Por Joel S. Alves* – No texto anterior desta série de artigos sobre “Especial Trator” abordamos a estrutura do motor de combustão interna, cujo funcionamento depende de uma série de componentes e sistemas. Agora, trataremos especificamente do sistema de alimentação de ar, pois, como vimos anteriormente, o motor necessita de três elementos para entrar em funcionamento: ar (oxigênio), combustível e calor.
Para que o elemento ar seja fornecido constantemente e em condições adequadas é necessário um sistema. Os componentes básicos deste sistema são: bocal de captação da tomada de ar, filtro de ar, coletor de admissão, mangueiras e tubos de conexões para passagem do ar.
O ar é aspirado para dentro do cilindro do motor pela sucção criada pelo movimento de descida do pistão no cilindro (tempo de admissão). Para atender às exigências de uma boa combustão necessita desses componentes básicos, incluindo a tomada externa de ar atmosférico, passando pelo filtro e o coletor que se encontra fixado na lateral do motor, junto ao cabeçote.
Acompanhe a sequência:
1 – Bocal de captação do ar:
em muitos tratores está situada em local alto e à frente do capô do motor, sendo de fácil visualização; em alguns modelos de máquinas situa-se acima da cabine. Junto ao bocal há um dispositivo de separação de partículas maiores de impurezas que o operador deve verificar diariamente. Em alguns modelos atuais este conjunto fica no compartimento do motor, sendo necessário abrir o capô para verificação e estar atento à luz de aviso no painel que indica uma obstrução do filtro.
2 – Filtro de ar:
pode ser do tipo filtro de ar lavável e com óleo descartável ou filtro de ar seco. O lavável encontra-se em desuso, mas há muitos modelos em funcionamento. O filtro seco é confeccionado em papel fibroso com porosidade controlada e deve ser descartado periodicamente conforme recomendações do fabricante.
Sistema típico de alimentação de ar: motor necessita de três elementos para entrar em funcionamento: ar, combustível e calor
3 – Tubos e mangueiras com dispositivos de fixação:
interligam os componetes que se encontram em pontos distantes entre si. Um bom operador deve observar as condições destes componentes, pois qualquer ruptura ou problema de conexão provoca entrada de ar adicional (identificado como “ar falso”), não filtrado, responsável por sérios danos aos cilindros e anéis do motor e até a perda de potência e de vida útil do motor.
4 – Coletor de admissão:
é a peça fixada junto ao cabeçote para distribuir o ar para cada cilindro do motor. Possui uma conexão de entrada e tantas saídas quantos cilindros tiver o motor.
O sistema de alimentação de ar é de fundamental para o funcionamento correto do motor, pois se estiver parcialmente obstruído faltará ar para a combustão e a mistura ar-combustível ficará desequilibrada, no caso, rica em combustível, ocasionando carbonização junto aos anéis dos pistões e válvulas do motor. Isto significa perda de potência, aumento no consumo de combustível e da poluição atmosférica, com evidente perda de vida útil.
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Alimentação de ar Turbo e Turbo-cooler – São recursos tecnológicos utilizados para colocar mais ar para dentro dos cilindros e, consequentemente, mais combustível e mais força. Ao longo dos 130 anos de existência dos motores de combustão interna, a tecnologia da turbina no sistema de alimentação foi o invento que mais trouxe acréscimo de rendimento aos motores – até 25% de ganho real de potência.
Nos motores turbo o ar deixa de ser aspirado e passa a ser comprimido para dentro do cilindro, oferecendo assim quantidade maior de ar. Neste caso, são necessárias correções nos demais sistemas e componentes para haver um ganho real de potencia do motor.
Por exemplo: como é necessário mais combustível, devem ser realizadas correções no sistema de alimentação de combustível, na abertura de válvulas, em eixo de comando de válvulas, anéis, pistões e bielas (mais reforçadas), entre outras modificações, afinal são 25% a mais de força.
Em motores turbo o ar é comprimido para dentro do cilindro, oferecendo maior quantidade de ar
E como funciona a turbina? De forma bastante simples. São dois rotores centrífugos fixados no mesmo eixo que trabalham em compartimentos isolados entre si. Em um compartimento encontra-se o rotor motriz impulsionador, acionado pelos gases de escapamento.
No outro compartimento fica o rotor compressor que aspira o ar atmosférico (que passa pelo filtro e demais componentes da alimentação de ar) e comprime para os cilindros do motor através do coletor de admissão. Situada entre o coletor de escapamento e o de admissão, a turbina é fixada entre os dois.
A grande vantagem mecânica deste componente é que não consome força do motor e usa como fonte energética os gases quentes da combustão que seriam desperdiçados no escapamento, sendo assim, há um aproveitamento de energia térmica, contribuindo também para diminuir os índices de poluição dos motores de combustão.
Turbo-cooler
A turbina é componente bastante simples, mas exige cuidados de manutenção e operação que, se não observados, trazem sérios danos e custos financeiros elevados. O principal é entender que a turbina trabalha em rotação elevada: em torno de 40.000 RPM. Possui balanceamento preciso e lubrificação bastante crítica, não podendo receber resíduos abrasivos (terra, areia ou poeira pesada).
Do ponto de vista operacional deve ser evitado o tradicional pico e repico no acelerador para não comprometer o desgaste do eixo, bem como no início de funcionamento do motor não se deve levantar o giro imediatamente e, ao desliga-lo, deve-se aguardar algum tempo com o motor em baixa rotação para manter o sistema de lubrificação em condições plenas junto ao eixo da turbina.
Também conhecido como “inter-cooler ou motor “inter-coolado”. Quando é instalado um componente para resfriar o ar que sai da turbina, o chamado cooler pós-resfriador, temos o motor turbo-cooler. O ar que sai da turbina aquece por dois motivos: proximidade dos gases quentes do escapamento e a própria compressão exercida pelo rotor.
O funcionamento do cooler é baseado no princípio de que o ar resfriado se torna mais denso e, assim, obtém-se mais ar, combustível, combustão e força no mesmo espaço do cilindro. Exemplificando de forma prática: no caso de um motor diesel de 140 cv aspirado este mesmo motor com turbo chega a 180 cv e turbo-cooler a 205 cv.
Há um ganho significativo. Por isso, atualmente todas as máquinas e tratores utilizam motores turbo ou turbo-cooler, motores de aspiração natural fazem parte do passado.
Outras tecnologias estão sendo associadas aos turbos, como válvulas de controle de pressão, turbo de configuração variável, monitoramento eletrônico e por inter-face com os demais sistemas do motor e da máquina.
Agora que discutimos um pouco mais sobre o sistema de alimentação de ar e o quanto ele é importante para o correto funcionamento do motor, assim como para o meio ambiente e a vida útil da máquina, estamos prontos para conhecer mais o sistema de alimentação de combustível, que completa a combustão do motor. Até a próxima!
*Joel S. Alves é instrutor nas áreas de Operação e Manutenção de Máquinas e Implementos Agrícolas e Rodoviários
