Analise de Falhas Em Motores Diesel

ANALISE DE FALHAS EM MOTORES2 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO..................................................................................................................................................... 4 2. ANÁLISE DE FALHAS E TROUBLESHOOTING EM EQUIPAMENTOS .................................................................... 4 2.1 Troubleshooting como uma extensão da análise de falhas. ....................................................................... 4 2.2 Causas de falhas em equipamentos. ........................................................................................................... 5 2.3 Troubleshooting em equipamentos ............................................................................................................ 6 3. ANÁLISE DE FALHAS E TROUBLESHOOTING EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA ................................... 8 4 - RECONDICIONAMENTO DE MOTORES ............................................................................................................. 9 4.1 Redução De Potencial Do Motor ................................................................................................................. 9 4.2 Aumento Do Consumo De Óleo Lubrificante ............................................................................................10 4.3 Queda Da Pressão De Óleo........................................................................................................................10 4.4 Excesso De Fumaça Branco-Azulada Na Descarga ....................................................................................10 4.5 Ruídos Internos No Motor .........................................................................................................................10 5 FALHAS MAIS COMUNS RELACIONADAS COM A LUBRIFICAÇÃO DE MOTORES ..............................................11 5.1 Consumo Excessivo De Óleo......................................................................................................................11 5.2 Desgaste Excessivo De Cilindros/Camisas, Pistões E Anéis De Segmento ................................................12 5.3 Formação De Borras .................................................................................................................................. 12 5.4 Desgaste Excessivo Nos Mancais (Bronzinas) ...........................................................................................13 5.5 Formação De Depósitos Em Pistões, Cilindros/Camisas, Válvulas E Colagem De Anéis De Segmento.....13 5.6 Perda Da Pressão Do Óleo .........................................................................................................................14 A) BAIXA PRESSÃO DE ÓLEO ........................................................................................................................14 B) ALTA PRESSÃO DE ÓLEO..........................................................................................................................14 C) PRESSÃO DE OLEO COM FLUTUAÇÃO .....................................................................................................15 D) AUSÊNCIA DE PRESSÃO DE ÓLEO............................................................................................................15 5. 7 Dificuldade na Partida ..............................................................................................................................15 5.8 Corrosão No Carter ....................................................................................................................................15 ANEXO1 - FALHAS PREMATURAS EM PISTÕES 1. INTRODUÇÃO...................................................................................................................................................16 2 FALHAS PREMATURAS CA USADAS POR ERROS NA MONTAGEM ...............................................................16 2.1 Explosão da Argola de Retenção do Pino ..................................................................................................16 2.2 Insuficiência de Folga ................................................................................................................................17 2.3 "Flutter” dos Aneis ....................................................................................................................................18 2.4 Engripamento por Deformação da Camisa ...............................................................................................19 2.5 Zona De Contato Inclinada ........................................................................................................................20 3 FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR MAU FUNCIONAMENTO DO MOTOR ...........................................21 3.1 Danificação por Pré-ignição.......................................................................................................................21 3.2 Danificação por Detonação .......................................................................................................................22 3.3 Excesso de Combustível Injetado ..............................................................................................................23 3.4 Refrigeração ..............................................................................................................................................24 3.5 Erosão do Topo ..........................................................................................................................................25 3.6 Interferência do Pistão Contra Cabeçote e/ou Válvula .............................................................................26 3.7 Trincas na Saia ...........................................................................................................................................27 3.8 Deformação da Parte Superior da Camisa ................................................................................................29 3.9 Fratura do Pistão na Região dos Cubos .....................................................................................................29 3.10 Trincas na Borda da Câmara ....................................................................................................................31 ANEXO2 - FALHAS PREMATURAS EM BRONZINAS 1. INTRODUÇÃO...................................................................................................................................................32 1.1 Dimensão Livre ..........................................................................................................................................32 1.2 Altura de Encosto ......................................................................................................................................32 1.3 Ressalto de Localização da Bronzina .........................................................................................................32 1.4 Canais de óleo ...........................................................................................................................................32 3 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 1.5 Excentricidade das Bronzinas ....................................................................................................................32 2. FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR ERRO DE MONTAGEM ......................................................................33 2.1 Contaminação por Impurezas ...................................................................................................................33 2.2 Folga Axial (longitudinal) Insuficiente .......................................................................................................34 2.3 Alojamento Ovalizado ............................................................................................................................... 35 2.4 Altura de Encosto Insuficiente...................................................................................................................36 2.5 Altura de Encosto Excessiva ......................................................................................................................37 2.6 Biela Empenada ou Torcida .......................................................................................................................39 2.7 Capa Deslocada A capa do mancal, uma vez deslocada, força um lado de cada bronzina contra o eixo. 40 2.8 Virabrequim Deformado ...........................................................................................................................41 2.9 Bloco Deformado.......................................................................................................................................42 2.10 Colos não cilíndricos ................................................................................................................................44 2.11 Raio de Concordância Incorreto ..............................................................................................................45 2. 12 Montagem Incorreta por Falta de Atenção ............................................................................................46 3 FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR MAU FUNCIONAMENTO ...............................................................47 3.1 Corrosão ....................................................................................................................................................47 3.2 Fragilidade a Quente ("HOTSHORT”).........................................................................................................47 3.3 Fadiga Generalizada ..................................................................................................................................49 3.4 Insuficiência de óleo ..................................................................................................................................49 3.5 Erosão Por Cavitação . ...............................................................................................................................51 ANEXO3 - FALHAS PREMATURAS EM BUCHAS 1. INTRODUÇÃO...................................................................................................................................................52 2. FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR ERRO DE MONTAGEM ......................................................................52 2.1 Alojamento Deformado .............................................................................................................................52 2.2 Folga de Montagem Incorreta ...................................................................................................................53 4 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 1. INTRODUÇÃO A prevenção de danos potenciais (falhas) em equipamentos, está associada à uma série de fatores que vão desde as especificações de projeto, até questões relacionadas com a operas manutenção dos equipamentos. Este trabalho pretende apresentar as eventuais falhas documentadas em motores de combustão interna e analisar os procedimentos empregados para definir a seqüencia de eventos que conduziram à falha os respectivos componentes. Em função da impossibilidade de se apresentar todos os tipos concebíveis de falhas motores de combustão interna, este trabalho está estruturado para abordar o processo de identificação das falhas e os métodos de análise que podem ser aplicados para virtualmente todas as mais corriqueiras situações que possam surgir. A monitoração eficaz durante a vida operativa dos motores de combustão interna ou de quaisquer outros equipamentos, através de uma minuciosa análise dos sintomas, identificando as suas possíveis causas e corrigindo-as à tempo antes da ocorrência de falhas potenciais, é a melhor forma de se reduzir ou evitar o tempo de parada dos mesmos bem como o risco de falha dos seus componentes. 2. ANÁLISE DE FALHAS E TROUBLESHOOTING EM EQUIPAMENTOS 2.1 Troubleshooting como uma extensão da análise de falhas. A analise de falhas de um equipamento está associada às atividades de investigação realizadas no mesmo ou em algum componente, apos a ocorrência de sintomas ou problemas na sua operação. Neste sentido a análise de falhas tem duas finalidades: • Apurar a razão da falha para que sejam tomadas medidas visando eliminar a possibilidade de repetição futuro; Alertar o usuário sobre o que poderá acontecer se o equipamento for usado ou tratado indevidamente. • Para que a análise seja bem feita, não basta examinar a peça falhada. É necessário fazer um levantamento de como ocorreu; quais eram os sintomas; se já aconteceu antes; quanto tempo trabalhou o equipamento desde a compra até a última reforma; quais foram os reparos que já sofreu; em quais condições de serviço ocorreu a falha; quais foram os serviços anteriores; qual era o operador e por quanto tempo; e todo e qualquer dado que possa contribuir para encontrar a causa da ocorrência. Muito freqüentemente, falhas de equipamentos revelam uma cadeia de reações de causa e efeito. O fim da cadeia é usualmente uma deficiência de performance e eventual falha. TROUBLESHOOTING está associado ao início desta cadeia, de modo a evidenciar a causa principal de um problema existente ou potencial. Para todos os propósitos práticos, as atividades de análise de falhas e de TROUBLESHOOTING integram-se umas com as outras, cabendo às últimas a investigação das causas de mau funcionamento, cujos 5 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting mecanismos serão apresentados a seguir, antes que tenha ocorrido uma falha no equipamento. 2.2 Causas de falhas em equipamentos. De uma forma simplificada, falha pode ser definida como qualquer mudança em uma parte ou componente do equipamento que acarrete com isto uma incapacidade do mesmo em desempenhar a sua função satisfatoriamente. As causas mais significativas para a ocorrência de falha em equipamentos são: • Erros de projeto ou de especificação. O equipamento ou alguns de seus componentes não correspondem às necessidades de serviço. Trata-se de dimensões, rotações, materiais, ajustes, etc. Erros de fabricação (de componentes ou montagem mal feita). Trata-se de trincas, concentrações de tensão, folgas exageradas ou insuficientes, etc., não previstas no projeto. Instalação imprópria. Trata-se de desalinhamentos, fundações, vibração, etc. Manutenção imprópria. Trata-se de perda de ajustes e da eficiência do equipamento devido à contaminantes, falta momentânea ou total de lubrificação, lubrificante impróprio que resulta em ruptura do filme ou em sua decomposição, falta de controle de vibrações, etc. Operação imprópria. Trata-se de sobrecarga, choques e vibrações que acabam em ruptura do componente mais fraco, cujas partes provocam, geralmente, um grande dano nas outras peças. • • • • As causas das falhas são usualmente determinadas relacionando-as a um ou mais mecanismos de falha. Esta é a idéia central para qualquer atividade de análise de falhas. Mecanismo de falha é a apresentação, maneira ou forma pela qual a falha de um componente ou um equipamento ou de uma unidade se manifesto. A tabela I abaixo, lista os mecanismos de falhas básicas encontradas em 99 por cento das falhas ocorridas em equipamentos. TABELA I Classificação dos mecanismos de falha em equipamentos • • • • • Deformação (plástica, elástica, etc) Fratura (trinca, "pitting”, fratura por fadiga, etc) Alteração de superfície (desgaste, trinca, etc) Alteração de material (contaminação, corrosão, etc) Deslocamento (folga excessiva, travamento, etc) como e porque uma determinada falha ocorreu. se iniciam. No segundo caso. Neste sentido. O segundo. Dois casos básicos ilustram este princípio: O primeiro. a analise de falhas será parte de um processo geralmente chamado de troubleshooting. associados às considerações de projeto e das propriedades dos materiais envolvidos. levando à uma falha funcional de uma parte do equipamento. então o troubleshooting.6 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • • Vazamentos Contaminação Mecanismos de falha não devem ser confundidos com causas de falha: o primeiro refere-se ao efeito e o último à causa da ocorrência de uma falha. como uma extensão da análise de falhas. o processo de troubleshooting não para aí. engloba todas as atividades para a determinação das suas causas. mas sim com a eliminação do problema. Freqüentemente. No primeiro caso. Os agentes básicos dos mecanismos de falhas de componentes dos equipamentos estão apresentados na Tabela II (página seguinte). Na Tabela III estão listados alguns típicos problemas ou sintomas de performance em equipamentos. a analise de falha descobrirá a causa da falha (erro de projeto) e uma ação corretiva alterando os parâmetros de projeto será processada. eles se prestam a esclarecer. Fratura por fadiga devido a vibrações torcionais de baixa freqüência". um proprietário de um equipamento experimenta falhas semelhantes após anos de operação sem ter tido qualquer falha. uma vez a análise de falhas tenha sido realizada digamos. um fabricante de equipamento constata freqüentes falhas por fadiga em um eixo acionador durante os testes de protótipo de seu recentemente projetado equipamento. as investigações sobre a causa da ocorrência deste distúrbio vibracional ttroubleshooting).3 Troubleshooting em equipamentos Se a análise de falhas representa a ação "post mortem" em um componente do equipamento onde ocorreu a falha. Mecanismo de falha pode ser também o resultado de uma longa corrente de causas e efeitos. . Aqui. TABELA II Agentes dos mecanismos de falhas Constante Transiente Cíclica Muito curto TEMPERATURA Curto Longo FORÇA TEMPO MEIO REATIVO (contaminações) VAZAMENTO Baixa Ambiente Elevada Constante Transiente Cíclica 2. deve o mesmo ser aberto para inspeção e reparo? Quais componentes e seus respectivos mecanismos de falha (Tabela I) devem ser os causadores de tais sintomas? • • . mantendo-se constante ou decrescendo? Se o equipamento está disponível para manutenção. deverá o mesmo ser desligado a fim de se reduzir os danos conseqüentes? Quão sério é o problema? Quão rápido devemos reagir a ele? Está o problema aumentando.7 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting TABELA III Típicos problemas de performances em equipamentos Compressores Mudança de eficiência Falha no sistema de controle e segurança Baixa capacidade Ausência de fluxo (descarga) Pressão anormal Elevado consumo de energia Excessivo vazamento Excessivo ruído Superaquecimento Batidas internas Elevada temperatura de descarga Falha na partida Perda de potência Elevado consumo de combustível Paradas freqüentes Excessiva vibração x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Ventiladores Bombas Turbinas Motores Elétricos Motores combustão interna Redutores Sistemas de distribuição x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x A aparição de um ou mais destes sintomas requererá do técnico resposta das seguintes questões: • Se o equipamento está operando. 5 17. ETC) EIXO DE CAME CARCAÇA (FUNDIDA) ACOPLAMENTOS ROTOR TURBOCARREGADOR DISPOSITIVOS PARA CONTROLE DE PRESSÃO E TEMPERATURA OUTROS TOTAL OCORRÊNCIA (%) 24.1 0.3 100.9 100.3 0. abaixo. onde primeiramente se manifestam esses efeitos. chegando a apresentar falhas.$ (% DO TOTAL) 33. sujeitos a eventuais falhas. ao longo da vida do motor.7 1.7 19. CILINDRO.2 0.4 19.3 100. As Tabelas IV e V.4 16. CABEÇOTE.8 0.1 7. observados em motores de combustão interna (ciclos Diesel e Otto) e seus componentes.1 5.4 2.7 6.0 Por encabeçarem a lista das falhas mais freqüentes e ao mesmo tempo apresentarem um custo acumulado expressivo ao longo da vida do motor (vide Tabela V).6 1.4 25. COMPONENTE MANCAIS (BRONZINAS) PISTÕES – ANEIS BLOCO.1 100. VARETAS.2 2.0 TABELA V Distribuição estatística dos principais componentes de motores de combustão interna.1 5.3 27.4 0.0 CUSTO . ANÁLISE DE FALHAS E TROUBLESHOOTING EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA Todo motor como qualquer outro equipamento sofre envelhecimento com o tempo e com o uso.2 1. apresentam respectivamente distribuições estatísticas de mecanismos de falha.7 1.3 24.3 8.1 1.2 3.2 3.2 1.6 4. MECANISMO DE FALHA QUEBRA FRATURA (TRINCA) DESGASTE ABRASIVO (RISCAMENTO) DEFORMAÇÃO OUTRAS TOTAL OCORRÊNCIA (%) 49.8 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 3. BUCHAS EIXO DE MANIVELAS VÁLVULAS TUCHOS. Nestas mesmas Tabelas também se encontram as distribuições de custos totais referentes às reparações dos mecanismos de falhas (Tabela IV) e dos componentes.4 8. e seus custos totais de reparação.8 0.$ (% DO CUSTO) 46. onde se manifestaram as falhas (Tabela V). LUBRIFICAÇÃO (BOMBA. serão mostradas .0 CUSTO . TABELA IV Distribuição estatística dos principais mecanismos de falha e seus custos totais de reparação em motores de combustão interna.1 18.3 4. BALANCINS SIST. hastes ou sedes de válvulas. nem relacionada. Desgaste excessivo ou quebra dos anéis de segmento. os aspectos (troubleshooting) dessas falhas prematuras em pistões. reduzindo o rendimento volumétrico. Comprovado o aparecimento de um desses sintomas e verificados os fatores que pudessem contribuir para um mau desempenho do motor. Queda da pressão de óleo. Uma outra corrente é a obstrução da admissão do ar. Devido ao desgaste a que estão sujeitos em função de suas condições de trabalho. A seguir serão analisados. Desgaste das guias. Aumento do consumo de óleo lubrificante. Excesso de fumaça branco-azulada na descarga do veículo. sendo muitas vezes resultante de uma má combustão devido a deficiências no sistema de injeção de combustível ou a má regulagem do motor. um a um. mas de uma forma lenta e gradual. os sintomas anteriormente descritos.RECONDICIONAMENTO DE MOTORES O serviço de retífica em um motor de combustão interna consiste na substituição e recondicionamento das peças desgastadas. 4 . com a quilometragem apresentada pelo veículo em que este motor está instalado.9 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting nos Anexos 19 2. 4. bronzinas e buchas. devolvendo-lhe as características de um motor novo. • • • • • • Dentre eles. o motor mais cedo ou mais tarde deverá ser aberto para reforma. A vida útil de um motor não pode ser expressa.1 Redução De Potencial Do Motor A perda de potência pode não estar relacionada com a lubrificação do motor. e 3. Isto é geralmente devido ao entupimento do . Estes sintomas não aparecem de repente. pode-se notar o aparecimento de alguns sintomas indicativos da necessidade de uma manutenção mais profunda. respectivamente. podemos citar como os principais: Redução de potência do motor. Ruídos internos no motor. À medida que se aproxima do seu limite de vida útil. bronzinas centrais ou de biela. pode-se supor a ocorrência das seguires causas: • • • • Folgas excessivas entre pistões e cilindros/camisas. no entanto. Desgaste nas buchas. quase sempre. 4. agarrados ou partidos. onde é queimado junto com o combustível. pode-se afirmar que se trata de um problema de mistura muito rica (excesso de combustível). quando a causa do falo estiver na elevada diluição de combustível no lubrificante. a perda de potência pode resultar de uma ou mais das seguintes das quais relacionadas com a lubrificação do motor: • • • • Cilindros/camisas e anéis com desgaste. quase preta.2 Aumento Do Consumo De Óleo Lubrificante O aumento do consumo de óleo se deve ou à vazamentos externos ou a excessiva passagem do mesmo para a câmara de combustão. Válvulas mal vedadas com ação retardada por formação de depósitos ou desgaste.5 Ruídos Internos No Motor O aparecimento de qualquer ruído interno num motor. 4. Basta uma regulagem no sistema de injeção e o problema estará sanado 4.ca. está associado à perda de potência do motor. Neste caso a sua resolução torna-se trivial.4 Excesso De Fumaça Branco-Azulada Na Descarga A ocorrência de fumaça de coloração branco-azulada na descarga. Anéis de compressão com gomas. devido às excessivas folgas entre pistões e cilindros/camisas. Quando se verifica um excesso de fumaça escura. 4. Em motores de dois tempos lavagem ineficaz por obstrução das janelas. No entanto. o ruído provocado por combustão irregular (por exemplo: detonação) pode ser confundido com outros provenientes de problemas de origem mecânica no motor (por exemplo: batidas de biela. Este sintoma. implicará mais cedo ou mais tarde na abertura do motor para recondicionamento das folgas entre pistão e cilindro Através desta folga. bronzina central ou anéis partidos). em função de folgas existentes entre pistões e cilindros/camisas ou do desgaste dos anéis de segmento. Contudo. que não foi queimada. .3 Queda Da Pressão De Óleo A queda na pressão de óleo pode estar relacionado exclusivamente com problemas no sistema de lubrificação (óleo e componentes).10 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting filtro de ar e pode ser normalmente evitado com inspeções mais freqüentes do filtro ou sua substituição por outro com malha maior. o lubrificante do cárter passa para a câmara de combustão. os quais serão mencionados no capítulo seguinte. implica quase sempre em sua abertura. saindo sob forma de fuligem. gerando a tal fuma. o motor necessariamente deve ser aberto e recondicionado. No entanto. um grau de . Desgaste excessivo de cilindros/camisas. além da passagem do mesmo para a câmara. (bronzinas). mancais e das condições de amaciamento do motor. conexão do filtro de óleo.de combustão. cilindros/camisas. A viscosidade dos óleos de cárter é o fator primordial para o consumo do lubrificante. pistões. Nos motores de quatro tempos este valor é aproximadamente 1% do consumo do combustível e nos motores a dois tempos é um pouco mais alto. Contudo. tipos de anéis de segmento. maior o consumo. Formação de depósitos em pistões. Formação de borra. devido a desgastes dos cilindros/camisas. especialmente da utilização do motor. de uma maneira geral. Conforme mencionado no capítulo anterior. Dificuldade na partida. O aspecto da curva do consumo de óleo em função do tempo ou quilometragem depende de vários fatores. Usualmente. Perda de pressão do óleo. Entretanto. gaxetas. São elas: • • • • • Consumo excessivo de óleo. e que podem surgir durante o funcionamento de motores. pode dizer-se que em um motor novo o consumo de óleo é de início relativamente alto. quanto menor a viscosidade. a curva de consumo se mostre horizontal (consumo mais ou menos constante). válvulas e colagem de anéis de segmento. • • • A seguir serão analisadas cada uma das falhas mencionadas acima. a outra possibilidade para um excessivo consumo de óleo. selos. 5. e unidade sensora de tomada de pressão. até que acabado este. o consumo de óleo aumenta de novo e só um recondicionamento e limpeza do motor permite de novo valores razoáveis. diminuindo gradualmente no decurso do amaciamento. é vazamento externo Os locais mais prováveis para vazamentos são os seguintes: plugue de dreno. e conseqüente formação de depósitos. de acordo com o tipo do motor e até mesmo dentro do mesmo tipo.1 Consumo Excessivo De Óleo Os motores de combustão interna apresentam diferenças muito consideráveis nas características de consumo de óleo.11 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 5 FALHAS MAIS COMUNS RELACIONADAS COM A LUBRIFICAÇÃO DE MOTORES Neste capítulo serão apresentadas algumas notas sobre as causas das falhas mais freqüentes relacionadas com a lubrificação. Corrosão no cárter. pistões e anéis de segmento. anéis de segmento e pistões. Desgaste excessivo nos mancar. O consumo mantém-se com esse valor durante bastante tempo até que. por solução ou suspensão no óleo de resíduos de combustível não queimado e outros produtos de combustão.cão de produtos de deterioração do óleo. originando taxas de desgaste elevadas. provocando a ruptura da película de óleo. tornando impossível o acamamento dos anéis nos pistões. são as que se seguem: • • Quantidade insuficiente de óleo na lubrificação do cilindro/camisa. Contaminação do óleo por substâncias abrasivas. Anéis que não vedam a passagem dos gases (blow-by). e que a única solução consiste em retardá-lo o mais possível. Considerando o acima exposto. Desalinhamento do pistão/distorção do cilindro. A pequenas velocidades do pistão. que nele são solúveis e não tem uma ação prejudicial imediata. Sobrecarga do motor. ocorre quer do contata metálico entre as peças em movimento. as causas possíveis de um desgaste anormal desses componentes. O desgaste mecânico relacionado com o movimento do pistão e anéis. como as substâncias formadas na câmara de combustão. o desgaste mecânico é inevitável nas extremidades do curso. • • • • • 5. Tanto as matérias estranhas. que o separa das paredes do cilindro. desde que rompam a película de óleo. Óleo lubrificante com viscosidade inferior à adequada. devido ao fato de reduzir o atrito do motor. e por forma.12 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting viscosidade mais leve (acima do mínimo) melhora a partida e economia de combustível. tende a romper-se. 5. sendo mais intenção no topo do cilindro.3 Formação De Borras A formação de borras no cárter e as avarias que daí resultam são devidas principalmente à contaminação do óleo. Pistões E Anéis De Segmento Deve-se reconhecer que é praticamente impossível evitar o desgaste destes elementos. ao longo das paredes do cilindros/camisa.2 Desgaste Excessivo De Cilindros/Camisas. podem atuar como abrasivos. quer da interposição de matérias abrasivas entre as superfícies. um compromisso deve ser feito entre consumo de óleo e outros fatores de performance. O poder dispersante do óleo impede a floculação e sedimentação dos resíduos e torna possível a eliminação de muitas substâncias indesejáveis. quando um óleo de cárter é selecionado. Temperaturas da parede do cilindro/camisa demasiadamente altas. Dessa forma. . onde a temperatura e a pressão do gás são mais elevadas. quando da sua troca. Por este motivo. Os lubrificantes tornam-se escuros depois de períodos de serviço relativamente curtos. A seguir damos algumas notas sobre as causas mais comuns da formação de borras: • Contaminação excessiva do óleo do cárter por substâncias provenientes das câmaras de combustão. a película de óleo. As substâncias insolúveis. A colagem dos anéis de segmento depende principalmente da rapidez com que se acumulam os produtos de combustão incompleta e da oxidação do óleo nas canaletas dos anéis. e outros componentes do motor praticamente livres de depósitos. que são levados para o sistema de circulação e formam. Ao se mudar de óleo deve-se fazer uma lavagem adequada no motor. . referem-se à falta de lubrificação e sujeira no óleo. cilindros e hastes e sedes de válvulas. acumulam-se nas cabeças dos pistões. a colagem dos anéis é inevitável. Quando o ritmo de acumulação desses depositas excede a sua possibilidade de remoção pela circulação do óleo. 5. pode-se constatar que falhas em mancais. 5. Cilindros/Camisas. além da grande estabilidade à oxidação? o óleo possua um grau suficiente de dispersância. depósitos ou borras. cuja origem é atribuída ao lubrificante. mais tarde. é essencial que. do contrário há probabilidade de se formarem depósitos de borras com entupimento dos filtros e canais de óleo. tendendo a soltar os depósitos que se tenham acumulado durante o período de serviço anterior. anéis e canaletas. · Substituição do óleo por outro com mais elevado grau de dispersância.5 Formação De Depósitos Em Pistões. Contaminação com água. Intervalo de troca de óleo excessivo. Para manter os pistões. cujos efeitos foram discutidos no Anexo 2. que darão origem a depósitos compactos.13 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • • • Filtração insuficiente do ar e do óleo. vale mencionar uma estatística das causas mais comuns de falhas em mancais: SUJEIRAS DESALINHAMENTO ERRO MONTAGEM SOBRECARGA FALTA LUBRIFICAÇÃO CORROSÃO OUTROS 47% 14% 12% 10% 8% 5% 4% Dessa forma. Válvulas E Colagem De Anéis De Segmento Existe uma tendência geral para a entrada no cárter de grande parte da fuligem e outros produtos da combustão incompleta. O funcionamento a baixa temperatura e a ventilação inadequada do cárter são as causas de tais depósitos.4 Desgaste Excessivo Nos Mancais (Bronzinas) Em adição às notas feitas no Anexo 2 deste trabalho. visto que é possível haver variações na pressão do óleo se temperaturas extremas ocorrerem. danificado. Uma causa comum de baixas pressões de óleo é o resultado de excessiva diluindo de combustível.14 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 5. Sensor de pressão do óleo. Linha de óleo entupida. danificado. Se a pressão responder. Mancais excessivamente desgastados. Óleo insuficiente. Isto é válido para temperaturas normais de operação. Temperaturas de motor bastante baixas resultam em elevadas pressões de óleo e vice-versa. Válvula de alívio danificada. Viscosidade do óleo inferior à adequada. . B) ALTA PRESSÃO DE ÓLEO • • • • • Óleo com grau de viscosidade elevado. Vazamentos na linha de descarga da bomba de óleo. Elevada formação de espuma. Entretanto. Excessiva temperatura do óleo. Tela de aspiração. da bomba de óleo. Constante (K) da mola da válvula de alívio excessivamente alta (dura). Sensor de pressão do óleo.6 Perda Da Pressão Do Óleo A única propriedade do óleo de motor que pode possivelmente afetar a pressão de óleo é sua viscosidade. Bomba de óleo danificada. às variações nos graus SAE. é uma indicação que o motor requer uma atenção em sua parte mecânica. entretanto. óleo com baixa temperatura. A seguir está apresentada uma lista das possíveis causas das pressões anormais de óleo: A) BAIXA PRESSÃO DE ÓLEO • • • • • • • • • • • Óleo diluído com combustível. entupida. a viscosidade do óleo tem pouco efeito em sua pressão quando o motor está em boas condições mecânicas. Mola da válvula de alívio danificada. ataques corrosivos. Baixo nível de óleo. tanto maior será o torque de arranque requerido. impossibilitando a inflamação do combustível.serão apresentadas abaixo as mais comuns: • Falta de compressão.000km e ter o seu óleo trocado. Excluindo a mais óbvia . • Má regulagem do sistema de injeção de combustível. 7 Dificuldade na Partida Para dadas folgas dos pistões e mancais. 5. . gerando com freqüência.15 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting C) PRESSÃO DE OLEO COM FLUTUAÇÃO • • • • • • Baixo nível de óleo no cárter. ainda quente.8 Corrosão No Carter A condição essencial para que haja hipótese de corrosão no cárter é a presença de água. e posterior enchimento com lubrificante recomendado. após o que retornará a sua periodicidade recomendada nas trocas futuras. Tela de aspiração da bomba de óleo parcialmente entupida. ácidos são gerados no cárter em virtude da presença adicional de água no ar. as causas para dificuldades de arranque são várias. Válvula de alívio danificada.falta de combustível . quanto maior for a viscosidade do óleo. então. Uma vez atendida a recomendação do fabricante quanto a viscosidade adequada. Tomada de aspiração do óleo no cárter excessivamente alta. Entupimentos na linha de sucção. A viscosidade referida é aquela correspondente à temperatura quando o motor se encontra frio. 5. motivada pelo desgaste dos anéis ou vazamentos pelas juntas do cabeçote e válvulas. O motor. A água é um sub-produto da combustão e pode condensar-se no cárter se a temperatura de operação do motor for insuficiente (baixa). Em aplicações onde a umidade do ar se encontra acima de 85%. Sensor de pressão do óleo danificado. Um cárter contaminado com água pode ser limpo através da drenagem do óleo. Elevado grau de viscosidade do óleo. deve operar por dois meses ou 5. Linhas danificadas. D) AUSÊNCIA DE PRESSÃO DE ÓLEO • • • • • Bomba de óleo inoperante. Vazamentos na linha de aspiração da bomba. O consumo de óleo e a vedação entre a câmara de combustão e o cárter dependem da precisão de usinagem tanto do pistão.FALHAS PREMATURAS EM PISTÕES 1. serão analisadas a seguir as suas principais falhas prematuras. Folga longitudinal excessiva no eixo de manivelas. Apresentados os esforços a que estão submetidos os pistões. com destruição parcial do pistão por martelamento efetuado pelos fragmentos da argola rompida. a ocorrência se dá por uma componente de força que empurra o pino contra uma das argolas até sua expulsão e/ou sua fratura. como também a esforços devido a pressão dos gases. e por isso fica submetido as altas temperaturas aí reinantes. através das canaletas. Geralmente.16 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ANEXO1 . Estas pressões. quanto da camisa/cilindro e dos anéis.1 Explosão da Argola de Retenção do Pino Estas peças de ação. dão origem a pressões de trabalho na saia (parte compreendida entre a região dos anéis e a extremidade inferior aberta do pistão) de 40 à 60 N/cm2 (4 à 6 kgf/cm2) e no furo do pino alcançarem de 3 à 5 kN/cm2 (300 à 500 kgf/cm2). enfocando o aspecto visual das mesmas suas causas e correções. geralmente em forma de argola. Folga excessiva entre o pino e a argola. o pistão desempenha o importante papel de garantir apoio uniforme e carreto aos anéis. CAUSAS • • • • • Bielas empenadas. destinam-se a limitar o movimento longitudinal do pino. 2 FALHAS PREMATURAS CA USADAS POR ERROS NA MONTAGEM 2. Mas. Cilindros/camisas desalinhados em relação ao eixo de manivelas. O aspecto da falha é o rompimento da canaleta da argola de retenção. . INTRODUÇÃO O pistão constitui a parede móvel da câmara de combustão. Montagem incorrera da argola. e também transferir para a camisa/cilindro uma parte do calor gerado através do controle de seu fluxo. que na cabeça do pistão alcançam 4 MPa (40 atmosferas) no motor a gasolina/álcool e 8 MPa (80 atmosferas) no motor diesel. 2 Insuficiência de Folga A tendência nos motores modernos é montar o pistão na camisa/cilindro com folga cada vez menor. pois o coeficiente de dilatação do pistão é maior. a fim de se reduzir ruídos e “blow-by". Verificar a folga axial do virabrequim. Este funcionamento anormal. Montar corretamente a argola. A diminuição desta folga a valores que ultrapassam o indicado em projeto.17 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • Falta de paralelismo entre o centro da bucha do pé da biela e da bronzina. ASPECTO • Faixas de engripamento ao lado do furo para pino (cubos). faz com que ocorra um contato metálico entre o pistão e a camisa/cilindro. leva inevitavelmente ao engripamento da região da saia do pistão. Com o aquecimento normal do motor a folga entre o pistão e a camisa/cilindro tende a diminuir. Ratificar as camisas/cilindros devidamente alinhados em relação ao virabrequim. 2. cuidando para não deforma-la durante a montagem. Retificar corretamente os colos do virabrequim. preferencialmente no lado de maior pressão. esta dilatação está calculada no projeto do pistão. CORREÇÃO • • • • • Alinhar corretamente as bielas (trocar se necessário). CAUSAS • Montagem do pistão na camisa/cilindro com folga insuficiente . Evidentemente. proporcionando a vibração do anel. O anel com diâmetro maior que o especificado. CAUSAS • Montagem de pistões com anéis de dimensões incorreras. que é a zona mais solicitada da região dos anéis. atingindo também zona de fogo do pistão. Excesso de depósitos de materiais carboníferos. A combustão superaquecendo o pistão. desgastam excessivamente a canaleta. principalmente as primeiras. podendo vir a fraturar. Montagem de anéis novos em canaletas desgastadas facilitam a vibração dos anéis. O superaquecimento desta região do pistão. O excesso de folga lateral além de prejudicar o fluxo de calor. acrescido pela abrasão provocada pelos materiais carboníferos. aliado ao fato de os anéis não estarem exercendo perfeitamente sua função de transferir calor para a camisa/cilindro.3 "Flutter” dos Aneis O "flutter" ou vibração dos anéis. ASPECTO • Canaletas de anéis destruídas. O problema ocorre geralmente no primeiro anel de compressão (anel de fogo). 2. criando pontos de concentração de tensão na canaleta. quando montado tende a fletir. • • . possibilita a vibração do anel.18 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CORREÇÃO • Observar a folga de montagem entre o pistão e a camisa/cilindro recomendada pelo fabricante. devido à sua exposição direta aos gases da combustão. em suas respectivas canaletas. pode ocasionar a fratura das mesmas e conseqüentes danos nas camisas/cilindro. faz com que o pistão tenha sua resistência diminuída. CAUSAS – (Deformação da camisa devido a) • • Irregularidade na montagem do bloco. dão origem a um tipo de engripamento onde aparecem faixas estreitas de cantata com o pistão e tendem a ir se alargando com o funcionamento. Manter a folga entre anéis e canaletas dentro das tolerâncias especificadas. . dilatação das gaxetas de vedação e/ou aperto defeituoso do cabeçote. Este fato é muito frequente em motores encamisados devido ao não cumprimento das normas exigidas para o processo. onde as altas pressões resultantes impedem a manutenção do filme de óleo adequado.19 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CORREÇÃO • Verificar minuciosamente. com diminuição de folga local em alguns trechos. A continuação do processo leva ao engripamento dos pistões. as condições das canaletas nos pistões. durante o funcionamento do funcionamento do motor. geralmente em toda a circunferência da saia do pistão. • 2.4 Engripamento por Deformação da Camisa A deformação da camisa por deficiência de ratificação. A camisa apresenta-se nesses casos com uma superfície irregular. ocorrendo o engripamento geralmente durante a fase de emaciamento do motor. principalmente as primeiras. O contato metálico que se segue eleva a temperatura no local. quando da troca dos anéis. ASPECTO • Engripamento em faixas estreitas. Dilatação das gaxetas de vedação. que recebem os anéis de compressão. atingindo-se o ponto de fusão da liga com o aparecimento de faixas por arrancamento de material. 20 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • Diâmetro dos alojamentos das gaxetas de vedação acima do valor especificado. CAUSAS • • Bielas empenadas. Verificar o diâmetro dos alojamentos das gaxetas de vedação. Cilindros/camisas desalinhados em relação ao virabrequim. ASPECTO • Área de contato inclinada em relação ao eixo do pistão. CORREÇAO • • • Usinar corretamente os furos no bloco para a instalação das camisas. . sejam verificadas quanto a empenamento. A montagem de uma biela empenada ou torcida pode acarretar sérios danos ao pistão. principalmente bielas.5 Zona De Contato Inclinada No recondicionamento do motor é importante que todos os componentes. Utilizar gaxetas de vedação de boa qualidade. provocar ruídos e ocasionar a expulsão da argola de retenção. 2. como também contribuir para um aumento do consumo de óleo lubrificante. • • . recebe o nome de pré-ignição. Velas inadequadas para o tipo de serviço requerido.200° C) e pressões. submetendo o topo do pistão a elevadíssima temperatura (maior que 2. Esta queima ocorre antes do tempo normal de combustão. durante tempos cada vez mais longos. CAUSAS • Depósitos de carvão que permanecem incandescentes. Válvulas operando em temperaturas mais elevadas que o normal. com a queima espontânea do combustível.21 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CORREÇAO • • • Alinhar corretamente as bielas Trocar se necessários.1 Danificação por Pré-ignição A formação de uma segunda frente de chama. Mandrilhar a bucha do pé da biela no esquadro em relação à biela. ao contrário da detonação que a atrasa. 3 FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR MAU FUNCIONAMENTO DO MOTOR 3. ocasionando pontos quentes. Ratificar os cilindros devidamente alinhados em relação ao virabrequim. ASPECTO • Zona dos anéis e cabeça do pistão parcialmente destruidas e furo no topo do pistão. A pré-ignição é extremamente danosa ao motor pois ela cria duas frentes de chama sendo queimadas quase simultaneamente. Esta frente de chama secundário avança até colidir com a frente original. CORREÇÃO • • • • Instalar velas adequadas ao motor. A frente de chama avançando. em seus últimos estágios. A detonação ocasiona uma erosão na cabeça do pistão. ASPECTO • Cabeça do pistão parcialmente destruída. no lado em que os gases sofrem a combustão espontânea.2 Danificação por Detonação A detonação pode ser definida como uma combustão proveniente da reação rápida e espontânea de uma parte da mistura ar/combustível quando esta é submetida a pressões e temperaturas crescentes. Verificar sistema de arrefecimento.22 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • Pontos quentes ocasionados por sistema de arrefecimento defeituoso. excessivo desgaste da primeira canaleta como quebra e aprisionamento dos anéis. superaquece os gases ainda não queimados. Descarbonizar o topo dos pistões e o cabeçote sempre que possível. originadas da combustão normal. . e. criando o ruído característico de "batida". Regular periodicamente as válvulas do motor conforme prescrito pelo fabricante 3. fazendo surgir uma chama não controlada que pode provocar algo semelhante a uma explosão na câmara. geralmente na direção dos jatos de combustível. Carga excessiva do motor. Lubrificação deficiente ou sistema de lubrificarão inoperante. • CORREÇÃO • Proceder periodicamente a uma revisão dos sistemas de alimentação e ignição. ASPECTO • Faixas de engripamento da cabeça à boca do pistão. . Depósitos de carvão nos pistões ou no cabeçote. mantendo-os em condições de funcionamento recomendadas pelo fabricante Evitar sobrecargas operacionais no motor.3 Excesso de Combustível Injetado O excesso de combustível injetado pode diluir a película de óleo lubrificante existente nas paredes dos cilindros/camisas. Geralmente o engripamento ocorre na direção dos jatos de combustível e posteriormente propaga-se para outras regiões do pistão. também podem contribuir para o engripamento. Taxa de compressão muito alta. • 3.23 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CAUSAS • • Combustível inadequado com baixo índice de octana. o que acarretará contato metálico entre o pistão e o cilindro. Má regulagem da mistura ar/combustível (mistura pobre). conduzindo ao engripamento. Ignição muito avançada. propiciando o seu rompimento. rompimento do filme de óleo e contato metálico entre pistão e cilindro/camisa.4 Refrigeração O conjunto pistão-cilindro é montado com folgas bastante pequenas. CAUSAS • Arrefecimento deficiente. formação de depósitos no bloco. sendo que estas folgas tendem a diminuir com o aquecimento do motor. 3.24 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CAUSAS • • Lavagem do lubrificante por excesso de combustível injetado (diesel). Pulverização incorreta (esguicho) dos injetores. Qualquer alterarão que ocorra na refrigeração do motor faz com que tenhamos um superaquecimento do conjunto. Falhas mecânicas na bomba de água. radiador parcialmente obstruído e termostato com mau funcionamento. falta de líquido refrigerante. com a eliminação das folgas de projeto. geralmente sobre o eixo do pino (cubo). Correia do ventilador frouxa (patinando) em demasia originando queda do fluxo de ar através da colméia do radiador. devido a vazamentos. • • . ASPECTO • Engripamento do pistão. CORREÇÃO • Revisar periodicamente bomba e bicos injetores conforme recomendado pelo fabricante. excesso de combustível injetado por ciclo e/ou ponto de injeção inadequado (adiantado) têm como conseqüência a queima repentina de uma grande quantidade de combustível. uma das quais é 0 topo do pistão. Estas irregularidades geram picos de pressão (ondas de choque) na câmara de combustão que produzem altas solicitações às paredes da mesma. tem como efeito destruir o topo do pistão. ventilador e válvula termostática. ASPECTO • Erosão da cabeça do pistão.5 Erosão do Topo Pulverização inadequada. correia. falta de estanqueidade nos injetores. zona de fogo e anéis.25 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • • Tampo do radiador defeituoso. Como conseqüência decorrem altíssimas temperaturas. não oferecendo estanqueidade suficiente. fazendo com que a pressão máxima ocorra antes de o pistão atingir o ponto morto superior. devido a sobrecarga mecânica e desintegrado CAUSAS • Excesso de combustível injetado por ciclo. que aliadas à sobrecarga térmica. 3. CORREÇÃO • Revisar periodicamente o sistema de arrefecimento (bomba drama radiador. . Depósito de sujeira nas aletas dos cilindros (motor arrefecido a ar). Corrigir o ponto de injeção de combustível. ASPECTO • A cabeça do pistão apresenta-se deformada a batidas contra o cabeçote e/ou válvula do motor.6 Interferência do Pistão Contra Cabeçote e/ou Válvula Na montagem do pistão no motor é muito importante observar a distância entre o topo e a face do bloco. Outro detalhe a ser observado é o espaço entre a cabeça da válvula e a face do cabeçote. Em ambos os casos. Depósito de carvão e/ou cinzas na cabeça do pistão que se torna maior que a folga entre o mesmo e o cabeçote/válvulas. Pulverização incorrera. a não observância dos valores especificados pelo fabricante do motor irá acarretar sérios danos aos mesmos. • 3. Falta de estanqueidade nos injetores. ou seja. a batida do topo do pistão contra o cabeçote e a válvula contra o topo do pistão.26 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • • Inflexão prematura (ponto adiantado). . CORREÇÃO • Regular bomba e bicos injetores para obter carreta injeção e pulverizado de óleo diesel. CAUSAS • • Aumento do curso do pistão devido a afrouxamento de um parafuso da biela. A trinca ou as trincas evoluem em direção à parte inferior (boca) da saia do pistão. Regular o ponto de injeção. Na retificação dos colos manter o curso dentro dos valores especificados pelo fabricante. Verificar a medida da folga. • • CORREÇÃO • • • Verificar o sincronismo do eixo comando de válvulas. na fenda existente na saia. Corrigir a profundidade das sedes das válvulas. e conseqüentemente do pistão. . Este tipo de trinca é característico de supersolicitação do motor.27 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • • • • Altura do bloco abaixo do especificado. Não exceder a rotação máxima especificada pelo fabricante. chegando a destacar a parte central da mesma. Ajustar a bomba de acordo com as instruções do • • • • • • 3. Verificar as posições demasiadamente avançadas dos pistões nos cilindros/camisas em relaciono ao topo do bloco. Alteração do comprimento da biela. A trinca em alguns tipos de pistão tem início no furo da fenda existente na canaleta de óleo e em outros. Variação do curso devido a retificação incorreta dos colos do virabrequim. Flutuação das válvulas. Sincronismo incorreto do eixo comando de válvulas.7 Trincas na Saia O aparecimento de trincas na saia dos pistões é sempre um estágio bastante avançado de falhas iniciais. e geralmente ocorre no lado de maior pressão. Verificar o comprimento das bielas. Redução da altura do cabeçote sem o devido ajuste na profundidade das sedes das válvulas. pois a região mais solicitada é a saia que é submetida a esforços de flexão excessiva. 28 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ASPECTO • A trinca na saia tem início no furo da fenda existente na canaleta de oleo ou na fenda existente na saia. Montagem do pistão invertido. Observar as indicações de montagem existentes na cabeça do pistão. . Aumento da rotação do motor acima do especificado pelo fabricante. CORREÇÃO • • • • Manter a relação de compressão e a rotação especificadas pelo fabricante. Observar a folga pistão/cilindro indicada pelo fabricante. CAUSAS • • • • • Aumento da relação de compressão acima dos limites estabelecidos no projeto. Folga excessiva entre o pistão e o cilindro/camisa. Utilizar o combustível adequado para a relação de compressão. Combustível não adequado para esta relação de compressão. Utilizar junta do cabeçote de boa qualidade seguindo as instruções do fabricante. pois nessa região haverá um contato metálico com arrancamento de material. ASPECTO • Arrancamento do material da zona de fogo do pistão. Verificar as dimensões do alojamento do colar da camisa. .9 Fratura do Pistão na Região dos Cubos A fratura do pistão na região dos furos para pino ou na parte inferior da saia normalmente ocorre devido a problemas de funcionamento com engripamento e travamento da cabeça do pistão e/ou parte superior da saia.8 Deformação da Parte Superior da Camisa A deformação da parte superior da camisa tem como conseqüência a danificação da zona de fogo do pistão. • • 3. CORREÇÃO • Efetuar a montagem da camisa e aperto do cabeçote seguindo as especificações do fabricante. Junta do cabeçote incorreta. CAUSAS • • Deformação da camisa por aperto irregular.29 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 3. de lubrificação e de injeção funcionam corretamente. CAUSAS • • • • • Folga de montagem pistão/cilindro inadequada (insuficiente). a saia é arrancada a partir da seca média do furo para pino. Verificar se os sistemas de refrigerarão. Seguir as instruções do fabricante do motor relativas ao amaciamento do mesmo. ASPECTO • Trincas profundas na região caos furos para pino ou na parte inferior da saia. Deficiência de refrigeração. podendo chegar à fratura da mesma. CORREÇÃO • • • Observar as instruções do fabricante relativas a folga de montagem pistão/cilindro.30 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting No momento em que o pistão é arrastado pelos demais. . Deficiência de lubrificação Combustão anormal. Supersolicitação do motor ainda em fase de amaciamento. esta deformação persiste.10 Trincas na Borda da Câmara As trincas que se originam radialmente à borda da câmara de combustão em pistões de motores diesel. que é baixo em altas temperaturas. tende a dilatar-se na direção da superfície livre O limite de elasticidade. ASPECTO • Trincas originadas radialmente na borda da câmara de combustão de pistões de motores diesel.31 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 3. A parte mais aquecida da câmara. não podendo expandir-se como deveria. . criando tensões de tração. são decorrentes de tensões térmicas cíclicas. é excedido. CAUSAS • Injeção de combustível adiantada elou excessiva Podem levar a solicitações térmicas e mecânicas mais elevadas no topo do pistão. Quando o pistão se esfria até a sua temperatura normal. que conduzem às trincas na borda câmara. Ajustar a bomba injetora de acordo com as instruções do fabricante. proporcionando uma deformação plástica ou uma concentração de tensão na periferia da cansara. CORREÇÃO • • Regular o ponto de injeção. circundada pelas regiões menos aquecidas. eliminando a possibilidade de movimento durante a operação de montagem do motor.exteriores da bronzina é um pouco maior que o diâmetro do alojamento. o que indica que a bronzina é um pouco maior que a semi-circunferência do mesmo.FALHAS PREMATURAS EM BRONZINAS 1. enquanto se apertam os parafusos dos mancais.4 Canais de óleo Os canais de óleo servem para distribuir o lubrificante sobre toda a superfície da bronzina e do eixo. 1. Para desempenhar perfeitamente suas funções. 1.3 Ressalto de Localização da Bronzina O ressalto de localização é o dispositivo mais simples e efetivo para posicionar a bronzina. como condutos para permitir a passagem do óleo para outras partes do motor. 1. Isto quer dizer que a distancia entre as bordas. Esta última função exige que a bronzina resista a cargas muito altas. a fim de suportarem as cargas impostas ao mancal. Isto faz com que a bronzina se ajuste sob pressão no alojamento. 1. garantido um contato completo entre eles.1 Dimensão Livre Todas as bronzinas são fabricadas com determinada dimensão livre. uma bronzina deve permanecer fixa em seu alojamento: toda superfície exterior deve estar em contato com a superfície do alojamento. A disposição dos canais de óleo é um dos itens de projeto do fabricante de bronzinas em função das características de lubrificação do motor.cão de calor seja perfeita.5 Excentricidade das Bronzinas Procura-se projetar as bronzinas de forma a proporcionar a maior espessura possível do filme de óleo. compatível com as características do sistema de lubrificação do motor. as bordas superiores da mesma sobressaem ligeiramente do alojamento. ocorre uma pressão radial que acomoda a bronzina contra seu alojamento. 1. Esta saliência acima da linha de parti.32 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ANEXO2 . INTRODUÇÃO A função principal de uma bronzina é reduzir o atrito entre uma parte móvel de um motor e a parte estática a ela ligada. em parte. Particularmente a cargas de alto impacto causadas pela combustão que ocorre no motor. Uma vez apertando os parafusos das capas dos mancais.cão do alojamento é denominada "pré-carga da bronzina". para permitir que a dissipa. Estes canais também servem.2 Altura de Encosto Quando se introduz uma bronzina sob pressão em seu alojamento. . No seu projeto também são levados em consideração outros fatores que descreveremos a seguir. O ressalto se encaixa suavemente na ranhura existente no alojamento. Além disto ela deve suportar a parte móvel. e é responsável por aproximadamente 40% das falhas. de usinagem. resultantes de desgaste. As impurezas podem provir também do desgaste das partes metálicas do motor.33 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting A forma de muitas bronzinas. não é vigorosamente cilíndrica no seu diâmetro interno. FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR ERRO DE MONTAGEM 2. o óleo do motor levará estes resíduos para o eixo e a bronzina. Danos causados por impurezas são comumente observados quando o motor foi recondicionado e o virabrequim ratificado.1 Contaminação por Impurezas A contaminação por impurezas é a causa mais comum de danos em bronzinas. evitando desta maneira o cantata metal-metal prolongado ao se iniciar o movimento de rotação do virabrequim. sendo fabricadas com ligeira excentricidade. Esta folga horizontal maior que a vertical permite auxiliar a rápida formação da cunha de óleo lubrificante. Impureza pode ser definida como qualquer material estranho. . quando montadas. 2. Durante a retífica do virabrequim os resíduos entram em suas galerias de óleo e. etc. caso elas não sejam devidamente limpas. ferroso ou não. quanto a riscos na sua superfície. ocorre a danificação total nessas áreas. força o virabrequim contra o flange da bronzina a tal ponto que. Recomendar que o operador troque o óleo e o respectivo filtro periodicamente nos intervalos recomendados pelo fabricante do motor e mantenha limpo o filtro de ar e o respiro do cárter.34 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ASPECTO • Área localizada de desgaste na superfície da liga. ASPECTO • Desgaste excessivo na lateral do flange e na região da superfície interna da bronzina. caso seja necessário. Retificar o eixo. • • 2. seguindo cuidadosamente as instruções de limpeza recomendadas. Nas áreas de desgaste houve a fusão e desprendimento da liga antifricção.2 Folga Axial (longitudinal) Insuficiente Uma folga axial insuficiente provocada por montagem incorreta ou por colocação incorreta do disco e platô. . correspondendo tanto a uma marca provocada pela presença de partícula estranha nas costas da bronzina. enquanto que o outro encontra-se com aspecto normal de funcionamento. CORREÇÃO • Instalar novas bronzina. pelo atrito gerado e pela falta de formação do filme de óleo. no lado de maior carga axial. podendo haver cantata da liga antifricção com o colo do eixo. .3 Alojamento Ovalizado As flexões da biela devido às cargas alternadas podem produzir a ovalização do alojamento. 2.35 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CORREÇÃO • Obedecer a folga de montagem especificada pelo fabricante. As bronzinas tendem a adquirir essa forma. pela deformação do alojamento fica muito reduzida. resultando daí uma superfície interna não cilíndrica. A folga próxima da linha de partição. O contata é inadequado. recondicionar o mesmo ou trocar a biela. • 2. retificando caso seja necessário. próximo as linhas de partição da bronzina. CORREÇÃO • Examinar a circularidade do alojamento da bronzina e se estiver fora das especificações. a condução do calor é dificultada e ao mesmo tempo o atrito adicional provocado pela pulsação da bronzina aumenta o calor gerado.4 Altura de Encosto Insuficiente O aperto insuficiente não permite que se estabeleça a pressão radial que retém a bronzina no alojamento. Examinar o colo do eixo. .36 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ASPECTO • Áreas de desgaste excessivo. Alojamento da bronzina com o diâmetro acima do especificado.5 Altura de Encosto Excessiva Quando se coloca a bronzina no alojamento. a força . Torque insuficiente. Ao se apertar os parafusos da capa. Capa afastada por sujeira ou rebarba na superfície de partição. garantindo um bom contato. também na superfície de partição. • 2. Existindo o excesso de altura de encosto. • • • CORREÇÃO • • Limpar as superfícies de partição antes de apertar os parafusos Examinar as dimensões e o estado dos alojamentos. Parafuso encostando no fundo de um furo não possante. recondicionando-os caso seja necessário. as bronzinas serão forcadas contra o alojamento. ela fica saliente na linha de partição (altura de encosto). em algures casos.37 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ASPECTO • Áreas brilhantes (polidas) são visíveis nas costas da bronzina e. CAUSAS • Limagem na superfície de partição da bronzina. Aplicar no aperto dos parafusos ou porcas o torque recomendado pelo fabricante. Torque excessivo (aperto). ASPECTO • Áreas de desgaste excessivo junto à linha de partição. próximo à linha de partição. . em uma das bronzinas ou em ambas. CAUSAS • • Superfície de partição do alojamento usinada.38 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting radial que se desenvolve pode provocar a flambagem da bronzina. do bloco ou da biela. Verificar se a ovalização está dentro dos valores permitidos depois de ter dado o aperto carreto nos parafusos da capa. com a chave de torque. Aperto dos parafusos das capas com a biela fixada incorretamente.39 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CORREÇÃO • Se tiver sido usinada a superfície de partição da capa. • • 2. ASPECTO • Áreas de desgaste excessivo nos lados diametralmente apostos de cada bronzina. reusinar o alojamento para se obter uma circularidade perfeita. . Aplicar no aperto dos parafusos ou porcas o torque recomendado pelo fabricante.6 Biela Empenada ou Torcida Numa biela empenada ou com torção. os alojamentos estão desalinhados originando áreas de elevadas pressões e até contato metal-metal entre a bronzina e o colo do virabrequim. CAUSAS • • Introdução forçada do pino. força um lado de cada bronzina contra o eixo. . Evitar esforços de torção na biela. 2. uma vez deslocada.40 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CORREÇÃO • • Examinar a biela. e caso seja necessário substituí-la.7 Capa Deslocada A capa do mancal. 41 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ASPECTO • Áreas de desgaste excessivo nos lados diametralmente apostos de cada bronzina. CAUSAS • • Uso de chave inadequada para aperto dos parafusos. o Inverso da capa.8 Virabrequim Deformado O virabrequim deformado submete as bronzinas centrais a cargas excessivas. e substituí-lo caso seja necessário. . • • 2. Verificar se o sistema de centragem das capas não está alterado ou danificado. próximo à linha de partição. Nestes pontos a folga também se reduz e pode haver contato metal-metal entre a bronzina e o colo do virabrequim. CORREÇÃO • Escolher a chave adequada e apertar alternadamente os parafusos para perfeito assentamento da capa. Certificar-se que a posição da capa é carreta. Furos ou pinos ou outros sistemas de centralização das capas alterados. sendo as pressões máximas obtidas nos pontos de maior distorção. O grau de desgaste varia de bronzina para bronzina. Armazenagem incorreta. CAUSAS • Condições desfavoráveis de uso (por ex.9 Bloco Deformado O aquecimento e o resfriamento brusco do motor é uma das causas da distorção dos blocos quando ele (motor) opera sem válvula termostática. Desempenar. sobrecarga operacional do motor. através de processo adequado. mas geralmente na do meio ele e bem mais acentuado. CAUSAS • • • Manuseio inadequado do virabrequim. . O grau de desgaste varia de bronzina para bronzina. o virabrequim. CORREÇÃO • • Verificar se o eixo está deformado. Condições operacionais extremas. mas geralmente na do meio ele é bem mais acentuado.42 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ASPECTO • Uma faixa de desgaste bem definida pode ser observada no conjunto de bronzinas centrais superiores ou conjunto das inferiores. ASPECTO • Uma faixa de desgaste bem definida pode ser observada no conjunto de bronzinas centrais superiores ou no conjunto das inferiores. 2. 43 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • Procedimentos de aperto Acarreto dos parafusos do cabeçote. CORREÇÃO • • • Determinar a existência de deformação do bloco. Realinhar (mandrilhar) os alojamentos. Instalar válvula termostática. . distinguem-se três aspectos principais que correspondem respectivamente aos defeitos de forma dos colos ilustrados na figura (A. B. As folgas poderão tornar-se insuficientes e haver contato metal-meta l entre a bronzina e o colo do virabrequim. gerando em certas áreas maior quantidade de calor e acelerando o desgaste.44 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 2. De acordo com as regiões que ficam submetidas a maiores pressões.10 Colos não cilíndricos Colos não cilíndricos impõem uma distribuição irregular de cargas na superfície da bronzina. ASPECTO • Faixa de desgaste desigual na bronzina. E m outros casos as folgas serão excessivas. . C). 11 Raio de Concordância Incorreto Raios de concordância dos colos incorretos ocasionam o contato metal-metal ao longo das superfícies laterais da bronzina. CORREÇÃO • Retificar corretamente os colos e os alojamentos. levando a um desgaste excessivo e uma fadiga prematura localizada. 2. CORREÇÃO • • Retificar os colos tomando o cuidado de executar os raios com a curvatura carreta. ASPECTO • Áreas de desgaste excessivo ao longo das superfícies laterais da bronzina. CAUSAS • Raios de concordância dos colos do eixo incorretos.45 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting CAUSAS • Retificação incorrera. devido à concentração de tensões. Não deixar cantos vivos. . 46 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 2. A montagem incorrera quase sempre provoca uma falha prematura da bronzina. . As figuras abaixo mostram os erros mais comuns de montagem. 12 Montagem Incorreta por Falta de Atenção As bronzinas não funcionarão adequadamente se não forem montadas de maneira carreta ou se sofrerem alterações de seu projeto. Se a corrosão foi provocada por (“blow-by”). o material antifricção da bronzina assume a condição de quebradiço a quente. provocando conseqüentemente o destaque do material. separando-se do cobre. como resultado da oxidação do óleo lubrificante.1 Corrosão Corrosão é um ataque químico sobre a liga das bronzinas por compostos existentes. 3. Passagem de gases de combustão (“blow-by”) para o cárter e a queima de combustível com alto teor de enxofre. pode ocorrer uma movimentação do chumbo. CORREÇÃO • • Troca de óleo dentro do prazo especificado pelo fabricante.47 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 3 FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR MAU FUNCIONAMENTO 3. Tais compostos podem ser estranhos ao sistema de lubrificação. e a camada superficial perderá a aderência com a capa de aço.2 Fragilidade a Quente ("HOTSHORT”) Quando uma bronzina em operação se aquece acima da temperatura de fusão do chumbo (326 C) ou do estanho (231 C) e está sujeita ao esforço de arraste considerável do atrito com o eixo. . ASPECTO • A aparência típica da ocorrência de corrosão é identificada pela formação de compostos escuros e pequenas cavidades ('pita") na superfície da bronzina CAUSAS • • Resíduos de oxidação ou água no óleo lubrificante. como contaminantes. efetuar a troca dos anéis e retificar o motor se necessário. Sob esta condição. no lubrificante. como no caso de água ou podem ser produzidos durante a operação. • • . CAUSAS • Calor excessivo provocado por insuficiência da folga radial. CORREÇÃO • • Montar as bronzinas com a folga recomendada pelo fabricante. deformação dos colos do virabrequim ou ainda desalinhamento do bloco e/ou virabrequim. Observar o máximo de limpeza na troca de óleo e na montagem do motor.48 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ASPECTO • Grandes áreas da camada antifricção da bronzina são arrancadas. fazer uma inspeção dimensionei cuidadosa dos colos do virabrequim. Verificar o alinhamento do bloco e do virabrequim. retirando resíduos de usinagem e outras sujeiras existentes. Antes da montagem de novas bronzinas. impurezas. ficando exposta a capa de aço. • 3. é normalmente provocado por: • • Folga vertical insuficiente. CORREÇÃO • Se a durabilidade da bronzina for menor que a prevista. excessivo e cíclico sobre a bronzina.3 Fadiga Generalizada As fraturas por fadiga são iniciadas por cargas excessivas. ASPECTO • A superfície da bronzina apresenta áreas irregulares de onde se destacou o material antifricção. . (Picos de cargas). Estas fraturas podem chegar a se unir provocando o destaque do material da bronzina.4 Insuficiência de óleo A insuficiência ou diluição do filme de óleo lubrificante entre a bronzina e o eixo.49 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 3. Diluição de óleo lubrificante. CAUSAS • Esforço direto. Evitar sobrecargas operacionais do motor observando as recomendações do fabricante. propagando-se perpendicularmente à superfície da bronzina. que ocasiona o desgaste da camada eletrodepositada. verificar as condições de temperatura e carga em que trabalhou o motor eliminando os defeitos que houver. Falta de óleo lubrificante. Ratificar os colos do virabrequim. apresenta desgaste excessivo pelo arrastamento de material pelo eixo no contato da superfície de deslizamento da bronzina com o colo do virabrequim. CORREÇÃO • • • • Verificar as dimensões dos colos para a escolha carreta das novas bronzinas. Montagem invertida das bronzinas centrais (parte inferior no angar da superior). Verificar o bom funcionamento da bomba de óleo e da válvula de alívio. Verificar a diluindo do óleo lubrificante por combustível ou líquido de arrefecimento. Mau funcionamento da bomba de óleo ou válvula de alívio • • • Quando a falha é devido a insuficiência ou diluindo do óleo lubrificante. caso seja necessário.50 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • Motor trabalhando em marcha lenta por longos períodos. Evitar o funcionamento do motor na marcha lenta por períodos prolongados. Observar se os furos de óleo das bronzinas estão alinhados com os existentes no bloco do motor e nas bielas. sua superfície de trabalho normalmente torna-se brilhante. ocasionando desgaste excessivo pelo arrastamento do material antifricção é normalmente provocado por: Galerias de óleo parcialmente obstruídas. • • . Para o caso de falta completa de lubrificação. ASPECTOS • Algumas regiões da superfície da bronzina ficam erodidas. CORREÇÃO • • • • Usar óleo lubrificante com viscosidade recomendada para o motor. Verificar a pressão do óleo. tanto em intensidade como em direção. durante o ciclo de trabalho do motor. Verificar a folga de montagem. Em algumas ocasiões a erosão pode atravessar todo o material da liga da bronzina e chegar até a capa de aço. . A erosão por cavitação é um tipo de dano causado pela explosão instantânea de bolhas de vapor de óleo a baixa pressão na superfície da liga antifricão da bronzina.5 Erosão Por Cavitação . A erosão da bronzina pode também ser cansada pela alta velocidade do fluxo de óleo nos furos do virabrequim e pela variação do fluxo em descontinuidades da superfície da mesma. Evitar contaminação do óleo lubrificante.51 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting 3. A mudança de pressão é mais pronunciada a cada tempo do motor. como rebaixos. durante o qual ocorre uma deformação relativamente grande entre a bronzina e o colo correspondente. As cargas em uma bronzina do motor flutuam rapidamente. Isso ocasiona mudanças rápidas na pressão hidrodinâmica do filme de óleo na bronzina. canais e cantos vivos. velocidade. ela é necessária para fixar firmemente a bucha no seu alojamento. diminui a sua área de cantata com a bucha. INTRODUÇÃO A maioria dos elementos de projeto para buchas é semelhante aos das bronzinas. que podem ser inteiriças ou com partição. de forma a impedir que ela se movimente em funcionamento. não permitindo a perfeita dissipação do calor gerado. tamanho do eixo e forma de lubrificação a ser utilizada. antes da montagem de uma nova .1 Alojamento Deformado O alojamento não sendo perfeitamente circular. A escolha das dimensões e do material das buchas varia de acordo com a sua aplicação. CORREÇÃO • Verificar a circularidade do alojamento. As diferenças básicas estão no formato. ASPECTO • A superfície externa da bucha apresenta áreas de pouco contata com o alojamento.52 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting ANEXO3 . FALHAS PREMATURAS CAUSADAS POR ERRO DE MONTAGEM 2. 2. Como exemplo podemos citar a bucha do furo para pino do pistão. sendo que a terminologia varia muito pouco. carga. Quanto a interferência de montagem.FALHAS PREMATURAS EM BUCHAS 1. ou seja. provocando a rotação desta no alojamento. .53 Motores de Combustão Interna: Falhas e Troubleshooting • No caso de alojamento muito deformado. . retificá-lo e utilizar uma bucha com sobremedida externa. CORREÇÃO • Utilizar a folga de montagem especificada pelo fabricante do motor. .2 Folga de Montagem Incorreta Montagem do eixo na bucha com folga diametral insuficiente. 2. fazendo com que o eixo fique solidário (atrelado) na bucha. ASPECTO • A superfície externa da bucha apresenta riscos circunferênciais profundos.