Os motores endotérmicos são máquinas que têm por objetivo transformar a energia calorífica dos combustíveis em energia mecânica diretamente utilizável. Estudados em Máquinas Térmicas, são considerados de baixo rendimento térmico, pois transforma em energia mecânica apenas 21 a 30% da energia encontrada no combustível, para os motores a gasolina (ciclo Otto), e de 35 a 40% nos motores a diesel.

Tornou-se um grande desafio para a engenharia automobilística melhorar o rendimento térmico dos motores buscando obter cada vez mais potência em motores cada vez menores, e ainda menor consumo de combustível com menor emissão de poluente na atmosfera.

Nessa busca não são medidos esforços e nem criatividade, pois já há algum tempo é possível encontrar nos veículos das ruas, sistemas sofisticados que avançaram nesse sentido, tais como: comando de válvulas e coletores de admissão variáveis, sobre-alimentação, componentes para a redução de atrito entre as partes do motor e novos materiais.

Uma forma encontrada para buscar esse objetivo foi melhorar a eficiência volumétrica dos motores, levando a engenheiros e técnicos a desenvolverem estudos para superar as dificuldades na extração do torque e a potência. Além disso, há o compromisso de produzir veículos facilmente dirigíveis, sob quaisquer circunstâncias, ao mesmo tempo, em que se deve considerar o perfil de comando de válvulas, coletores de admissão e escapamento, faixa útil de rotação, etc.

As opções de utilização de coletores de admissão e comandos de válvulas variáveis são as soluções mais adotadas pelos fabricantes de veículos de porte médio e como conclusão dos estudos efetuados temos que:

- Os motores com coletores de admissão com dutos curtos e secção transversal grande, em baixa rotação, apresentam baixa velocidade do ar aspirado e conseqüentemente, baixo rendimento volumétrico, isto é, o motor aspira uma quantidade menor de ar durante a fase de admissão prejudicando o enchimento dos cilindros.

- Esse problema pode ser compensado antecipando-se o acionamento da válvula de admissão conseguindo-se um maior tempo de abertura com conseqüente aumento de ar admitido. Porém deve-se respeitar o “overlap” com a válvula de escape, isto é, só deve ser iniciada a admissão com a válvula de escape “totalmente” fechada, para não gerar falha na combustão.

- Aumentando-se o comprimento dos dutos e diminuindo sua a secção transversal, aumenta-se a velocidade do ar permitindo-se que uma maior massa seja aspirada pelos cilindros durante a fase de admissão em baixa rotação.

- Porém, o maior comprimento do duto de admissão passa a ser prejudicial em alta rotação, pois o duto longo oferece maior resistência ao deslocamento do ar e passa a prejudicar o desempenho do motor, reduzindo a eficiência volumétrica em altas rotações.

- Os coletores de dutos curtos de secção grande possuem velocidade do ar de admissão garantida em alta rotação, pela maior área de admissão e menor resistência à passagem do ar, otimizando o rendimento volumétrico, isto é, o motor admite mais ar e conseqüentemente obtém um aumento de torque e de potência.

- Alguns motores utilizam o coletor de admissão de comprimento variável, que trabalha com duas configurações diferentes conforme o regime de giros: em baixa, dutos longos e estreitos; em alta, dutos mais curtos e mais largos conseguindo assim conciliar, virtudes às vezes antagônicas, potência em alta rotação, torque em baixa, economia e baixas emissões.

- O coletor variável funciona integrado com a central de injeção e ignição e, quando disponível, o comando de válvulas variável. Compõe-se de um conjunto de dutos plásticos que operam nos regimes de cargas parciais, mantendo fechados os dutos curtos e de grande seção (para obtenção de potência) e abertos os dutos estreitos e longos (para obtenção de torque).

- Quando o motor ultrapassa a faixa de giros de torque máximo, a central eletrônica energiza uma válvula eletropneumática (com sinal de massa), que abre a passagem para a mistura percorrer os dutos curtos e de grande seção, obtendo assim maior potência. É importante que as válvulas de admissão se fechem mais tarde, através do uso de variador de fase, otimizando a eficiência volumétrica dos cilindros. O coletor de admissão confeccionado de plástico, de menor peso, oferece menor rugosidade nas paredes internas, o que melhora o fluxo dos gases. O coletor de escape, do tipo tubular, reduz o tempo de aquecimento do catalisador, diminuindo os índices de emissões.

Engenheiro Edson Carrete

Com a publicação da Portaria do Inmetro n° 170 de 28 de agosto de 2002, ficou estabelecida a certificação compulsória para os componentes do sistema para uso do GNV. Entre os componentes sujeitos a certificação, destaca-se o Redutor de Pressão, que tem a função de liberar o gás na pressão admitida para a combustão. Os fabricantes garantem, que além de cumprir com os requisitos técnicos, exigidos pela certificação, submetem o redutor de pressão, a um controle rigoroso de qualidade.

- O redutor de pressão recebe o gás que está armazenado no cilindro com a pressão máxima de 220 bar, só atingido nos finais dos abastecimentos, e reduzi-la para a pressão de trabalho, que na maioria doa casos é de 1,5 bar, e ainda fornecer ao motor, vazões diferentes para atender a todas as faixas de regime de trabalho do motor. A certificação do redutor de pressão é obtida através da aprovação em ensaios específicos, que visam a avaliação da conformidade quanto à segurança, explica Edson Carrete, engenheiro da Rodagás.

- Os ensaios que devem ser executados visam a resistência do redutor de pressão, como por exemplo a Resistência hidrostática, que consiste em submeter o conjunto a uma pressão quatro vezes maior a pressão de projeto (200 bar) considera como normal de trabalho, Por exemplo, a entrada do Redutor de Pressão que é sujeita a 200 bar será submetido a 800 bar. Este teste tem o objetivo verificar se as peças estão bem dimensionadas para trabalhar com a alta pressão e se possuem fator de segurança para absorver qualquer variação do processo de fabricação. A seguir temos o ensaio da Durabilidade, que consiste em submeter o conjunto a uma condição que simula o seu funcionamento, quando instalado no veículo, por 50.000 ciclos nas seguintes condições: Os primeiros 48.000 ciclos são executados a temperatura ambiente a 200 Bar e a cada 10.000 ciclos e verificado a estanqueidade a 300 bar onde o componente não pode apresentar vazamento superior a 20 cm3 por hora.

Os próximos 1.000 ciclos serão executados a 120°C e 200 bar com teste de estanqueidade a 300 bar a cada 500 ciclos. Os últimos 1.000 ciclos serão executados a – 20°C e 100 bar com teste de estanqueidade a 300 bar a cada 500 ciclos, nessas duas últimas etapas do teste também só é permitido um vazamento máximo de 20 cm3 por hora, esclarece Carrete.

- A Compatibilidade dos componentes do Redutor de Pressão fabricados em Latão, após serem montados nas condições normais de trabalho serão expostos a uma atmosfera de amônia aquosa por 10 dias a temperatura de 34°C. No final desse período os componentes não devem apresentar trincas observados a um aumento de 25 vezes. Temos ainda, a resistência a Hidrocarbonetos dos componentes Não Metálicos. Já neste ensaio, amostras dos componentes fabricados em polímeros e elastômero (plásticos e borrachas) serão submetidas à atmosfera de metano (GNV) a pressão de 200 bar a temperatura ambiente por 72 horas, e um segundo lote de amostras será submetido por igual período à temperatura ambiente a óleo do compressor. E no final as amostras não devem apresentar sinais de degradação como perda de massa, trincas ou variação de volume.

Outro ensaio importante é a Resistência à Corrosão, neste caso o conjunto será exposto a uma atmosfera com concentração de sal por 96 horas a temperatura de 33 a 36°C, após as 96 horas, passará para o teste de estanqueidade a 300 bar com vazamento máximo de 30 cm3 por hora. Há também o ensaio de envelhecimento por oxigênio, que é realizado, colhendo-se amostras dos componentes aplicados no Redutor de Pressão com a finalidade de vedação serão submetidas por 96 horas a uma atmosfera de oxigênio a temperatura de 70°C a 20 bar e no final desse período não podem apresentar trincas ou sinais de degradação, acrescenta Carrete.

- A Vibração também está prevista, neste caso, o ensaio requer que o conjunto do Redutor de Pressão será ensaiado em um dispositivo que vibra a uma freqüência de 17 Hz com uma amplitude de 1,5 mm por 2 horas em cada eixo. No final desse ensaio o conjunto será novamente submetido ao teste de estanqueidade.

O ensaio de carga elétrica, também é uma exigência da certificação e tem dois desdobramentos, o primeiro chamado de SOBRE CARGA – o conjunto do redutor de pressão na condição de trabalho será submetido a uma tensão de alimentação de 150% da tensão nominal de trabalho, isto é 18 Volts para redutores destinados a veículos de passeio, por um período não menor que 3 minutos. Após esse teste o redutor, mais especificamente o conjunto do solenóide, deve operar normalmente com a tensão de trabalho (12 Volts).

O segundo teste, que será submetido o redutor de pressão, é chamado de SUB TENSÂO – o conjunto do redutor de pressão será alimentado com a tensão nominal de trabalho até que as suas condições se estabilizem e nesse momento é interrompida a alimentação e imposto ao redutor a pressão de trabalho (200 bar), e imediatamente após será alimentado por uma tensão igual a 85% da tensão nominal de trabalho, isto é 10,2 Volts, por três vezes e o conjunto não deve falhar.

É importante ressaltar, a exigência de mais três ensaios. O primeiro, é a resistência da Isolação, aqui o conjunto do solenóide será submetido a uma tensão de 600 Volts entre um contato e a carcaça da bobina por 1 minuto e deve apresentar uma resistência elétrica não inferior a 240.000 ohms. O segundo, é o ensaio de choque por pressão, neste ensaio o Redutor de Pressão será solicitado por 1.500 ciclos que consiste em submeter o conjunto a uma variação de pressão de zero a 200 bar de forma instantânea, simulando o abastecimento do veículo. No final desse teste, o redutor de pressão não pode apresentar uma variação de suas pressões internas superior a 50% das iniciais. No terceiro e último, realiza-se o ensaio de congelamento da passagem de água, neste ensaio a região do redutor de pressão destinada à passagem de água do sistema de arrefecimento do motor, será preenchida de água em 100% do seu volume e submetida a –20°C por 24 horas. No final desse período a região não deve apresentar deformação que possa gerar vazamento de fluido de arrefecimento do motor.

Como pode ser visto o conjunto do Redutor de Pressão é submetido a 12 ensaios diferentes para avaliar e garantir a segurança do produto que recebe a Certificação INMETRO, não deixando nada a desejar aos produtos certificados e comercializados em paises mais desenvolvidos neste mercado, onde tradicionalmente são muito rigorosos com a segurança do consumidor, conclui Carrete.

Por Rejane Acioli

Serviço de requalificação de cilindros para GNV não é executado de acordo com os critérios estabelecidos por norma e deixa o mercado preocupado.

O serviço de requalificação de cilindros para GNV não está sendo realizado de acordo com os critérios estabelecidos pela regulamentação técnica do Inmetro. Esta constatação é dos próprios consumidores, que estranham, muitas vezes, a rapidez como é executado este serviço. Em alguns casos, existem denúncias, até da falta de conhecimento técnico dos requalificadores. Além disso, não cumprem integralmente com a norma NBR 12274, onde estão estabelecidos os critérios técnicos e, optam por um custo menor, realizando parte do serviço, pondo em risco a segurança do usuário.

Existem casos que o risco é dos próprios técnicos que realizam o serviço de requalificação, como por exemplo, desgaseificar o cilindro fora do local adequado.

Outra prática indevida, é a falta da execução do teste hidrostático, os fabricantes de cilindros alertam para a importância deste ensaio, pois ele pode nos mostrar quanto este cilindro está expandido e, se poderá continuar sendo carregado, tendo em vista as expansões sofridas durante os enchimentos
contínuos.

Segundo técnicos do Inmetro, as empresas que executam este serviço são avaliadas e certificadas pelos organismos que acreditados por este órgão para este escopo. Eles dizem ainda, que nos casos da constatação das evidências do não cumprimento da regulamentação técnica pertinente a esta
atividade, estas empresas serão penalizadas de acordo com os critérios previstos para concessão da licença para uso da marca da conformidade.

“As empresas de requalificação que não cumprem com os requisitos estabelecidos por norma, além de estarem agindo de forma ilegal, colocam em risco também o programa de GNV, pois se ocorrer algum acidente com um cilindro que foi mal requalificado, todos acabam perdendo”, alertam os fabricantes de cilindros.

Por Rejane Acioli

O uso mais freqüente do GNV tem trazido a tona alguns mitos, entre os consumidores. A falta de informação é o principal motivo pelo qual, muitos usuários deixam de fazer a manutenção periódica e acham que não é necessário o uso do combustível líquido.

A utilização do combustível original do veículo é necessária, pois a sua falta poderá ressecar e danificar vários componentes. Outro item que deve ser observado é a troca de alguns componentes como, velas e cabos de velas e outros específicos para o uso do GNV.

Mas, alguns cuidados devem ser tomados pelos consumidores que estão se decidindo pelo uso do GNV, como por exemplo, exigir na hora da instalação, um kit adequado ao seu veículo, obedecendo o patamar tecnológico e conseqüentemente não trazendo prejuízos ao proprietário desse veículo.

Os veículos mais novos, com injeção eletrônica, principalmente os mais recentes, possuem o coletor de admissão fabricado em plástico, a atenção neste momento se volta para o efeito de retorno de chama que poderá ocorrer, se o gerenciamento eletrônico da mistura não for correto, ocasionando até a quebra desse coletor. Alguns curiosos insistem em reforçar o coletor de plástico ou mesmo trocá-lo, levados pelo desconhecimento técnico do assunto.

A seguir veja uma relação de mitos mais comuns que são comentados no mercado:

Os veículos que utilizam GNV, perdem potência?
Os motores alimentados com GNV apresentam potência menor, quando o mesmo motor é alimentado com gasolina ou álcool. Veja alguns fatores que provocam esta redução:
- O motor que foi projetado para receber o combustível liquido, tem a taxa de compressão baixa para o GNV.
- A curva de avanço de ignição é ideal para o combustível liquido.
- As relações estequiométricas distintas entre os combustíveis, favorecem o liquido, que é possível colocar mais energia para a mesma massa de ar admitida.

Todos os veículos que instalam o sistema de GNV reduzem a vida útil do motor do veículo?
Não. Teoricamente os motores que utilizam GNV devem ter as suas vidas úteis maiores, pois a carbonização do motor é muito menor ou até inexistente com o GNV, os esforços gerados na combustão do GNV são menores.

O sistema de GNV resseca toda a instalação original do veiculo quando não é utilizado o combustível original do veículo?
Sim. Encontramos muitos veículos que utilizam o GNV com seus componentes do circuito de gasolina ou álcool ressecados, inclusive as mangueiras, devido a sua inoperância ou falta de manutenção preventiva. Com a utilização freqüente do combustível líquido, os componentes originais são conservados por muito tempo.

É verdade que para os veículos que possuem coletor de plástico, temos que mandar fazer outro coletor de alumínio ou fazer um revestimento no coletor?
Não. O coletor de admissão é um componente muito importante no que tange ao desempenho e emissões de poluentes atingidas pelo motor, portanto não é recomendável modificar essa peça com a finalidade de evitar a sua ruptura com retorno de chama.

Se não seguir este procedimento o coletor pode explodir?
Sim. É possível ocorrer a quebra do coletor de plástico no retorno de chama.

Quais os danos causados com a explosão do coletor?
De imediato é o prejuízo financeiro na troca da peça e o não funcionamento do motor em ambos os combustíveis. Além disso, a paralisação do motor e conseqüentemente perda da eficiência dos freios e endurecimento da direção, dependendo da velocidade que o veículo se encontrar pode acarretar um acidente de grande monta.

Por que ocorre o retorno de chamas?
O retorno de chama é provocado por alguns fatores tais como, sistema de ignição deteriorado, mistura pobre, estratégia do sistema de controle do motor, entre outros.

As bombas de combustíveis podem queimar por causa do GNV?
Não. A bomba elétrica utilizadas nos sistemas de injeção eletrônica, NÃO queima por causa do GNV. O que provoca a sua queima é o casamento de alguns fatos, a permanência da bomba ligada quando o motor está utilizando o GNV e o baixo nível ou inexistência do mesmo no interior do tanque.

Colaboração: Engenheiro Edson Carrete

Manutenção periódica do redutor garante economia e segurança.
Para se ter uma idéia da importância da requalificação do redutor de pressão para o bom funcionamento de um veículo movido a GNV, poderíamos compará-la com a importância de um check-up cardiológico para o funcionamento do seu corpo. Com uma vantagem: È muito mais fácil trocar as peças desgastadas do motor de um carro.

O redutor é um dos componentes mais exigidos em um sistema GNV. É ele quem recebe o gás vindo do cilindro, a uma pressão média de 200 bar, e o prepara para a entrada no motor, a apenas 1,5 bar, em média. Tal esforço faz com que este componente, geralmente fabricado em liga de alumínio, necessite de uma revisão periódica a cada um ano ou, no máximo, 150 mil km de uso, segundo Edson Carrete, diretor técnico da Rodagás.

A revisão periódica consiste na troca de componentes de vedação - como borrachas e juntas - e análise da resistência do redutor e seus componentes. Quem tem veículo movido a GNV não pode descuidar dessa revisão períódica, alerta Edson Carrete, sob pena de enfrentar problemas como mau rendimento do motor, vazamentos e até comprometer toda a segurança do sistema. É melhor investir de R$ 100 a R$ 150 na revisão periódica do redutor, do que ter perdas por mau funcionamento do sistema, com desperdício de gás natural. A tão decantada economia do GNV pode, neste caso, literalmente ir pelos ares.

Outro fator importante é a quem confiar os serviços de revisão periódica. Uma oficina dita “especializada” em gás natural não é garantia de um bom serviço, alerta Carrete. O ideal, é que a revisão periódica do redutor fosse feita pelo próprio fabricante ou por oficina credenciada como assistência técnica da marca.
Muitos “mexânicos”, sabendo da importância da revisão periódica do redutor, oferecem esses serviços a preços módicos, o que é um risco, pois o trabalho envolve troca de componentes feitos sob medida e materiais homologados que não podem ser substituídos por “similares”.

Mas o pior mesmo é negligenciar a atenção com o funcionamento do redutor. O fato é que, a exemplo da Rodagás, a tecnologia atualmente empregada na fabricação dos componentes do sistema, muitas vezes o torna tão eficiente que os consumidores relaxam em sua manutenção.

É preciso revisar válvulas, conexões, mangueiras, componentes mecânicos e eletrônicos com a mesma importância. É como na aviação, a manutenção preventiva é que vai garantir o funcionamento eficiente e seguro, traduzindo em economia máxima, para o usuário.

Por Edilson Vieira