) bomba para incêndio e lavagem

grupo diesel-gerador de um empurrador

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tem capacidade para suportar toda a carga do navio. Obviamente, quando o motor principalestá em regime de manobra ou mesmo parado, a energia elétrica passa a ser fornecidapor um ou dois grupos diesel-geradores. Nesses casos, um sofisticado sistema de controleautomático consegue fazer a transferência de carga do gerador de eixo para os gruposdiesel –geradores auxiliares, sem que seja necessário apagar o navio.

3.10 Manutenção

Manutenção é o conjunto de ações necessárias para que uma máquina, aparelhoou sistema seja conservado ou recuperado, de modo a permanecer de conformidade comuma condição previamente estabelecida.

De um modo geral, há apenas dois tipos básicos de manutenção: a preventiva e acorretiva. Esses dois tipos, entretanto, podem ser subdivididos, conforme o diagramaabaixo

Manutenção preventiva – é aquela que consiste em realizar inspeções, reparosou trocas de peças segundo intervalos de tempo previamente estabelecidos, ou segundodeterminados critérios pré-fixados para reduzir a probabilidade de avaria ou perda derendimento na máquina, sistema ou aparelho.

Manutenção planejada - também denominada manutenção programada ousistemática, é a manutenção preventiva que se efetua em intervalos de tempo pré-determinados, com base nas horas de funcionamento, número de operações, número demanobras, etc.

A manutenção planejada é, sem dúvida alguma, a que cobre o maior número demáquinas, sistemas e aparelhos de bordo dos navios de pequeno, médio e grande porte.Trocar o óleo do compressor a cada 5000 horas, descarbonizar o MCA a cada 5000horas, limpar o filtro tal ao final de cada operação, etc, são exemplos de aplicação damanutenção planejada.

Manutenção preditiva – também conhecida como condicional, é a manutençãopreventiva baseada no conhecimento por comparação do estado de uma máquina, sistemaou aparelho, através da medição contínua ou periódica de um ou mais dos seus parâmetrossignificativos.

manutenção

preventiva corretiva

planejada preditiva

de melhoria

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A manutenção preventiva preditiva é, sem dúvida alguma, a mais eficiente de todasas modalidades de manutenção, porque permite ao usuário detectar com antecedênciaqualquer desvio perigoso no funcionamento da instalação. Naturalmente, o conhecimentoprévio do problema ajuda o manutentor a programar a manutenção para a ocasião maisadequada, sem prejuízos para a produção. Apesar da sua eficácia, a manutenção preditivanão pode ser implantada em todas as instalações por causa do seu alto custo. Ela utilizaequipamentos eletrônicos sofisticados, entre os quais, sensores de vibração que, instaladosem pontos críticos da máquina, permitem a monitoração dos níveis de vibração, Alteraçõessignificativas nesses níveis denunciam possíveis problemas na máquina. Enviar amostrasde óleo lubrificante para análise em terra, mesmo que não haja suspeita de anormalidades,é outro procedimento da manutenção preditiva. A análise laboratorial pode revelar, emtempo hábil, a presença de partículas metálicas imperceptíveis a olho nu, denunciando,por exemplo, um atrito excessivo nos mancais e, consequentemente, um problema sérioque se avizinha. Pelo seu alto custo e pela sua enorme importância, o MCP de um naviode médio ou de grande porte pode ser bem coberto por um sistema de manutenção preditiva.Mas será que os custos justificariam, por exemplo, o emprego desse sistema no motorpropulsor de uma pequena lancha?

Manutenção corretiva - é o tipo de manutenção realizada em uma máquina, sistemaou aparelho, quando o defeito já foi identificado, restituindo-se assim a sua condiçãoadmissível.

Manutenção corretiva de melhoria - é a manutenção corretiva realizada em umamáquina, sistema ou aparelho, onde se incluem melhorias para aumentar a performance,a confiabilidade o ciclo de vida, etc..

A manutenção corretiva é, sem dúvida alguma, a menos recomendada para bordodos navios, principalmente porque defeitos ou falhas podem ocorrer com o navio muitodistante de um porto. Entretanto, ela também pode ter a sua vez, quando o custo dosobressalente da máquina é barato, quando é fácil de ser encontrado e, sobretudo, quandoo defeito ou avaria do equipamento não afetam a segurança ou a produção.

Exercícios

I ) Escreva certo ou errado de acordo com as afirmativas:

1) __________________ Ralo é o mesmo que filtro.

2) __________________ A válvula de alívio instalada no filtro de óleo lubrificanteopera sempre aberta.

3) __________________ Quanto mais resfriamos um motor mais reduzimos o seurendimento térmico.

4) __________________ As aletas servem para aumentar a superfície deresfriamento dos cilindros do motor.

5) __________________ Quando a válvula termostática apresenta defeito ela deveser eliminada do circuito de resfriamento do motor.

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6) __________________ No resfriamento indireto sob quilha o resfriador fica forado navio.

7) __________________ A válvula termostática controla a pressão da água nosistema de resfriamento.

8) __________________ Todos os resfriadores de óleo lubrificante são do tipo deplacas.

9) __________________ A bomba alimentadora de combustível comprime o óleocombustível para a admissão das bombas injetoras.

10) __________________ O dispositivo do motor que comanda o movimento dacremalheira das bombas injetoras é o regulador de velocidade.

II) Responda às seguintes perguntas:

1) Qual a principal finalidade do sistema de lubrificação do motor?

2) Que funções secundárias desempenha o lubrificante em um motor de combustão?

3) Quais são os componentes básicos do sistema de lubrificação do motor?

4) Qual a finalidade da válvula reguladora de pressão da bomba de lubrificação domotor ?

5) Em que componente do sistema de resfriamento do motor o calor absorvido nomotor é rejeitado no sistema?

6) Quais as finalidades do sistema de resfriamento do motor?

7) Quais os principais agentes arrefecedores utilizados no resfriamento de motoresDiesel?

8) Qual a finalidade do injetor no sistema de combustível do motor?

9) O que é manutenção corretiva?

10) O que é manutenção corretiva?

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4 Equipamentos de propulsão

4.1 Principais componentes do sistema de propulsão

Os principais componentes de um sistema de propulsão para navios de pequenoporte são: o motor Diesel, um dispositivo de reversão de marcha próprio ou independentedo motor, o eixo propulsor e o hélice. Dependendo do tipo e do porte da embarcação, osistema de propulsão pode apresentar-se de diversas maneiras.

Mecanismos de transmissão entre o motor e o eixo propulsor

A grande maioria das unidades mercantes de pequeno porte costuma apresentar oseu sistema de propulsão constituído por um motor Diesel irreversível, uma caixa deredução e reversão de marcha, um eixo de transmissão e um hélice de passo fixo. A figuramostra um sistema dessa natureza.

Em menor escala, o sistema depropulsão dos navios de pequeno portepode apresentar-se com um motor Dieselirreversível, um eixo de transmissão e umhélice de passo variável. Um hélice é ditode passo variável quando pode modificare até inverter o ângulo de suas pás,permitindo que o navio dê marcha avanteou marcha atrás, sem que seja necessárioparar o motor pro,pulsor. A figura ao ladodá uma idéia do hélice de passo variável.Seu estudo detalhado, entretanto não fazparte dos propósitos deste curso.

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Além dos arranjos mencionados, vem sendo bastante utilizado um sistema depropulsão denominado azimutal (rudder propeller). A uma simples olhada, você podeobservar na figura que um motor Diesel irreversível aciona um hélice de passo fixo, sendoque o mesmo pode ser girado de 0 a 360o , sendo esse controle feito por um sistema detransmissão mecânico ou hidráulico. Esse sistema dispensa, portanto, o uso do lemetradicional e oferece ótimas condições de manobrabilidade ao navio. A propulsão azimutalvem sendo bastante aplicada em embarcações de pequeno porte como Empurradorespara a navegação fluvial e rebocadores para apoio a plataformas (off shore). Veja o desenhode um sistema fabricado pela Schottel.

Componentes da linha de eixos

Observe a figura abaixo. Ela mostra alguns detalhes da instalação de um sistemade propulsão de uma pequena embarcação.

Eixo propulsor

1) bucha2) parafuso de fixação

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Eixo propulsor - é o componente que recebe o movimento do eixo de manivelasdo motor e o transmite ao hélice por meio de um dos dispositivos já mencionados, a fim depossibilitar o deslocamento da embarcação.

Deve ficar claro para você que reversão é a mudança no sentido da marcha eredução é a diminuição da rotação do eixo propulsor, sendo que essas manobras podemser feitas com o auxílio de uma caixa de engrenagens ou pelo próprio controle de ummotor reversível. O eixo propulsor é apoiado pela parte de a vante na caixa de reversão ea ré pela bucha posicionada no interior do tubo telescópico. Apoiando o eixo, a buchaimpede que ele trepide com o movimento do hélice. É da maior importância manter essabucha em bom estado, principalmente, sem folgas excessivas, pois ela tem muito a vercom o correto alinhamento do eixo propulsor.

Engaxetamento – a vedação entre o eixo propulsor e o casco é conseguida pormeio de anéis de gaxeta ou de um selo mecânico. A gaxeta envolve o eixo ficandocomprimida dentro do seu alojamento. O engaxetamento veda a passagem da água domar que faz pressão na bucha. Para garantir a vedação entre o eixo propulsor e a bucha,as gaxetas são comprimidas por uma sobreposta mediante um razoável aperto nos seusparafusos. As gaxetas são lubrificadas por meio de um graxeiro que é um copo de graxacom uma tampa roscada que comprime a graxa em um tubo na direção da caixa degaxetas, na medida em que vai sendo enroscada no seu alojamento, ou por uma bombade óleo.

Quando a embarcação está parada, o engaxetamento deve ser levemente apertadopara evitar a entrada de água no barco, principalmente quando a tripulação estiver ausente.Antes de sair com a embarcação deve-se folgar levemente a sobreposta para que o eixopropulsor possa girar. As gaxetas devem ser aliviadas até deixar pingar um pouco deágua por ele. Esse procedimento permite o resfriamento das mesma, impedindo que elaqueime por excesso de atrito. A gaxeta deve ser lubrificada periodicamente e em caso denecessidade de substituição da mesma deve-se tomar muito cuidado com a escolha domaterial apropriado, não apenas com relação a sua composição física, mas também noque diz respeito a sua espessura.

Esforços sobre o Eixo

Durante a navegação, o eixo propulsor fica sujeito a dois esforços; o de torção e ode tração:

• O esforço de torção é transmitido ao eixo propulsor pelas engrenagens dacaixa de redução e reversão. Esse esforço faz o hélice experimentar ummovimento de rotação como um parafuso deslocando-se dentro de uma porca.

• O esforço de tração é transmitido ao eixo propulsor pelo movimento do hélice.A transmissão se dá no sentido longitudinal do próprio eixo. Esse esforço éaplicado sobre o mancal de escora, provocando o deslocamento da embarcação.

Para garantir que o rendimento do trabalho do eixo propulsor não seja comprometidopor esses dois esforços, alguns cuidados devem ser levados em conta:

a) manter a bucha (1), em bom estado (sem folgas excessivas) e o adequadoaperto no engaxetamento;

b) manter apertado o parafuso de fixação (2), do eixo ao bosso do flange que faz oacoplamento com a caixa de reversão e redução; e

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c) manter corretamente apertados os parafusos dos flanges de acoplamento doeixo e da caixa de reversão.

Tipos mais comuns de acoplamento entre o mecanismo de transmissão e oeixo propulsor

Os tipos de acoplamento mais utilizados entre o motor e o eixo propulsor são: orígido e o flexível. Para garantir um funcionamento suave, sem vibrações, e vida longapara os componentes do sistema, o alinhamento entre os eixos da caixa de engrenagense do propulsor devem ser verificados como indicado nas figuras a (medição do ângulo dedesvio) e b (medição da centralização). Como se trata de uma ligação puramente metálica,o acoplamento rígido exige um alinhamento mais rigoroso do que o flexível.

Mancais do eixo propulsor

Os sistemas de propulsão necessitam de mancais de sustentação e de escora.Como o próprio nome sugere, os mancais de sustentação servem para sustentar o pesodo eixo e garantir o alinhamento do mesmo impedindo que ele se desloque radialmentealém da conta. Por sua vez, o mancal de escora (figura abaixo) tem por finalidade impedirque o eixo do motor se desloque axialmente no sentido de entrar ou sair do motor, conformeo barco esteja sendo movimentado para vante ou para trás. Quando o navio está emmarcha avante, o esforço do hélice empurrando a água tende a fazer com que o eixo entre

a b

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no navio. Em caso de marcha atrás ocorre exatamente o contrário. Por isso, o mancal deescora é construído para absorver o esforço axial conseqüente do empuxo do hélice emambos os sentidos.

Quando a embarcação é muito pequena, e o eixo propulsor é muito curto, pode nãoser necessária a presença de mancais de sustentação entre o da bucha e o da caixa deengrenagens. Nesse caso, o mancal da caixa pode ser construído para realizar as funçõesde sustentar e de escorar o eixo propulsor. No caso de navios de porte médio ou grande,podem aparecer um, dois ou três mancais de sustentação intermediários. A figura mostrauma instalação propulsora em que aparece um dos mancais de sustentação intermediários.

O Hélice e suas partes principais

O hélice é o elemento terminal do sistema de propulsão da maioria dos naviosmercantes. Pode apresentar-se como sendo de passo fixo ou variável.

A maioria dos hélices consiste de um cubo e um conjunto de pás idênticas espiraladasespaçadas proporcionalmente ao redor do cubo. É o elemento do sistema de propulsãoque recebe o torque do motor e transfere para a água do mar, possibilitado a movimentaçãodo navio. Diversos termos são usados para descrever áreas específicas das pás:

Borda de ataque - é a borda que está mais próxima da embarcação. Por sua vez,a borda de fuga é a que está mais distante da embarcação. A ponta da pá separa a bordade ataque da de fuga e é o ponto em que cada pá está mais distante do centro do cubo. Aárea onde a pá está presa ao hélice é chamada de raiz da pá.

Pá do hélice - é realmente a parte que move a água. O dorso da pá (parte da pámais próxima da embarcação) cria uma área de baixa pressão à medida que o hélice gira.Esta baixa pressão ajuda a puxar o hélice para frente. A face da pá que se encontra naparte oposta da embarcação cria alta pressão à medida em que gira.

Diâmetro do hélice – é a largura do círculo formado pelas pontas das pás. Odiâmetro do hélice determina a quantidade de potência que um hélice pode aplicar naágua; ou seja, quanta carga o hélice pode empurrar.

1) mancal de sustentação intermediário

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Passo do hélice - é o caminho que ele percorre em um rotação completa

Número de pás - um hélice pode possuir duas, três s ou quatro pás.

As figuras facilitarão o seu aprendizado.

Balanceamento e alinhamento do eixo propulsor

Para que o sistema de propulsão funcione com grande eficiência, e não hajacomprometimento da vida útil dos seus componentes, torna-se absolutamente necessáriomanter o conjunto do eixo e da caixa de reversão e redução muito bem alinhados, e como hélice perfeitamente balanceado. O balanceamento do hélice é sempre feito em terra; oalinhamento, entretanto, pode ser verificado periodicamente a bordo do navio.

1) bucha do hélice2) cubo3) pá4) eixo5) ponta da pá6) borda de fuga7) face da pá8) borda de ataque9) raiz da pá10) dorso da pá11) dorso da pá12) face da pá

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Bibliografia

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