Os Anéis de pistão - 1ª parte
Uma definição simples do que são anéis de pistão p istão pode ser a seguinte : Os anéis de pistão são peças de metal que, quando instaladas nos cilindros dos motores, tornam-se circulares e autoexpansivas, proporcionando uma vedação móvel entre a câmara de combustão e o carter do motor.
No entanto essa definição, como tantas outras que se possa f ormular, não consegue expressar, com a exatidão necessária, toda a responsabilidade de que os anéis de pistão estão investidos para um perfeito funcionamento do motor onde estão instalados, nem os cuidados empregados no seu projeto, desenvolvimento e produção.
Nesta matéria abordarei com mais detalhes as características mais importantes importantes dos anéis de pistão e os principais tipos fabricados.
Nomenclatura dos anéis
Para facilitar a compreensão dos textos que vêm em seguida, vou inicialmente, definir quais são os nomes dados às diversas diversas partes e às medidas principais dos anéis:
Faces laterais São as partes do anel que ficam em contato com as canaletas do pistão, em posição paralela à cabeça do pistão, podendo também ser chamada de face sup erior e face inferior
Face externa É a parte do anel que fica em contato com a parede do cilindro. É também chamada de face de trabalho ou face de contato.
Face Interna É o lado do anel que fica voltado para o fundo da canaleta do pistão.
Altura É a distância entre as faces laterais do anel, medida normalmente em milímetros e em alguns casos, em frações de polegadas.
Espessura Radial É a distância entre as faces externas e internas do anel, tendo medidas sempre em milímetros.
Folga Lateral É a folga medida no sentido da altura do anel,ou seja, é a distância entre a face lateral do anel e a superfície lateral da canaleta.
Folga Traseira É a folga entre a face interna do anel e o fundo da canaleta do pistão, quando estes estão instalados e centrados no cilindro.
Diâmetro Nominal É o diâmetro externo do anel, fechado no diâmetro do cilindro para o qual foi projetado. É igual ao diâmetro nominal do cilindro, sendo medido em milímetros ou polegadas.
Folga entre pontas É a distância entre as extremidades do anel, medida com o mesmo instalados no cilindro de diâmetro correspondente.
Essa folga varia conforme o diâmetro do anel e com o tipo de aplicação a que se destina. Na futura postagem troca de anéis colocarei uma tabela onde consta essas folgas.
A matéria Os Anéis de pistão é dividida em várias partes e essa fica por aqui Consumo de óleo 1ª Parte
Sob condições normais de operação e com o devido cuidado, um motor de combustão interna proporcionará desempenho satisfatório durante milhares de quilômetros ou horas de serviço. Porém, como em qualquer outro mecanismo, o funcionamento acarreta o desgaste das partes móveis e sujeitas a atrito e com o tempo há uma queda gradativa do desempenho do motor, a ponto de tornar-se impraticável ou anti-econômico operar a unidade.
O proprietário do veículo começa a perceber isto quando se vê obrigado a adicionar, com freqüência, óleo no carter, o que em geral, é associado a uma necessidade de se trocar os anéis de pistão. Muitas vezes, isto é de fato necessário, porém, existem muitas outras circunstâncias que podem causar consumo excessivo de óleo. Para encontrar e eliminar o motivo real desse consumo excessivo, o Doutor em Motores precisa conhecer todas su as possíveis causas e saber como determiná-las. É possível economizar tempo e dinheiro seguindo-se uma seqüência ordenada de verificações e, freqüentemente, pode-se diagnosticar e corrigir a causa sem que seja necessário desmontar completamente o motor.
Consumo Normal
Os motores devem ou não apresentar consumo de óleo?
Essa e outras perguntas semelhantes são feitas diariamente e muitas discussões são ocasionadas por esse motivo.
Para respondê-las vamos alisar inicialmente quais as funções do óleo lubrificante no motor. Como o próprio nome diz a primeira função do óleo é lubrificar, ou seja, interpor-se entre as partes móveis do motor, formando uma película aderente à superfície destas partes e evitando, dessa forma, que ocorra um atrito direto de metal com metal.
Além disso, o óleo exerce também a função de normalização da temperamento do motor,absorvendo calor das suas peças internas e eliminando-o através de circulação pelo cárter ou por radiadores de água/óleo (utilizados em caminhões) ou radiadores ar/óleo (como é o caso de alguns motores Volkswagem), sendo por essa razão que existe um volume suplementar de óleo no cárter.
Ao cumprir essas funções, uma certa quantidade do óleo e vapora-se em contato com os pontos mais aquecidos e uma outra atinge a parte superior dos cilindros, queimando-se nas câmaras de combustão é benéfico para a durabilidade do motor pois é ele quem garante a
lubrificação dos anéis, pistões e cilindros. Não é, portanto, aconselhável tentar-se reduzir o consumo normal de óleo instalando-se peças com folgas menores que as especificadas ou anéis excessivamente rigorosos na raspagem de óleo dos cilindros pois isto pode trazer como resultado o engripamento de pistões e anéis ou diminuição drástica da vida do motor.
Por isso, a maioria dos fabricantes de motores esclarece, nas suas especificações, que um certo consumo de óleo lubrificante do motor deve ser considerado normal, existindo valores especificados para cada tipo de operação e motor.
Causas de consumo excessivo
Desde já vimos que um certo consumo é normal, nossa preocupação, portanto, deve ser quanto a um consumo excessivo de óleo, que poderá ocorrer por vários motivos, como segue:
1 Vazamentos externos. 2 Vazamentos internos:
Devidos a componentes do sistema de ventilação do cárter defeituosos. Pelos retentores de superalimentadores. Através das juntas da tampa ou guias de válvulas. Pelos anéis e pistões.
O consumo excessivo de óleo pode ser provocado por uma ou por combinações dessas condições. Para encontrar a origem de toda perda de óleo de um motor é essencial que durante o diagnóstico e o processo de desmontagem, se v erifiquem todos os fatores que podem contribuir para o consumo e por isso vamos, em seguida, analisar cada um desses fatores nos próximos artigos Troca de Anéis
Já vimos como detectar e corrigir todas as possíveis causas do Consumo de Óleo, (exceto as ligadas ao estado dos anéis, pistões e cilindros) sem precisar desmontar completamente o motor. Agora abordaremos a reforma completa de um motor (que não n ecessite de retificação), subdividida em dois grandes grupos: Desmontagem e Montagem.
Dessa forma percorreremos, numa seqüência lógica, todas as fases dos serviços a serem executados no motor, desde a desmontagem e inspeção d os seus principais componentes até a sua nova montagem, medições e métodos duradouros e um d esempenho perfeito do motor.
Desmontagem do motor
Inspeção dos cilindros
Iniciando-se a desmontagem do motor e tendo-se retirado seu cabeçote ou cabeçotes, o primeiro passo é examinar-se o estado dos cilindros na área percorrida pelos anéis.
Através de uma inspeção visual inicial pode-se verificar se existem, ou não, marcas de escoriações ou engripamentos severos a ponto de exigir retificação dos cilindros.
Deve-se ter em conta que se essa inspeção visual inicial revelar um aspecto vidrado das paredes dos cilindros, isto não quer dizer que os mesmos devam necessariamente ser Brunidos.
Esse vidrado dos cilindros, encontrado em motores com um considerável tempo de uso, é uma excelente substância protetora contra escoriações e anéis novos ajustam-se rapidamente a cilindros nesse estado, desde que seja seguido o processo de amaciamento descrito futuramente.
Se, no entanto, os cilindros estiverem ondulados ou riscados, esse vidrado deverá ser removido através de brunimento.
Como as instruções sobre métodos e processos para se conseguir tanto um brunimento co mo uma retificação da melhor qualidade são complexas e serão tratadas em Retificação de Motores.
Em seguida à inspeção visual seguem-se os exames dimensionais de desgastes, ovalização e conicidade.
Esses medidas fornecem o segundo ponto de referência para sua decisão quanto à necessidade de se retificarem ou encamisarem os cilindros ou se é possí vel fazer somente uma simples troca de anéis.
Como determinar a conicidade e a ovalização dos cilindros
Conforme indicado na figura abaixo, o desgaste do cilindro ocorre com maior intensidade na sua região superior por ser onde ocorrem maiores pressões e temperaturas. Regiões de desgaste do cilindro.
A chamada conicidade é uma das principais referências para se determinar o estado de um cilindro, constituindo-se numa maneira prática de se determinar o quanto ele ficou cônico, ou seja, o quanto seu diâmetro da parte superior ficou maior que na parte inferior por ter se desgastado mais.
Para se obter a medida da conicidade de um cilindro, deve-se proceder da s eguinte forma, (sem retirar o pistão do motor):
1 meça o diâmetro do cilindro logo abaixo da crista.
Medição da conicidade.
2 Com o pistão no ponto morto inferior, meça o diâmetro do cilindro logo acima da cabeça do pistão.
3 A diferença entre esses dois diâmetros é a conicidade aproximada do cilindro. Um calibre de relógio para cilindros, micrômetros para medidas internas ou externas, ou calibradores telescópicos poderão ser usados para obter essas medidas.
Quanto à ovalização, é a medida de quanto o cilindro ficou oval, ou seja, quanto ele ficou deformado no seu diâmetro.
Para se obter a medida da ovalização deve-se medir o diâmetro do cilindro numa região e depois medir esse mesmo diâmetro numa posição perpendicular à primeira medida.
A diferença entre as duas medidas será a ovalização do cilindro.
Quando estiver fazendo as medições mencionadas, alguns pontos importantes devem ser levados em consideração: 1° - O desgaste máximo do cilindro ocorre na parte mais elevada do curso do 1° anel. 2° - O desgaste mínimo do cilindro ocorre no final do curso do último anel. 3° - o cilindro deve ser medido duas vezes em cada um desses dois pontos: - Uma vez paralelamente ao virabrequim e a segunda vez em sentido transversal ao mesmo, a fim de determinar a ovalização e o desgaste máximo. 4° - Não sendo medido o diâmetro do cilindro na parte superior do curso do 1° anel obter-se-á um índice de desgaste errôneo que poderá resultar e uma decisão incorreta com referência à retificação ou troca de anéis do motor Retificação de motores
Teoricamente, um motor retificado deve apresentar rendimento e durabilidade semelhantes aos de um motor novo. No entanto, por falta de observação de alguns detalhes consideramos menos importantes, alguns motores retificados não conseguem a presentar nem o rendimento nem a durabilidade desejados.
Retificação do bloco de cilindros
Depois da desmontagem do motor, procede-se a lavagem do bloco retirando-se todos os selos que vedam as câmaras de água, para remoção dos depósitos e oxidações existentes no interior das câmaras.
Feita a limpeza, inspeciona-se o bloco em busca de trincas, rachaduras ou outras irregularidades que possam t er ocorrido durante o funcionamento do motor.
Alem disso, como o motor é uma máquina térmica, o bloco pode ter sofrido deformações ou desalinhamentos, devido às variações de temperatura sofridas durante o período de funcionamento.
Por isso, inspeciona-se, com uma régua, o plano superior do b loco no sentido de comprimento, como transversalmente, e contando-se empenamentos retifica-se a face do bloco em uma retificadora plana (ou fresadora), desde que a altura do bloco ainda esteja dentro dos limites estabelecidos pelo fabricante do motor.
Verificação do empenamento do bloco parte superior.
Deformação dos alojamentos
Também devido às variações térmicas, o bloco do motor pode sofrer ligeiras deformações que produzem desalinhamento nos mancais centrais. Como essas deformações não ocorrem instantaneamente, mas vão se processando em ritmo lento, as bronzinas instaladas no motor vão se acomodando à situação de desalinhamento que vai ocorrendo nos mancais.
Linha central correta.
Por outro lado, como as bronzinas atuais, micro acabadas em dimensões definitivas, impedem se seja feito qualquer ajuste a rasquete, para se conseguir a aju stagem de folga correta entre as bronzinas e os colos de árvore de manivelas, é necessário que o chamado berço das bronzinas, ou seja o alojamento onde elas serão instaladas, apresente medidas corretas e alinhamento perfeito com a linha central de todos os mancais.
Assim sendo, quando forem-se instaladas novas bronzinas e constatar-se desalinhamento dos centros dos mancais, o bloco deverá se corrigido através de usinagem em uma máquina mandrilhadora de mancais.
Maquina mandrilhadora de mancais.
Um ponto importante que deve ser observado nessa operação é o de d eixar-se o mancal o mais circular possível para evitar contato irregular entre a bronzina e o colo da árvore de manivelas.
Na falta de outras referências, pode-se utilizar os seguintes valores como base, para verificar a circularidade do mancal:
Além disso, o mancal, depois de usinado, deve apresentar-se perfeitamente liso e cilíndrico, ou seja, sem riscos profundos de ferramentas e sem estar demasiadamente cônico, pois é essencial que a face externa da bronzina assenta-se por completo no alojamento, para haver boa transferência de calor e evitar quaisquer movimento da bronzina quando o motor estiver funcionando.
Obs.: Quando a ovalização, conicidade ou desalinhamento forem pequenos, usa-se rebaixar as capas dos mancais e reusinar os alojamentos Escoriações
Escoriações e engripamento das peças são as duas piores coisas que ocorrer em u m motor.
A escoriação ocorre quando a temperatura superficial, de uma ou d uas superfícies metálicas em contato, atinge o ponto de fusão do material, permitindo que se desprenda uma pequena quantidade do material em fusão. Isto deixa uma fenda minúscula em uma das superfícies e um depósito firmemente preso (soldado) na outra superfície de contato.
Como ocorre a escoriação.
Normalmente a escoriação inicia-se como uma pequena perturbação, difícil de notar e identificar.
No entanto, se não forem eliminadas as causas que a provocam, também as áreas adjacentes serão prejudicadas, pois as partículas de metal arrancadas, sendo mais duras do que a superfície metálica circunvizinhas, provocarão a ruptura do filme de óleo lubrificante e a elevação da temperatura devido ao atrito.
Com isso, a escoriação se alastrará pelas áreas próximas, tornando-se mais visíveis e mais graves, com sulcos e riscos típicos.
Um pistão intensamente escoriado.
Anéis, pistão e camisas escoriados porque o pistão foi instalado com folga insufi ciente
Obs.: O engripamento pode ser considerado como um caso agudo de escoriação, no qual os sulcos e riscos são notadamente maiores.
Uma maneira de identificar se uma superfície sofreu escoriações é examinar-se sua coloração.
Isto é possível porque a escoriação é sempre resultante de uma excessiva quantidade de calor transmitida a uma superfície de contato e, com isso, como o calor excessivo modifica a coloração dos metais, pode-se identificar a escoriação, procurando regiões com cores diferentes nas superfícies dos anéis, pistões, cilindros camisas, bronzinas, etc.
As colorações que ocorrem com a escoriação podem variar de amarelo claro a azul escuro e são semelhantes na aparência às cores encontradas em metais aquecidos a várias temperaturas.
Sob uma lente de aumento o metal, no centro da área escoriada, deverá apresentar-se riscado no sentido do movimento da peça. A ilustração abaixo mostra bronzinas e anéis submetidos a escoriação.
