Sistema de Lubrificação e de Arrefecimento de motores
01
LUBRIFICAÇÃO
Os movimentos das peças do motor podem gerar atritos que provocam algumas consequências, como aumento de temperatura, desgaste das peças e perda de eficiência. E com o objetivo de minimizar esses efeitos, os motores constam com sistemas de lubrificação e arrefecimento, os
quais veremos detalhadamente neste capítulo.
Os óleos lubrificantes são utilizados principalmente para reduzir o atrito que possa existir entre peças do motor. Eles formam uma fina camada sobre a superfície do componente, reduzindo o contato direto e consequentemente o seu desgaste. Além disso, desempenham o papel de auxiliar no resfriamento do motor, pois a falta de lubrificação provoca o atrito e aquecimento nas peças.
Um bom lubrificante possui as seguintes propriedades:
- Viscosidade: resistência que o lubrificante oferece ao escoamento. A temperatura apresenta uma forte influência na viscosidade, por exemplo quando frio a viscosidade aumenta e quando calor a viscosidade diminui. Portanto, o óleo deve ser mantido dentro do limite de temperatura determinado pelo fabricante.
- Ponto de congelamento: como a viscosidade aumenta à medida que a temperatura abaixa, um bom óleo possui baixo ponto de congelamento. Isso permite que o motor funcione a baixas temperaturas.
- Ponto de fulgor: como o atrito provoca um aquecimento e o óleo pode inflamar-se quando em contato com uma chama, um bom óleo deve possuir alto ponto de fulgor, ou seja, permite a lubrificação a temperaturas elevadas.
Além das propriedades mencionadas, os óleos lubrificantes devem apresentar alta:
- Fluidez: uma propriedade que aponta a facilidade de o óleo fluir pelo motor.
- Estabilidade: capacidade do óleo de sofrer mínimas alterações físicas e químicas durante o uso.
- Neutralidade: propriedade que minimiza o processo químico de corrosão no motor.
- Oleosidade: capacidade de aderência do óleo nas superfícies das peças.
E para melhorar a qualidade do óleo, alguns aditivos são adicionados tais como os antioxidantes utilizados para reduzir a oxidação; os detergentes para dissolver as impurezas do motor; e os anti-espumantes para evitar a formação de espuma.v
Existem três sistemas básicos de lubrificação:
- Salpique: é o sistema mais simples em que o óleo é espalhado para dentro do motor pelo movimento das peças.
- Pressão: o lubrificante é impulsionado por pressão, por meio de uma bomba de óleo. Apesar de ser um sistema eficiente, é bastante complexo.
- Mista: é uma junção dos dois sistemas, onde algumas partes são lubrificadas por salpique como os pinos de pistões e cilindros, e outras são lubrificadas por pressão, como o eixo de comando de válvulas e de manivelas. Este é o tipo de sistema mais utilizado nas aeronaves.
O sistema de lubrificação é composto por reservatório, radiador, bombas, filtros, decantador e válvulas.
Em alguns motores o armazenamento do óleo é realizado pelo próprio cárter, neste caso chamamos de motor de cárter molhado. No entanto, esse armazenamento também pode ser feito por um reservatório a parte, que são os motores de cárter seco. Ambos os casos contam com um sistema de verificação de nível do óleo.
Como o óleo pode sofrer superaquecimento provocado pelo atrito das peças, o radiador, utilizando o ar proveniente das hélices, é responsável pelo o resfriamento do lubrificante, com a intenção de manter a alta
viscosidade e baixa temperatura. Essa detecção da alta temperatura do óleo é feita por uma válvula termostato que se abre permitindo a passagem do óleo para o radiador.
As bombas são engrenagens com a função de transportar o óleo, e são classificadas em bomba de pressão, onde retira o óleo do reservatório e o envia para o motor sob pressão; e bomba de recuperação, que recolhe o óleo utilizado de volta ao reservatório. Como o excesso de óleo é
prejudicial para a combustão, nos cilindros constam com anéis que recolhem os acúmulos de óleo das paredes dos cilindros.
O óleo também passa por um filtro ou decantador para reter as impurezas. E em alguns aviões o próprio reservatório desempenha o papel do decantador.
Por fim, o sistema de lubrificação também é composto por diversas válvulas que gerenciam o seu fluxo. Existem as válvulas que regulam a pressão do óleo; aquelas que direcionam o fluxo por apenas um único
sentido e também aquelas que, por segurança, devolvem o óleo ao reservatório em caso de alta pressão.
E como o piloto consegue monitorar todo esse funcionamento?
No painel da aeronave existem o manômetro e o termômetro que indicam o funcionamento do sistema de lubrificação.
Durante a partida do motor, observa-se o manômetro para verificar a pressão do óleo. Já o termômetro indica a temperatura do óleo, onde o indicador deve estar sempre dentro da faixa considerada segura pelo fabricante do motor.
02
ARREFECIMENTO
Como vimos, a eficiência do motor está direta e proporcionalmente relacionada a temperatura da combustão. Contudo, o excesso de temperatura pode trazer sérias consequências, como deformações e até mesmo a fusão do motor (motor fundido).
Por outro lado, a temperatura não pode estar abaixo de um determinado valor, pois a gasolina pode voltar ao estado líquido e provocar a parada do motor. Por isso, os motores possuem sistemas de arrefecimento com o objetivo de manter a temperatura ideal.
Existem dois tipos de sistemas de arrefecimento, o por ar chamado de resfriamento direto e o por líquido, resfriamento indireto.
O resfriamento direto utiliza o ar que passa pela aeronave durante o voo para resfriar o motor, onde o fluxo de ar é direcionado por chapas metálicas chamadas de defletores, que também aumenta o contato do ar com o cilindro. Existem também os flaps de arrefecimento, que são laminas de aberturas ajustável que controlam o resfriamento do motor. Este sistema apresenta algumas vantagens como a simplicidade, leveza e também por ser barato. Todavia, apresenta tendência ao superaquecimento e dificuldade no controle de temperatura.
Já o resfriamento indireto, utiliza-se água ou outro fluido como o etileno-glicol. Este sistema apresenta uma transferência e controle melhor de calor quando comparado ao a ar. Porém não são muito
utilizados em aeronaves de pequeno porte, devido ao alto peso e acomplexidade de seu funcionamento.
Isto posto, o controle de temperatura do motor pode ser realizado pelo piloto através dos seguintes recursos:
- Utilizar os flaps de arrefecimento, se houver.
- Reduzir a potência para reduzir o calor produzido.
- Aumentar a velocidade do voo para aumentar o fluxo de ar.
- Usar mistura rica, pois o combustível resfriará o motor.
03
Sistema de Alimentação
Para um adequado funcionamento do motor em todas as fases do voo, seja em solo, ou em voo sob condições normais ou de emergências, é importante que haja um sistema capaz de armazenar e fornecer
combustível corretamente em termos de quantidade, pressão, fluxo e livre de impurezas. Neste capítulo, aprofundaremos o conhecimento nos sistemas que envolvem o transporte de combustível do tanque para o motor.
No que diz respeito ao armazenamento de combustível na maioria das aeronaves de pequeno porte, o mesmo está localizado nas asas, todavia em aviões de grande porte é possível encontrar tanques tanto nas asas quanto na barriga do avião.
O Sistema de indução é quem faz a coleta do ar através de um bocal de admissão localizado na fuselagem. O ar coletado é filtrado e depois aquecido, esse aquecimento muitas vezes é realizado pelos gases de escapamento.
Uma vez admitido e tratado, o ar é misturado ao combustível no sistema de formação de mistura. E essa mistura pode ser realizada de três formas:
- Carburação: A mistura e a dosagem de ar e combustível é realizada pelo carburador. A carburação pode ser por sucção em que o combustível é aspirado pelo fluxo de ar por meio do princípio do tubo de Venturi ou por injeção, onde o ar é injetado a partir de uma bomba acionada pelo motor.
- Injeção indireta: A mistura é realizada antes de chegar nos cilindros, ou seja, o combustível é injetado no duto de admissão e regulado por uma unidade controladora de combustível.
- Injeção direta: A mistura é realizada diretamente dentro do cilindro, onde o combustível é pulverizado diretamente dentro dos cilindros e o ar é aspirado para dentro do motor.
O mais utilizado na aviação é a mistura por carburação, por isso, vamos aprofundar o conhecimento nesse tipo de mistura.
O carburador tem a função principal de dosar a quantidade de ar e combustível necessário para o motor. E é composto por uma cuba, em que o nível de gasolina é constante, uma coluna de ar, um cano para entrada de gasolina e uma borboleta (quando a carburação for por injeção).
A borboleta é controlada pelo piloto e sua função principal é a de regular a quantidade de ar que integrará a mistura. Ela funciona como uma porta, quando totalmente aberta um fluxo maior de ar e combustível entrarão, do contrário acontece quando a estiver fechada. Outra função da borboleta é a de regular a mistura.
Uma vez entendido o percurso que o combustível faz do tanque ao motor, entenderemos agora o sistema de alimentação. Existem dois tipos mais comuns, o por gravidade e o por pressão.
Na alimentação por gravidade, os tanques ficam em posições acima do motor, normalmente nas asas e o combustível escoa por gravidade. Além disso, possuem um furo de ventilação para que o ar possa entrar.
A seleção de qual tanque de combustível a ser utilizado é realizado pelo piloto por meio de uma válvula de seleção do tanque localizada na cabine do piloto.
Já na alimentação por pressão, ocorre através de duas bomba de pressão. A bomba principal é de alta pressão e acionada mecanicamente pelo motor do avião. Já a bomba auxiliar, é de baixa pressão e acionada por um motor elétrico, instalado no fundo do tanque de combustível. O seu acionamento é realizado conforme recomendações do manual da aeronave durante a partida do motor, decolagem, pouso ou voo em altitude elevada. E também serve como uma bomba de emergência.
Normalmente, a primeira partida do dia ou em dias frios, o acionamento do motor pode ser trabalhoso, portanto, para facilitar utiliza-se um injetor de partida também conhecido como Primer. Que é uma pequena bomba manual ou elétrica que injeta um pouco de gasolina no tubo de admissão.
Quanto a retenção das impurezas sólidas que pode conter no combustível e prevenir falhas no motor, existem os filtros que ficam localizados próximos ao motor, na parte mais baixa da fuselagem juntamente com uma válvula de drenagem.
Antes de cada voo, o piloto deve retirar um pouco de combustível para verificar se existe contaminação, isto é, deve estar limpo e livre de partículas sólidas, de água e de fungos. De forma alguma, o piloto pode decolar sabendo que o combustível está contaminado, pois o motor pode falhar e até parar de funcionar em voo. E vale ressaltar que a água é considerada um tipo de contaminação para o combustível.
Por fim, é imprescindível que o piloto controle e monitore, durante todas as fases do voo, a de quantidade de combustível contida nos tanques. Esta informação é apresentada por meio do liquidômetro. Um
instrumento que pode operar tanto eletricamente, como mecanicamente.
Além do monitoramento, os pilotos têm o controle de seleção de qual tanque de combustível utilizar, e também a de corte de alimentação por meio da válvula de corte e seletora. Em aviões bimotores há uma válvula para cada motor e existem um sistema chamado cross feed, que permite a alimentação cruzada, ou seja, o tanque esquerdo alimentando o motor direito e vice e versa.
Formando Pilotos desde 2018
© Copyright EAD Aviação Civil - 38.614.906/0001-79