Trabalho de cabeçote
Trabalho de cabeçote No mês anterior, tratamos sobre No mês anterior, tratamos sobre
comandos de válvulas comandos de válvulas
“ENVENENADOS” e de que forma eles “ENVENENADOS” e de que forma eles
podem ser usados para se conseguir podem ser usados para se conseguir
melhores níveis de
melhores níveis de desempenho dodesempenho do motor. Neste artigo vamos dar motor. Neste artigo vamos dar continuidade ao assunto, abordando um continuidade ao assunto, abordando um item que está intimamente relacionado item que está intimamente relacionado
aos comandos, na tentativa de se aos comandos, na tentativa de se conseguir um melhor resultado nos conseguir um melhor resultado nos carros que são equipados com um carros que são equipados com um comando esportivo. Para tanto, vamos comando esportivo. Para tanto, vamos continuar falando sobre como melhorar continuar falando sobre como melhorar
os índices de ar e
os índices de ar e combustívelcombustível queimados pelos motor, só que de uma queimados pelos motor, só que de uma
forma mais profissional e avançada. forma mais profissional e avançada. Nesta nossa busca por potência, vamos procurar melhorar o fluxo
Nesta nossa busca por potência, vamos procurar melhorar o fluxo da mistura noda mistura no interior do cabeçote. Como em qualquer tipo de
interior do cabeçote. Como em qualquer tipo de preparação, aqui também você vaipreparação, aqui também você vai precisar de profissionais qualificados para que possam extrair o máximo de precisar de profissionais qualificados para que possam extrair o máximo de
desempenho sem prejudicar a vida útil do motor. desempenho sem prejudicar a vida útil do motor.
Para isso, o primeiro passo é retirar o cabeçote do motor e levá-lo para uma r
Para isso, o primeiro passo é retirar o cabeçote do motor e levá-lo para uma r etíficaetífica experiente no serviço, para que eles possam avaliar o estado
experiente no serviço, para que eles possam avaliar o estado geral do cabeçote, comogeral do cabeçote, como por exemplo, a existência de eventuais trincas,
por exemplo, a existência de eventuais trincas, sem o que a sem o que a realização da preparaçãorealização da preparação pode ser desastrosa. Para
pode ser desastrosa. Para a realização desta avaliação, existem máquinas a realização desta avaliação, existem máquinas específicasespecíficas como também programas de computador capazes de gerar a "receita" mais adequada como também programas de computador capazes de gerar a "receita" mais adequada
a cada tipo de cabeçote, daí a
a cada tipo de cabeçote, daí a necessidade de um profissional devidamentenecessidade de um profissional devidamente capacitado.
capacitado.
As alterações que serã
As alterações que serão feitas, objetivam na verdade ao feitas, objetivam na verdade aumentar o volume de ar naumentar o volume de ar na câmara de combustão, bem como otimizar a sua
câmara de combustão, bem como otimizar a sua fluidez. Mas para melhorar essesfluidez. Mas para melhorar esses índices existem caminhos que significam vários obstáculos, como filtro
índices existem caminhos que significam vários obstáculos, como filtro de ar,de ar, carburador, TBI (para veículos com injeção eletrônica), coletor de
carburador, TBI (para veículos com injeção eletrônica), coletor de admissão, guias eadmissão, guias e sedes de válvulas, câmara de combustão, além de outros fatores. A
sedes de válvulas, câmara de combustão, além de outros fatores. A esta altura você esta altura você jájá deve ter percebido, que não adianta nada você só
deve ter percebido, que não adianta nada você só melhorar a capacidade volumétricamelhorar a capacidade volumétrica do cabeçote e negligenciar estes outros itens também tão
Como já explicamos na matéria anterior, para
Como já explicamos na matéria anterior, para melhorar a capacidade do motor demelhorar a capacidade do motor de admitir ar, é necessário entre outras coisas, mudar o filtro de
admitir ar, é necessário entre outras coisas, mudar o filtro de ar, alterar a giclagem doar, alterar a giclagem do carburador ou fazer um trabalho no
carburador ou fazer um trabalho no corpo de borboleta e também no corpo de borboleta e também no coletor decoletor de admissão. Todos esses itens influem na melhora ou piora
admissão. Todos esses itens influem na melhora ou piora do rendimento. Entretanto,do rendimento. Entretanto, tudo isso vai depender do investimento que você pretende fazer.
tudo isso vai depender do investimento que você pretende fazer.
Para se ter uma ideia de como isto funciona, em média um motor de 1800 cc só admite Para se ter uma ideia de como isto funciona, em média um motor de 1800 cc só admite 80% de sua capacidade e com o
80% de sua capacidade e com o trabalho feito no cabeçote ele passa a admitir trabalho feito no cabeçote ele passa a admitir 90% ou90% ou mais dependendo do tipo de cabeçote, do comando escolhido assim como da troca da mais dependendo do tipo de cabeçote, do comando escolhido assim como da troca da
carburação. Note que fazendo o serviço no cabeçote e
carburação. Note que fazendo o serviço no cabeçote e trocando o comando detrocando o comando de válvulas por um mais esportivo você não vai
válvulas por um mais esportivo você não vai ter perdas em baixas rotações comoter perdas em baixas rotações como aconteceria simplesmente se você apenas trocasse o
aconteceria simplesmente se você apenas trocasse o comando deixando o cabeçotecomando deixando o cabeçote original. Com o trabalho feito no cabeçote à perda que você teria em baixa rotação é original. Com o trabalho feito no cabeçote à perda que você teria em baixa rotação é
compensada com o aumento do fluxo. compensada com o aumento do fluxo. Outra dica importante é que
Outra dica importante é que se pode colocar válvulas maiores de admissão, porémse pode colocar válvulas maiores de admissão, porém devido à complexidade da determinação do seu tamanho exato, este aspecto deve ser devido à complexidade da determinação do seu tamanho exato, este aspecto deve ser
estudado com muito critério e
estudado com muito critério e cuidado. Antes de tudo é necessário definir o uso cuidado. Antes de tudo é necessário definir o uso dodo carro. Se for
carro. Se for um carro para uso no dia-dia, um carro para uso no dia-dia, aumentando o diâmetro das válvulas vocêaumentando o diâmetro das válvulas você vai ficar com um
vai ficar com um carro um pouco fraco em baixa é mcarro um pouco fraco em baixa é médias rotações, assim como emédias rotações, assim como em retomadas de velocidade. Você só vai perceber o
retomadas de velocidade. Você só vai perceber o ganho em altas rotações e para issoganho em altas rotações e para isso será necessário esticar as marchas a todo instante, tornando o
será necessário esticar as marchas a todo instante, tornando o veículo um tantoveículo um tanto cansativo de dirigir, além de
cansativo de dirigir, além de aumentar bastante o consumo de combustível.aumentar bastante o consumo de combustível. Há vários tipos de serviço que podem ser feitos em um cabeçote para melhorar o Há vários tipos de serviço que podem ser feitos em um cabeçote para melhorar o
desempenho. Os principais são: desempenho. Os principais são:
Aumentar o volume da c Aumentar o volume da câmara de combustão e eqâmara de combustão e equalizá-losualizá-los
Eliminar arestas vivasEliminar arestas vivas
Fazer o assentamento perfeito dos condutos entre coletor e cabeçote e otimiFazer o assentamento perfeito dos condutos entre coletor e cabeçote e otimi zá-loszá-los
Mudança no perfil das válvulasMudança no perfil das válvulas
Mudança nas guias de válvulasMudança nas guias de válvulas
Polimento das válvulas e coletor (dependendo do material do coletor)Polimento das válvulas e coletor (dependendo do material do coletor)
Retrabalho das câmaras para melhorar a entrada e Retrabalho das câmaras para melhorar a entrada e a saída dos gasesa saída dos gases
Alteração no diâmetro do Venturi ant Alteração no diâmetro do Venturi antes da sedees da sede
Minimizar a largura da área Minimizar a largura da área de contato das sedes das válvulasde contato das sedes das válvulas Se você ainda optar por carburadores múltiplos, coletor
Se você ainda optar por carburadores múltiplos, coletor de escapamento dimensionadode escapamento dimensionado ou ainda a adoção de um
ou ainda a adoção de um kit turbo, sem dúvida os níveis de kit turbo, sem dúvida os níveis de potência e desempenhopotência e desempenho vão aumentar muito, porém são assuntos que abordaremos em breve. Mas só
vão aumentar muito, porém são assuntos que abordaremos em breve. Mas só com acom a troca de comando de válvulas por um
troca de comando de válvulas por um de maior duração e fazendo o trabalho nade maior duração e fazendo o trabalho na carburação ou no corpo de borboleta e
carburação ou no corpo de borboleta e colocando um filtro de ar esportivo, o colocando um filtro de ar esportivo, o ganho já éganho já é bastante significativo. Você terá um motor mais
bastante significativo. Você terá um motor mais cheio e com mais força cheio e com mais força quase emquase em todas as faixas de rotação. Mas
todas as faixas de rotação. Mas sempre vale lembrar que tudo isso é sempre vale lembrar que tudo isso é conseguido comconseguido com um razoável investimento.
um razoável investimento.
E por último, não se esqueça de que estas dicas têm por finalidade produzir mais E por último, não se esqueça de que estas dicas têm por finalidade produzir mais potência para disputas esportivas ou carros com condições mais confortáveis e potência para disputas esportivas ou carros com condições mais confortáveis e seguras de dirigibilidade, como em ultrapassagens, por exemplo, e não para
seguras de dirigibilidade, como em ultrapassagens, por exemplo, e não para disputasdisputas de rua (rachas). Portanto pense bem
de rua (rachas). Portanto pense bem antes de fazer qualquer alteração em seu carro,antes de fazer qualquer alteração em seu carro, pois além de ser proibida por lei, a prática de disputas no trânsito, mata.
Aqui vão algumas dica
Aqui vão algumas dicas pra quem quiser preparar cabeçotess pra quem quiser preparar cabeçotes, tanto o seu como o de, tanto o seu como o de alguma cobaia (RS).
alguma cobaia (RS). Tem bons cálculos tbm Tem bons cálculos tbm
O primeiro Trabalho desta natureza deve ser feito
O primeiro Trabalho desta natureza deve ser feito com cautela.com cautela. Você não deve dispor de uma bancada de fluxo, então,
Você não deve dispor de uma bancada de fluxo, então, o controle dimensional éo controle dimensional é fundamental.
fundamental.
Comece o trabalho com rebolos de óxido de alumínio
Comece o trabalho com rebolos de óxido de alumínio (ponta montada) para alargar os(ponta montada) para alargar os dutos e suaviza as curvas dos dutos e r
dutos e suaviza as curvas dos dutos e reduzir o nariz das guias, que eduzir o nariz das guias, que é aquele ressalto/é aquele ressalto/ reforço ao redor das guias.
reforço ao redor das guias.
Uma boa dica é abrir os dutos de admissão primeiro e usar um gabarito, alargando a Uma boa dica é abrir os dutos de admissão primeiro e usar um gabarito, alargando a sede e a parte posterior do
sede e a parte posterior do duto até que ele, o duto até que ele, o gabarito entre deslizando, porém semgabarito entre deslizando, porém sem folga.
folga.
Gabaritos podem ser confeccionados a partir de válvulas usadas, torneadas para a Gabaritos podem ser confeccionados a partir de válvulas usadas, torneadas para a medida desejada.
medida desejada. No caso do AP, por
No caso do AP, por exemplo, uma válvula de descarga serve como base para umexemplo, uma válvula de descarga serve como base para um gabarito de admissão.
gabarito de admissão.
Todos os dutos devem ser trabalhados para que fiquem i
Todos os dutos devem ser trabalhados para que fiquem i guais em geometria e quantoguais em geometria e quanto menos irregularidades como ressaltos ou depressões, melhor.
menos irregularidades como ressaltos ou depressões, melhor.
Um gabarito com a forma da junta pode ser usado para igualar a face de assento do Um gabarito com a forma da junta pode ser usado para igualar a face de assento do coletor com seu correspondente duto no cabeçote. O ideal é
coletor com seu correspondente duto no cabeçote. O ideal é polir os dutos com opolir os dutos com o coletor montado, aí é possível igualar tudo, coletor junta e dutos do cabeçote. coletor montado, aí é possível igualar tudo, coletor junta e dutos do cabeçote. Depois que você fizer os dutos de admi
Depois que você fizer os dutos de admissão, já vai estar "malandreado" e ssão, já vai estar "malandreado" e os dutos deos dutos de descarga serão feitos com facilidade.
descarga serão feitos com facilidade. No caso dos cabeçotes AP tem-se certo
No caso dos cabeçotes AP tem-se certo sossego, pois há bastante sobre material, massossego, pois há bastante sobre material, mas cada caso deve ser estudado com calma antes de
cada caso deve ser estudado com calma antes de tudo.tudo. Como exemplo, aponto que um duto com
Como exemplo, aponto que um duto com 33 mm de diâmetro interno 33 mm de diâmetro interno tem uma área detem uma área de 85,53 mm². Se aumentarmos apenas 1 mm do diâmetro, a área passará a ser de 90,79 85,53 mm². Se aumentarmos apenas 1 mm do diâmetro, a área passará a ser de 90,79 mm², ou seja, um
mm², ou seja, um aumento de 6,15% na área de passagem, retirando meio aumento de 6,15% na área de passagem, retirando meio milímetromilímetro de material das paredes do duto.
de material das paredes do duto. A questão do fluxo é afetad
A questão do fluxo é afetada por vários fatores, sendo que a por vários fatores, sendo que os mais notáveis são:os mais notáveis são: - Área da seção t
- Área da seção transversal dos dutos ou área de passagem => Quanto maior ransversal dos dutos ou área de passagem => Quanto maior a área,a área, maior o fluxo;
maior o fluxo;
- Geometria dos dutos => - Geometria dos dutos =>
Quanto mais uniforme a superfície interna dos
Quanto mais uniforme a superfície interna dos dutos, com menos variações do relevo,dutos, com menos variações do relevo, com menor perfil de
raios), menores as perdas de carga; raios), menores as perdas de carga; - Comprimento dos dutos =>
- Comprimento dos dutos => Em um motor de
Em um motor de aspiração natural há uma diferença de pressão nítida entre aspiração natural há uma diferença de pressão nítida entre os dutosos dutos de admissão e descarga, sendo
de admissão e descarga, sendo zonas de baixas e altzonas de baixas e altas pressões respectivamente,as pressões respectivamente, considerando o regime pleno ou próximo deste.
considerando o regime pleno ou próximo deste. A perda de carga aumen
A perda de carga aumenta em função do comprimentta em função do comprimento de uma tubulação, logo, tende ao de uma tubulação, logo, tende a ser menor em dutos mais curtos.
ser menor em dutos mais curtos. Esta característica em combinação com as anterioresEsta característica em combinação com as anteriores determina o regime de escoamento ou fluxo;
determina o regime de escoamento ou fluxo; - Regime de escoamento =>
- Regime de escoamento => Aos olhos da mecân
Aos olhos da mecânica dos fluidos existem 3 ica dos fluidos existem 3 regimes básicos de esregimes básicos de escoamento ou fluxo,coamento ou fluxo, sendo laminar, turbulento e de transição.
sendo laminar, turbulento e de transição. No regime laminar o f
No regime laminar o fluido se comporta como se desloca-se em luido se comporta como se desloca-se em lâminas sobrepostas,lâminas sobrepostas, ou melhor, dizendo tubos intrapostos (um tubo por
ou melhor, dizendo tubos intrapostos (um tubo por dentro do outro), sedo que adentro do outro), sedo que a
velocidade é maior próximo ao centro do duto devido ao atrito molecular ser menor no velocidade é maior próximo ao centro do duto devido ao atrito molecular ser menor no interior da massa fluídica que junto às paredes do duto.
interior da massa fluídica que junto às paredes do duto. No fluxo turbulento não há linhas de
No fluxo turbulento não há linhas de fluência definidas, sendo formados torvelinhosfluência definidas, sendo formados torvelinhos (vórtices) ao longo do duto que acarretam
(vórtices) ao longo do duto que acarretam várias zonas de variação de pressão, sendovárias zonas de variação de pressão, sendo que para obtermos uma mesma vazão em um r
que para obtermos uma mesma vazão em um regime turbulento que em um laminaregime turbulento que em um laminar será necessário aplicar mais energia ao fluido, quão mais turbulento for o fluxo. será necessário aplicar mais energia ao fluido, quão mais turbulento for o fluxo. O fluxo de transição como o
O fluxo de transição como o próprio nome sugere é aquele que ocorre quando apróprio nome sugere é aquele que ocorre quando a combinação de todos os fatores promove um regime intermediário, onde
combinação de todos os fatores promove um regime intermediário, onde as linhas deas linhas de fluência não se encontram na direção do duto nem
fluência não se encontram na direção do duto nem formam vórtices, sendoformam vórtices, sendo curiosamente mais danoso ao fluxo que o regime puramente turbulento. curiosamente mais danoso ao fluxo que o regime puramente turbulento. Em um sistema e que apresenta
Em um sistema e que apresenta velocidade e pressões variáveis do fluxo, com avelocidade e pressões variáveis do fluxo, com a geometria existente em um motor, em
geometria existente em um motor, em que o número de acidentes (obstáculos) noque o número de acidentes (obstáculos) no interior dos dutos tais como filt
interior dos dutos tais como filtros, emendas, juntas, curvas, borboletas, elementosros, emendas, juntas, curvas, borboletas, elementos aerodinâmicos (venturis, centradores, difusores...), válvulas,
aerodinâmicos (venturis, centradores, difusores...), válvulas, etc. encontraremosetc. encontraremos apenas o regime turbulento, mesmo lançando mão de todos os
apenas o regime turbulento, mesmo lançando mão de todos os recursos.recursos. A questão então não
A questão então não é se o regime é laminar, turbulento ou é se o regime é laminar, turbulento ou de transição, mas o quãode transição, mas o quão turbulento ele é em uma
turbulento ele é em uma dada velocidade e em certa faixa de dada velocidade e em certa faixa de rotação (momentorotação (momento máximo de torque/ momento de máxima potência).
máximo de torque/ momento de máxima potência). Para alargar os dutos do cabeçote deve-se t
Para alargar os dutos do cabeçote deve-se trabalhar em duas etapas:rabalhar em duas etapas: Desbaste => Feito com pontas montadas de óxido de
Desbaste => Feito com pontas montadas de óxido de alumínio, comumente chamadoalumínio, comumente chamado de pirulito ou rebolinho. Este
de pirulito ou rebolinho. Este tipo de abrasivo deve ser usado preferencialmente emtipo de abrasivo deve ser usado preferencialmente em altas rotações (em retíficas manuais tipo
altas rotações (em retíficas manuais tipo Dremmel), para um melhor desempenho eDremmel), para um melhor desempenho e durabilidade. É possível utilizar as pontas montadas em furadeiras manuais, mais durabilidade. É possível utilizar as pontas montadas em furadeiras manuais, mais suasua vida útil é drasticamente reduzida.
vida útil é drasticamente reduzida. As limas rotativas trabalham muito be
As limas rotativas trabalham muito bem em alumínio, mas tem um desempem em alumínio, mas tem um desempenho sofrívelnho sofrível em materiais duros como o das
em materiais duros como o das sedes. Ademais, a facilidade com que as limassedes. Ademais, a facilidade com que as limas rotativas arrancam material pode
se tem pouca experiência em ajustagem mecânica se tem pouca experiência em ajustagem mecânica Às pontas PG ou "pirulitos de
Às pontas PG ou "pirulitos de lixas" são uma boa opçãlixas" são uma boa opção de desbaste e aco de desbaste e acabamento,abamento, dependendo da granulometria disponível
dependendo da granulometria disponível Acabamento => obtido atrav
Acabamento => obtido através de lixamento, aplicandés de lixamento, aplicando uma sequência de lixas parao uma sequência de lixas para ferro de várias granulometrias. Tal
ferro de várias granulometrias. Tal processo é iniciado lixas grosseiras como 60processo é iniciado lixas grosseiras como 60 passando por etapas com lixas 100, 150, 220, 320,
passando por etapas com lixas 100, 150, 220, 320, indo para as chamadas lixas d'águaindo para as chamadas lixas d'água 440, 520, 600, 800 e 800 com óleo de máquina.
440, 520, 600, 800 e 800 com óleo de máquina. Para os dutos de admissão eu recomendo parar o
Para os dutos de admissão eu recomendo parar o lixamento na lixa 600 e lixamento na lixa 600 e se o carrose o carro for carburado recomendo ainda que os dutos de admissão sejam atacados com for carburado recomendo ainda que os dutos de admissão sejam atacados com solupam ou similar e posteriormente lavado e neutralizado com ól
solupam ou similar e posteriormente lavado e neutralizado com ól eo lubrificante deeo lubrificante de motor diesel, que possui um PH mais alto.
motor diesel, que possui um PH mais alto. Durante o processo de preparo, as guias de
Durante o processo de preparo, as guias de válvulas deverão ser esmerilhadas até queválvulas deverão ser esmerilhadas até que fiquem faceadas com a parede dos dutos.
fiquem faceadas com a parede dos dutos.
Para motores com propostas mais radicais, não haverá necessidade de substituir as Para motores com propostas mais radicais, não haverá necessidade de substituir as guias após o desbaste, mas guias cortadas apresentam desgaste prematuro se guias após o desbaste, mas guias cortadas apresentam desgaste prematuro se comparadas as originais.
comparadas as originais.
Para motores que rodam no dia a dia é preferível respeitar a altura da extremidade da Para motores que rodam no dia a dia é preferível respeitar a altura da extremidade da guia ao ressalto no interior do
guia ao ressalto no interior do duto (comumente chamado de nariz) ou reduzi-lo duto (comumente chamado de nariz) ou reduzi-lo pouco.pouco. Como o nariz das guias será
Como o nariz das guias será reduzido com o trabalho nos dutos (nos treduzido com o trabalho nos dutos (nos trabalhos radicaisrabalhos radicais ele é eliminado), já
ele é eliminado), já obteremos guias mais curtas, porém com comprimento suficienteobteremos guias mais curtas, porém com comprimento suficiente para manter a vida útil
para manter a vida útil praticamente inalterada. Recomenda-se ainda chanfrar (biselar)praticamente inalterada. Recomenda-se ainda chanfrar (biselar) ou ogivar a extremidade da guia para
ou ogivar a extremidade da guia para reduzir turbulências no fluxo e promover umreduzir turbulências no fluxo e promover um pequeno ganho na área de passagem.
pequeno ganho na área de passagem. Vale ressaltar que para os trabalhos mais
Vale ressaltar que para os trabalhos mais radicais é recomendável o corte das guiasradicais é recomendável o corte das guias rente ao duto não apenas para ganho de f
rente ao duto não apenas para ganho de f luxo, mas para que não haja luxo, mas para que não haja quebra dasquebra das guias decorrentes da combinação do canto vivo gerado com a remoção do
guias decorrentes da combinação do canto vivo gerado com a remoção do nariz, comnariz, com as cargas mecânicas geradas em altas rotações e por comando de válvulas de grande as cargas mecânicas geradas em altas rotações e por comando de válvulas de grande levante.
levante.
O lixamento pode ser feito
O lixamento pode ser feito com a retífica manual, bastando para isso que com a retífica manual, bastando para isso que uma haste deuma haste de aço de 1/4" (semelhante à haste
aço de 1/4" (semelhante à haste das pontas montadas) seja entalhada em uma dasdas pontas montadas) seja entalhada em uma das extremidades em uma profundidade de aproximadamente 8 mm.
extremidades em uma profundidade de aproximadamente 8 mm.
Para fazer tal entalhe pode-se utilizar um arco de serra e fazer um corte longitudinal Para fazer tal entalhe pode-se utilizar um arco de serra e fazer um corte longitudinal (de comprido, para quem como eu é da roça... Rsrsrs) em uma das pontas.
(de comprido, para quem como eu é da roça... Rsrsrs) em uma das pontas. Neste rasgo se introduz um pedaço de
Neste rasgo se introduz um pedaço de lixa dobrado ao meio (para que haja lixa dobrado ao meio (para que haja abrasivoabrasivo para os dois lados) que tenha o
para os dois lados) que tenha o comprimento 1,5 vezes o diâmetro do duto a comprimento 1,5 vezes o diâmetro do duto a serser lixado.
lixado.
Com a rotação, a força
Com a rotação, a força centrífuga empurra as extremidades da lixa contra as centrífuga empurra as extremidades da lixa contra as paredesparedes do duto, proporcionando um lixamento rápido e uniforme,
do duto, proporcionando um lixamento rápido e uniforme, garantido um excelentegarantido um excelente acabamento final, com menos sacrifício.
acabamento final, com menos sacrifício.
Quando usamos gasolina como combustível, podemos em
Quando usamos gasolina como combustível, podemos em alguns casos até mesmoalguns casos até mesmo espelhar as paredes dos dutos de admissão, já o
espelhar as paredes dos dutos de admissão, já o álcool requer mais cuidado.álcool requer mais cuidado. O grande problema com o álcool é o alto ponto de fulgor se comparado com a O grande problema com o álcool é o alto ponto de fulgor se comparado com a gasolina.
Algumas frações da ga
Algumas frações da gasolina são emanadas solina são emanadas a - 64°c (isso mesmo, a 64° NEGATIVOSa - 64°c (isso mesmo, a 64° NEGATIVOS a gasolina já desprende vapores!), enquanto o álcool fica na
a gasolina já desprende vapores!), enquanto o álcool fica na casa dos 14°c.casa dos 14°c. É obvio que você já
É obvio que você já respirou próximo a uma superfície de vidro respirou próximo a uma superfície de vidro ou cromada e percebeuou cromada e percebeu que as mesmas propiciam a condensação do vapor d'água. Estes fenômenos ocorrem que as mesmas propiciam a condensação do vapor d'água. Estes fenômenos ocorrem com qualquer vapor, mesmo com o vapor de álcool.
com qualquer vapor, mesmo com o vapor de álcool.
Com as temperaturas encontradas nos dutos de admissão, que são superiores a
Com as temperaturas encontradas nos dutos de admissão, que são superiores a 70°c,70°c, a condensação é bem difícil de ocorrer, mas, até que o motor. Aqueça...
a condensação é bem difícil de ocorrer, mas, até que o motor. Aqueça... Quanto mais rica a mistura,
Quanto mais rica a mistura, maiores as chances de ocorrer condensação, e todosmaiores as chances de ocorrer condensação, e todos sabemos que veículos voltados para
sabemos que veículos voltados para desempenhodesempenho pedem misturas entre o “ideal” epedem misturas entre o “ideal” e “rico”...
“rico”...
Não bastasse a vocação do álcool para a condensação, ele tem ainda uma
Não bastasse a vocação do álcool para a condensação, ele tem ainda uma razãorazão estequiométrica 40% maior em volume que a gasolina.
estequiométrica 40% maior em volume que a gasolina. Junte a isso um acerto comJunte a isso um acerto com mistura mais rica e
mistura mais rica e terá um motor falhando, consumindo mais e andando menos doterá um motor falhando, consumindo mais e andando menos do que poderia.
que poderia.
É por estes motivos que é
É por estes motivos que é preferível um acabamento uniforme, sem arranhõespreferível um acabamento uniforme, sem arranhões aparentes, que propicia um bom rendimento volumétrico mesmo sendo a superfície aparentes, que propicia um bom rendimento volumétrico mesmo sendo a superfície opaca.
opaca.
A parte dos dutos que
A parte dos dutos que antecede os bicos injetantecede os bicos injetores pode e deve ser eores pode e deve ser espelhada, mas ospelhada, mas o trecho posterior deve ser liso e
trecho posterior deve ser liso e isento de arranhões, porém fosco para que aisento de arranhões, porém fosco para que a condensação seja minimizada.
condensação seja minimizada.
Um cabeçote com dutos de admissão espelhados em todo seu comprimento trará um Um cabeçote com dutos de admissão espelhados em todo seu comprimento trará um ganho volumétrico muito pequeno (muito pequeno mesmo!) se comparado a um
ganho volumétrico muito pequeno (muito pequeno mesmo!) se comparado a um semelhante, porém, como descrito acima. Tal ganho insignificante só seria
semelhante, porém, como descrito acima. Tal ganho insignificante só seria possível sepossível se a temperatura do motor estivesse bem alta, acima da média.
a temperatura do motor estivesse bem alta, acima da média. O prejuízo não se dá
O prejuízo não se dá apenas pelo combustível escorrer para dentro do cilindro emapenas pelo combustível escorrer para dentro do cilindro em forma de gotas, deixando de ser misturando ao
forma de gotas, deixando de ser misturando ao ar, mas devido à ar, mas devido à perda de carga queperda de carga que tais gotas provocam enquanto são arrastadas ao longo dos dutos, reduzindo o próprio tais gotas provocam enquanto são arrastadas ao longo dos dutos, reduzindo o próprio volume admitido.
volume admitido. Se o objetivo é um
Se o objetivo é um motor sempre pronto a motor sempre pronto a responder e não apenas para gerar um picoresponder e não apenas para gerar um pico de potência no gráfico de um
de potência no gráfico de um dinamômetro de rolos sob condições especiais (motordinamômetro de rolos sob condições especiais (motor beem quente!), faça o trabalho de f
beem quente!), faça o trabalho de forma a obter um acabamento uniforme, deixando aorma a obter um acabamento uniforme, deixando a parte dos dutos que antecede os bicos injetores espelhada, mas mantendo trecho parte dos dutos que antecede os bicos injetores espelhada, mas mantendo trecho posterior fosco e isento de arranhões, para que
posterior fosco e isento de arranhões, para que a condensação seja minimizada.a condensação seja minimizada. Em qualquer fase do trabalho de
Em qualquer fase do trabalho de preparo de um cabeçote o bom senso deve serpreparo de um cabeçote o bom senso deve ser regra.
regra.
Há cabeçotes que são verdadeiras obras de arte já
Há cabeçotes que são verdadeiras obras de arte já de fábrica, levando em conta ode fábrica, levando em conta o comando de válvulas selecionado e, portanto, o índice de Marc
comando de válvulas selecionado e, portanto, o índice de Marc h alcançado, (falaremosh alcançado, (falaremos mais adiante sobre tal índice de
mais adiante sobre tal índice de March), chegando até mesmo a não valer a March), chegando até mesmo a não valer a penapena mexer no cabeçote isoladamente sob pena de até prejudicar o desempenho.
mexer no cabeçote isoladamente sob pena de até prejudicar o desempenho. Quanto ao desenho das câmaras de combustão, este é um fator
Quanto ao desenho das câmaras de combustão, este é um fator importante, poisimportante, pois durante o cruzamento das válvulas (tempo em que as
durante o cruzamento das válvulas (tempo em que as válvulas de admissão eválvulas de admissão e descarga encontram-se simultaneamen
descarga encontram-se simultaneamente abertas) a mistura fte abertas) a mistura flui levada pela sualui levada pela sua própria inércia e portanto a câmara faz o papel de duto neste instante.
própria inércia e portanto a câmara faz o papel de duto neste instante.
Quão maior o cruzamento de um comando (lob center baixo), maior o tempo em que a Quão maior o cruzamento de um comando (lob center baixo), maior o tempo em que a câmara trabalha como duto e mais
câmara trabalha como duto e mais importante é sua geometria para o escoamento daimportante é sua geometria para o escoamento da massa gasosa.
Qualquer obstáculo na câmara ao fluxo da mistura
Qualquer obstáculo na câmara ao fluxo da mistura no sentido válvula admissão =>no sentido válvula admissão => válvula de escape pode gerar turbulência, reduzir a velocidade do f
válvula de escape pode gerar turbulência, reduzir a velocidade do f luxo, comprometer aluxo, comprometer a lavagem do cilindro e portanto reduzir o
lavagem do cilindro e portanto reduzir o rendimento volumétrico.rendimento volumétrico.
Os melhortes formatos de câmaras de combustão são os hemisféricos simétricos e Os melhortes formatos de câmaras de combustão são os hemisféricos simétricos e assimétricos, sendo que os simétricos propciam rotações mais elevadas e os
assimétricos, sendo que os simétricos propciam rotações mais elevadas e os assimétricos uma maior elasticidade.
assimétricos uma maior elasticidade.
Um exemplo de câmara assimétrica é a dos motores VW AP. Um exemplo de câmara assimétrica é a dos motores VW AP. - Índice de Mach.
- Índice de Mach.
Trata da eficiência volumétrica do motor
Trata da eficiência volumétrica do motor como um todo, sendo influenciado pelocomo um todo, sendo influenciado pelo coeficiente de fluxo da válvula de
coeficiente de fluxo da válvula de admissão, diâmetro do cilindro, diâmetro da válvulaadmissão, diâmetro do cilindro, diâmetro da válvula de admissão, velocidade dos pistões,temperatura de entrada e velocidade da mistura de admissão, velocidade dos pistões,temperatura de entrada e velocidade da mistura ar/combustível....
ar/combustível....
u/a= z = (b/D)ao quadrado * (s/a*Ci) u/a= z = (b/D)ao quadrado * (s/a*Ci) Ci => coeficiente de f
Ci => coeficiente de fluxo da válvula de admissãoluxo da válvula de admissão b => diâmetro do cilindro
b => diâmetro do cilindro
D => diametro da válvula de admissão D => diametro da válvula de admissão s => velocidade do pistão
s => velocidade do pistão
a => velocidade do som na temperatura de entrada a => velocidade do som na temperatura de entrada z => índice de Mach
z => índice de Mach
Falhas no projeto dos dutos dos cabeçotes são conhecidos e variam de um
Falhas no projeto dos dutos dos cabeçotes são conhecidos e variam de um projetoprojeto para outro.
para outro.
Isto é facilmente identificável e até mesmo corrigido em qualquer motor. Isto é facilmente identificável e até mesmo corrigido em qualquer motor.
Tais imperfeições dos dutos não são o maior obstáculo rendimento volumétrico dos Tais imperfeições dos dutos não são o maior obstáculo rendimento volumétrico dos motores, mas o Índice de Mach efetivo
motores, mas o Índice de Mach efetivo O Índice de Mach é
O Índice de Mach é um número adimensional que compara a velocidade da mum número adimensional que compara a velocidade da mistura aristura ar combustível nos dutos de admissão com a velocidade do som nas mesmas condições. combustível nos dutos de admissão com a velocidade do som nas mesmas condições. Quando a velocidade da mistura excede 0,65 X a
Quando a velocidade da mistura excede 0,65 X a velocidade do som, os efeitos develocidade do som, os efeitos de compressibilidade tornam-se cada vez mais prejudiciais ao escoamento neste duto. compressibilidade tornam-se cada vez mais prejudiciais ao escoamento neste duto. É possível evitar perdas (por variações de pressão, turbulência, entropia...)
É possível evitar perdas (por variações de pressão, turbulência, entropia...) mantendo omantendo o índice de Mach com valor até 0,5 para a rotação de potência máxima pretendida.
índice de Mach com valor até 0,5 para a rotação de potência máxima pretendida. Existe uma correlação entre o índice de
Existe uma correlação entre o índice de Mach e o rendimento volumétrico do sistemaMach e o rendimento volumétrico do sistema de admissão.
de admissão.
Tal co-relação denota que quando o índice de Mach ultrapassa o
Tal co-relação denota que quando o índice de Mach ultrapassa o valor de 0,5 ovalor de 0,5 o rendimento cai progressivamente, não adiantando trabalhos no
rendimento cai progressivamente, não adiantando trabalhos no cabeçote e/oucabeçote e/ou válvulas.
válvulas.
O mais importante é estabelecer uma perfeita
O mais importante é estabelecer uma perfeita relação entre diâmetro das válvulas, seurelação entre diâmetro das válvulas, seu lift e entre
lift e entre diâmetro das válvulas (Dv), diâmetro dos pistões (Dp) e diâmetro das válvulas (Dv), diâmetro dos pistões (Dp) e velocidade média develocidade média de deslocamento dos pistões.
deslocamento dos pistões. A velocidade Média do
A velocidade Média dos pistões (VMP), dada em m/s, pode ss pistões (VMP), dada em m/s, pode ser calculada através der calculada através daa seguinte fórmula:
VMP= (RPM x curso do virabrequim) / 30000 VMP= (RPM x curso do virabrequim) / 30000 Deve-se conhecer também o coeficiente de
Deve-se conhecer também o coeficiente de escoamento das válvulas de admissãoescoamento das válvulas de admissão (Ci), mas este é um item difícil de
(Ci), mas este é um item difícil de se levantar sem uma Bancada de Fluxose levantar sem uma Bancada de Fluxo, façamos, façamos uma estimativa pela seguinte fórmula:
uma estimativa pela seguinte fórmula: Ci = Kv * (Lv / Dv)
Ci = Kv * (Lv / Dv)
onde Lv é o lift na válvula e Dv é o
onde Lv é o lift na válvula e Dv é o diâmetro da válvula., e Kv é um coeficiente quediâmetro da válvula., e Kv é um coeficiente que depende do tipo de assentamento da válvula.
depende do tipo de assentamento da válvula. Para válvulas assentadas convenc
Para válvulas assentadas convencionalmente (tudo a 45° com lionalmente (tudo a 45° com largura do contato =argura do contato = ou > 1,5mm), adotemos Kv = 1,45.
ou > 1,5mm), adotemos Kv = 1,45.
Já com válvulas em 44° e sede 45° Kv = 1,50, Já com válvulas em 44° e sede 45° Kv = 1,50, Para casos em que além do
Para casos em que além do assentamento se faz um retrabalho com múltiplos ângulosassentamento se faz um retrabalho com múltiplos ângulos em válvulas e sedes, obtém-se Kv de
em válvulas e sedes, obtém-se Kv de até 1,55.até 1,55.
Sabendo que a velocidade do som pela atmosfera (c)
Sabendo que a velocidade do som pela atmosfera (c) é 340m/s, em condições normaisé 340m/s, em condições normais de temperatura e pressão, obtemos à equação que do
de temperatura e pressão, obtemos à equação que do índice de Mach (Z):índice de Mach (Z): Z= ((Dp/Dv)^2) x (VMP/(Ci x c))
Z= ((Dp/Dv)^2) x (VMP/(Ci x c)) Vale ressaltar ainda que a r
Vale ressaltar ainda que a relação Lv/Dv deve se manter entre 0,25 e elação Lv/Dv deve se manter entre 0,25 e 0,350,35
preferencialmente. Abaixo disso temos muita turbulência pela pequena área útil de preferencialmente. Abaixo disso temos muita turbulência pela pequena área útil de abertura da válvula e acima disto
abertura da válvula e acima disto queda muito grande da velocidade de escoamento naqueda muito grande da velocidade de escoamento na garganta da válvula, diminuindo as reações do motor.
garganta da válvula, diminuindo as reações do motor. Por exemplo, vejamos um motor VW 1300 a ar:
Por exemplo, vejamos um motor VW 1300 a ar:
Ci = 1,45 x (7,7/33) => Ci Ci = 1,45 x (7,7/33) => Ci = 0,338= 0,338 VMP = (4400 x 69) / 30000 => VMP = VMP = (4400 x 69) / 30000 => VMP = 10,12 m/s10,12 m/s E Finalmente: E Finalmente: Z= ((77 / 33)^2) x (10,12 / (0,338 x 340)) Z= ((77 / 33)^2) x (10,12 / (0,338 x 340)) Z = 0,479, que é um bom valor.
Z = 0,479, que é um bom valor. Neste motor a conclusão é a
Neste motor a conclusão é a seguinte:seguinte: Devemos aumentar um pouco o lift para
Devemos aumentar um pouco o lift para estas válvulas, para que a relação Lv/Dv fiqueestas válvulas, para que a relação Lv/Dv fique próxima de 0,3. Assim com as
próxima de 0,3. Assim com as válvulas indicadas, o ideal é válvulas indicadas, o ideal é fazer uma usinagem de 44fazer uma usinagem de 44 graus nas válvulas alterando o Kv para 1,50 e
graus nas válvulas alterando o Kv para 1,50 e utilizar comandos que o lift utilizar comandos que o lift na válvulana válvula seja de: seja de: Lv (mínimo) = 0,25 x 33 => Lv (mínimo) = Lv (mínimo) = 0,25 x 33 => Lv (mínimo) = 8,25mm8,25mm Lv (máximo) = 0,35 x 33 => Lv (máximo) = 10,9mm Lv (máximo) = 0,35 x 33 => Lv (máximo) = 10,9mm
Desta forma devemos escolher um comando com lift
Desta forma devemos escolher um comando com lift neste intervalo.neste intervalo. Porém além do lift
Porém além do lift maior, um diagrama mais esportivo gera maior, um diagrama mais esportivo gera ainda ganhos de rotação,ainda ganhos de rotação, por exemplo: por exemplo: Lv = 10,6mm e Lv = 10,6mm e RPM = 6000 rpm RPM = 6000 rpm
Neste caso para calcular o novo índice de
Neste caso para calcular o novo índice de Mach:Mach: VMP = (6000 x 69) / 30000 = 13,8 m/s VMP = (6000 x 69) / 30000 = 13,8 m/s Lv/Dv= 10,6 / 33 Lv/Dv = 0,321 Lv/Dv= 10,6 / 33 Lv/Dv = 0,321 Ci = 1,50 x Lv/Dv => Ci = Ci = 1,50 x Lv/Dv => Ci = 1,50 x (10,6/33) = 0,4821,50 x (10,6/33) = 0,482 Z= ((77/33)^2) x (13,8 / (0,482 x 340)) Z= ((77/33)^2) x (13,8 / (0,482 x 340))
Z= 0,458 ainda melhor e com a rotação subindo a 6000 rpm. Z= 0,458 ainda melhor e com a rotação subindo a 6000 rpm. Proponho que o cálculo seja refeito, porém com
Proponho que o cálculo seja refeito, porém com mantendo o lift do comamantendo o lift do comando em 7,7mmndo em 7,7mm kv = 1,45 e adotando uma rotação de 6000 rpm.
kv = 1,45 e adotando uma rotação de 6000 rpm. É Surpreendente!
É Surpreendente! O ideal é t
O ideal é trabalhar com as grandezas de modo a restringir o rabalhar com as grandezas de modo a restringir o Índice de Mach abaixo deÍndice de Mach abaixo de 0,5.
0,5.
Estas equações nos permitem visualizar qual
Estas equações nos permitem visualizar qual seria o seria o comando adequado às válvulascomando adequado às válvulas que utilizamos e considerando-se rotação e diâmetro do pistão.
que utilizamos e considerando-se rotação e diâmetro do pistão.
Sem dúvida um cabeçote bem trabalhado traz bastante ganho, mas a melhora
Sem dúvida um cabeçote bem trabalhado traz bastante ganho, mas a melhora obtidaobtida com o Índice de Mach adequado é muito
com o Índice de Mach adequado é muito mais expressiva.mais expressiva. Por estas e por
Por estas e por outras que preparar um motor aspirado reqoutras que preparar um motor aspirado requer redimensionamento deuer redimensionamento de vários componentes em conjunto para que:
vários componentes em conjunto para que:
- A VMP seja a mais baixa possível, sem comprometer o regime de operação (RPM); - A VMP seja a mais baixa possível, sem comprometer o regime de operação (RPM); - O rendimento volumétrico seja maximizado dentro de uma
- O rendimento volumétrico seja maximizado dentro de uma faixa de giro exeqüível;faixa de giro exeqüível; - O motor
- O motor resista ao novo regime de resista ao novo regime de operação (Relação R/L adequada eoperação (Relação R/L adequada e Balanceamento perfeito)
Balanceamento perfeito)
Para tanto, vale saber quando é vantajoso aumentar o diâmetro
Para tanto, vale saber quando é vantajoso aumentar o diâmetro dos pistões ou seudos pistões ou seu curso, pois nem sempre é possível para os
curso, pois nem sempre é possível para os demais elementos do motor em questãodemais elementos do motor em questão
“acompanhar” o regime de
“acompanhar” o regime de rotação pretendido ou o aumento de dimensões necessáriorotação pretendido ou o aumento de dimensões necessário
para manter o índice de March em tal RPM. para manter o índice de March em tal RPM.
O primeiro passo portanto é estimar o índice de March original do motor, a O primeiro passo portanto é estimar o índice de March original do motor, a possibilidade Mais alguns dados em teoria de cabeçotes:
possibilidade Mais alguns dados em teoria de cabeçotes: Segundo Prof. Eng. Oswaldo Garcia em conjunto com o
livro Motores de Combustão Interna usado no curso de
livro Motores de Combustão Interna usado no curso de graduação, diz-se:graduação, diz-se:
“O rendimento volumétrico é a
“O rendimento volumétrico é a relação entre a massa de ar relação entre a massa de ar realmente admitida norealmente admitida no
motor e a massa de ar
motor e a massa de ar que poderia ser admitida nas condições de entrada do motor.que poderia ser admitida nas condições de entrada do motor. ”” “O rendimento volumétrico representa a eficiência do enchimento do cilindro,
“O rendimento volumétrico representa a eficiência do enchimento do cilindro, emem
relação àquilo que poderia ser admitido com a
relação àquilo que poderia ser admitido com a mesma densidade do ambientemesma densidade do ambiente
circunstante” circunstante”
Fazendo uma analogia para se entender este conceito imagine um motor
Fazendo uma analogia para se entender este conceito imagine um motor 4 tempos4 tempos ciclo Otto de 2.0L e 4 cilindros. Cada cilindro terá um volume de 0,5L entre o ponto ciclo Otto de 2.0L e 4 cilindros. Cada cilindro terá um volume de 0,5L entre o ponto morto inferior e o ponto morto superior, Se considerarmos um cilindro que esteja no morto inferior e o ponto morto superior, Se considerarmos um cilindro que esteja no final do processo de admissão, ou seja
final do processo de admissão, ou seja quando a válvula de admissão fecha e o pistãoquando a válvula de admissão fecha e o pistão está um pouco acima do ponto morto inf
está um pouco acima do ponto morto inferior, o pistão terá deslocado um volume umerior, o pistão terá deslocado um volume um pouco inferior a 0,5L. Imagine este
pouco inferior a 0,5L. Imagine este motor completamente submerso na água. No finalmotor completamente submerso na água. No final do processo de admissão o pistão terá deslocado um volume um
do processo de admissão o pistão terá deslocado um volume um pouco inferior a 0,5pouco inferior a 0,5 litro de água e
litro de água e preenchido completamente o cilindro. Isto ocorre por que a preenchido completamente o cilindro. Isto ocorre por que a água éágua é um
um fluido fluido incompressívincompressível.el. Como este volume de água Como este volume de água tem uma massa igual tantotem uma massa igual tanto
fora do motor como dentro
fora do motor como dentro do cilindro, a eficiência volumétrica do cilindro, a eficiência volumétrica que é representada pelaque é representada pela razão entre as massas será: 1
razão entre as massas será: 1 ou percentualmente 100%.ou percentualmente 100%. Na realidade sabemos que o motor funciona com uma mi
Na realidade sabemos que o motor funciona com uma mistura de arstura de ar ++ combustível. O combustível. O
ar é uma mistura de gases, que por sua vez, são
ar é uma mistura de gases, que por sua vez, são fluidos fluidos compressívcompressíveiseis e tem um e tem um
comportamento diferente dos fluidos incompressíveis, ou seja, a densidade deles varia comportamento diferente dos fluidos incompressíveis, ou seja, a densidade deles varia muito com a pressão e a
muito com a pressão e a temperatura. Devido a estas diferenças, e as diferenças quetemperatura. Devido a estas diferenças, e as diferenças que são geradas pelas perdas de carga do sistema de
são geradas pelas perdas de carga do sistema de admissão, alta temperatura daadmissão, alta temperatura da câmara de combustão, e dos gases remanescentes do ciclo de escapamento, a câmara de combustão, e dos gases remanescentes do ciclo de escapamento, a densidade de ar fora do motor
densidade de ar fora do motor é diferente da densidade de ar é diferente da densidade de ar dentro do cilindro após odentro do cilindro após o término do ciclo de admissão. Portanto para calcularmos a
término do ciclo de admissão. Portanto para calcularmos a eficiência volumétrica doeficiência volumétrica do nosso motor, teríamos que medir a
nosso motor, teríamos que medir a massa de ar que ocupa o massa de ar que ocupa o volume dentro do cilindrovolume dentro do cilindro após o encerramento do ciclo de admissão, e determinarmos a
após o encerramento do ciclo de admissão, e determinarmos a massa deste mesmomassa deste mesmo volume nas condições de temperatura e pressão local fora do m
volume nas condições de temperatura e pressão local fora do m otor.otor.
“Um motor ordinário de
“Um motor ordinário de baixo desempenho tem uma VE (efibaixo desempenho tem uma VE (eficiência volumétrica) emciência volumétrica) em
torno de 75% a velocidade máxima; em
torno de 75% a velocidade máxima; em torno de 80% a tortorno de 80% a torque máximo. Um motor deque máximo. Um motor de alto desempenho tem uma VE em t
alto desempenho tem uma VE em torno de 80% a velocidade máxima; em torno de 80% a velocidade máxima; em torno deorno de 85% a torque máximo. Um motor de competição tem uma VE em torno de 90% a 85% a torque máximo. Um motor de competição tem uma VE em torno de 90% a velocidade máxima; em torno de 95% a
velocidade máxima; em torno de 95% a máximo torque.máximo torque.
Um sistema de admissão e escape bem dimensionado com um trabalho eficiente no Um sistema de admissão e escape bem dimensionado com um trabalho eficiente no cabeçote, e um comando de válvulas dimensionado para obter toda vantagem dos cabeçote, e um comando de válvulas dimensionado para obter toda vantagem dos outros equipamentos do motor, pode prover um enchimento completo do
outros equipamentos do motor, pode prover um enchimento completo do cilindro nacilindro na qual a eficiência volumétrica de 100% (
qual a eficiência volumétrica de 100% ( ou um pouco maior ) ou um pouco maior ) é obtida na velocidadeé obtida na velocidade
para qual o sistema foi
para qual o sistema foi dimensionado.”dimensionado.”
Existem alguns métodos para se aumentar a eficiência volumétrica de
Existem alguns métodos para se aumentar a eficiência volumétrica de um motor cicloum motor ciclo Otto naturalmente aspirado, entre eles:
Otto naturalmente aspirado, entre eles: 1) A substituição do comando de válvulas. 1) A substituição do comando de válvulas.
2) Modificações no Sistema de Admissão e Escape. 2) Modificações no Sistema de Admissão e Escape.
3) “Intake Supercharge Effect”. 3) “Intake Supercharge Effect”.
1) A simples substituição do comando de válvulas poderá aumentar a
1) A simples substituição do comando de válvulas poderá aumentar a eficiênciaeficiência volumétrica, pelo menos em um determinado regime de
volumétrica, pelo menos em um determinado regime de rotação, porém, prejudicarárotação, porém, prejudicará em outro. Caso a escolha do
em outro. Caso a escolha do comando de válvulas em conjunto com o cabeçote sejacomando de válvulas em conjunto com o cabeçote seja errônea, você poderá prejudicar a eficiência volumétrica em todo regime de
errônea, você poderá prejudicar a eficiência volumétrica em todo regime de giro dogiro do motor, causando uma perda de torque e potência desde
motor, causando uma perda de torque e potência desde a marcha lenta até a a marcha lenta até a rotaçãorotação de máxima potência.
de máxima potência.
2) Usando técnicas de modificações no sistema composto pelo carburador ou corpo de 2) Usando técnicas de modificações no sistema composto pelo carburador ou corpo de borboleta, cabeçote e coletores de admissão e escape, melhorando assim o fluxo
borboleta, cabeçote e coletores de admissão e escape, melhorando assim o fluxo através destes componentes. Neste caso tudo tem que ser t
através destes componentes. Neste caso tudo tem que ser t rabalhado como umrabalhado como um sistema único, não adianta usar um cabeçote preparado com um coletor
sistema único, não adianta usar um cabeçote preparado com um coletor de admissãode admissão original, quase todo o trabalho será perdido.
original, quase todo o trabalho será perdido. É importante observar que os dutos de
É importante observar que os dutos de escape no cabeçote e o conjunto dos tubos deescape no cabeçote e o conjunto dos tubos de escapamento tem uma grande influência sobre a admissão pois os cilindros do m escapamento tem uma grande influência sobre a admissão pois os cilindros do m otorotor
somente poderão ser devidamente “enchidos” se forem anteriormente a fase de somente poderão ser devidamente “enchidos” se forem anteriormente a fase de admissão devidamente “
admissão devidamente “esvaziados”.esvaziados”. 3) “Intake Suprcharge Effect” ou Efeito
3) “Intake Suprcharge Effect” ou Efeito de Sobrealimentação na Admissão. Tde Sobrealimentação na Admissão. Trata-se derata-se de
um modelo matemático através do qual calculamos o comprimento dos coletores e um modelo matemático através do qual calculamos o comprimento dos coletores e dutos de escape e admissão, como também o momento exato da
dutos de escape e admissão, como também o momento exato da abertura da válvulaabertura da válvula de admissão para que as ondas de pressão que são criadas nestes caminhos devido de admissão para que as ondas de pressão que são criadas nestes caminhos devido
ao “Abre
ao “Abre e Fecha” das válvulas e a e Fecha” das válvulas e a Inércia dos gases, trabalhem em sinergia, fazendoInércia dos gases, trabalhem em sinergia, fazendo
com que os ciclos de admissão e escape sejam mais
com que os ciclos de admissão e escape sejam mais eficientes. Rendimentoseficientes. Rendimentos volumétricos acima de 100% são atingidos com o uso deste m
volumétricos acima de 100% são atingidos com o uso deste m odelo. A contrapartidaodelo. A contrapartida deste método é que você terá
deste método é que você terá que fabricar os coletores de admissão e que fabricar os coletores de admissão e escape com oescape com o comprimento determinado nos cálculos, uma vez que os coletores originais
comprimento determinado nos cálculos, uma vez que os coletores originais provavelmente não terão as dimensões requeridas.
provavelmente não terão as dimensões requeridas.
Para existir fluxo de ar atravéz de um duto ou orifício qualquer, é necessário haver uma Para existir fluxo de ar atravéz de um duto ou orifício qualquer, é necessário haver uma diferença de pressão entre eles.
diferença de pressão entre eles.
Quando um orifício é separado por duas pressões iguais, não há
Quando um orifício é separado por duas pressões iguais, não há fluxo.fluxo.
P=P P=P Orifício Orifício (( P P P P ((
Se este mesmo orifício estiver separado pelas pressões P1 e
Se este mesmo orifício estiver separado pelas pressões P1 e P sendo que a pressãoP sendo que a pressão P1 é maior que a pressão P, teremos fluxo no sentido da esquerda para a direita. P1 é maior que a pressão P, teremos fluxo no sentido da esquerda para a direita.
P1>P P1>P
Orifício Orifício
((
P1 -->-->---->---->---->-- P P1 -->-->---->---->---->-- P ((
Se este
Se este mesmo orifíciomesmo orifício estiver separado pelas pressões P2 e P estiver separado pelas pressões P2 e P sendo que P2 é maiorsendo que P2 é maior
que P1 o fluxo através do orifício será maior do que o fluxo do exemplo anterior, que P1 o fluxo através do orifício será maior do que o fluxo do exemplo anterior, mesmo que orifício não seja alterado.
mesmo que orifício não seja alterado.
P2>P1 P2>P1 Orifício Orifício (( P2 > > > > > > > > > > > P P2 > > > > > > > > > > > P ((
É importante observar que o f
É importante observar que o fluxo atravéz de um duto irá luxo atravéz de um duto irá variar conforme a diferençavariar conforme a diferença de pressão que ele estiver exposto, isto quer
de pressão que ele estiver exposto, isto quer dizer que, quanto maior a difdizer que, quanto maior a dif erença deerença de pressão maior será o fluxo, mesmo que
pressão maior será o fluxo, mesmo que o cabeçote permaneça inalterado. O banco deo cabeçote permaneça inalterado. O banco de fluxo nos permite fixar um
fluxo nos permite fixar um diferencial de presssão que, por sua vez, irá diferencial de presssão que, por sua vez, irá gerar um fluxogerar um fluxo atravéz de qualquer dispositivo que ali estiver convenientemente acoplado, exemplo: atravéz de qualquer dispositivo que ali estiver convenientemente acoplado, exemplo: cabeçote, coletores de admissão e escape, intercooler, carburadores, filtros de ar, cabeçote, coletores de admissão e escape, intercooler, carburadores, filtros de ar,
etc… . Então pode
etc… . Então pode-se efetuar uma mudança neste dispositivo e expô-lo -se efetuar uma mudança neste dispositivo e expô-lo novamente aonovamente ao
mesmo diferencial de pressão previamente determinado, e assim verificar se o f mesmo diferencial de pressão previamente determinado, e assim verificar se o f luxoluxo aumentou ou diminuiu.
aumentou ou diminuiu.
Portanto quando o fluxo de um cabeçote for
Portanto quando o fluxo de um cabeçote for medido é importante saber qual foi medido é importante saber qual foi oo diferencial de pressão usado. Um cabeçote medido com um diferencial de pressão de diferencial de pressão usado. Um cabeçote medido com um diferencial de pressão de 20 polegadas de coluna de H
20 polegadas de coluna de H22O terá um fluxo maior do que oO terá um fluxo maior do que o mesmomesmo cabeçote cabeçote
medido com um diferencial de pressão de 10 polegadas de H medido com um diferencial de pressão de 10 polegadas de H22O.O.
O banco de Fluxo nos informa o fluxo em
-O banco de Fluxo nos informa o fluxo em - cfmcfm – – ccubicubic f f eet pereet per mminute, ouinute, ou péspés cúbicos por minuto
cúbicos por minuto. Estamos mais acostumados com as unidades do sistema. Estamos mais acostumados com as unidades do sistema
métrico, e fica mais fácil visualizar o fluxo se ele f
métrico, e fica mais fácil visualizar o fluxo se ele for expresso em -or expresso em - l/s - Litros porl/s - Litros por Segundo.
Segundo.
Existe uma relação muito importante entre estas duas
Existe uma relação muito importante entre estas duas unidades.unidades.
1 cfm
1 cfm é igual aé igual a 0,472 litros/segundo. 0,472 litros/segundo. 1
1 cfm cfm 0,5 0,5 l/sl/s Portanto caso se deseje converter os cfm’s em li
Portanto caso se deseje converter os cfm’s em litros por segundo para se ter tros por segundo para se ter uma uma
melhor idéia do fluxo, basta dividir os cfm’s pela metade. Ou seja, se tivermos um fluxo melhor idéia do fluxo, basta dividir os cfm’s pela metade. Ou seja, se tivermos um fluxo de 100 cfm’s, o f
de 100 cfm’s, o fluxo equivalente em l/s é de luxo equivalente em l/s é de aproximadamente 50 l/s.aproximadamente 50 l/s.
E qual seria o
E qual seria o diferencial de pressão mais conveniente para se medir o fluxo diferencial de pressão mais conveniente para se medir o fluxo de umde um cabeçote?
cabeçote?
No catálogo de cabeçotes da Edelbrock existe uma nota que diz: No catálogo de cabeçotes da Edelbrock existe uma nota que diz:
“ All Edelbrock heads are f
what an engine will see ” what an engine will see ”
“ Todos os cabeçotes Edelbrock são medidos com 28 polegadas de coluna de águ “ Todos os cabeçotes Edelbrock são medidos com 28 polegadas de coluna de água,a, que representa o mais de perto aquilo que o motor verá ”
que representa o mais de perto aquilo que o motor verá ”
Smokey Yunick, um dos pioneiros a trabalhar com banco de f
Smokey Yunick, um dos pioneiros a trabalhar com banco de f luxo no mundo, agoraluxo no mundo, agora
com mais de 35 anos de
com mais de 35 anos de experiência, autor do livro “POWER SECRETS” descreve:experiência, autor do livro “POWER SECRETS” descreve: “Quando nós começamos nossa pesquisa, p
“Quando nós começamos nossa pesquisa, percebemos que a maioria dos testes emercebemos que a maioria dos testes em
outros lugares estavam sendo feitos com uma diferença de pressão de 10
outros lugares estavam sendo feitos com uma diferença de pressão de 10 – – 12 12
polegadas de coluna de H
polegadas de coluna de H22O. Então no início nós medimos como tO. Então no início nós medimos como todos os outros, masodos os outros, mas
depois de um tempo mudamos nossas mentes sobre isto. O balan
depois de um tempo mudamos nossas mentes sobre isto. O balan ço de fluxo entreço de fluxo entre todos os cilindros é importante. Nós queriamos que cada duto
todos os cilindros é importante. Nós queriamos que cada duto de admissão tivesse ade admissão tivesse a mesma eficiência operacional de modo que cada cilindro recebe-se a
mesma eficiência operacional de modo que cada cilindro recebe-se a mesmamesma quantidade e qualidade de mistura. Quando nós testávamos os dutos com 10 quantidade e qualidade de mistura. Quando nós testávamos os dutos com 10 polegadas de H
polegadas de H22O nós percebemos que poderiamos fazer O nós percebemos que poderiamos fazer modificações drásticasmodificações drásticas
entre dois dutos e o f
entre dois dutos e o f luxo medido não alterava significativamente.luxo medido não alterava significativamente. Decidimos então realizar uma série de testes para
Decidimos então realizar uma série de testes para determinar uma técnica quedeterminar uma técnica que
detectaria diferenças válidas entre dois dutos. Nós começamos os testes com 10pol. detectaria diferenças válidas entre dois dutos. Nós começamos os testes com 10pol. H
H22O e checamos a variação de fO e checamos a variação de fluxo entre os dutos que obviamente seriam diferentes.luxo entre os dutos que obviamente seriam diferentes.
Então, aumentamos a diferença de pressão em 2 pol.
Então, aumentamos a diferença de pressão em 2 pol. HH22O e o mesmo teste eraO e o mesmo teste era
executado. Este procedimento foi repetido até uma diferença
executado. Este procedimento foi repetido até uma diferença de pressão de 34pol.de pressão de 34pol. H
H22O.O.
Quando a série de testes foi
Quando a série de testes foi completada nós percebemos que a qualquer diferencial decompletada nós percebemos que a qualquer diferencial de pressão inferior a 26pol. H
pressão inferior a 26pol. H22O não havia uma variação dicernível no balanço dos dutos,O não havia uma variação dicernível no balanço dos dutos,
mas a níveis acima de 28pol. H
mas a níveis acima de 28pol. H22O as diferenças realmente começaram a aparecer. EmO as diferenças realmente começaram a aparecer. Em
adição nós verificamos que conforme a diferença de pressão aumenta-se além adição nós verificamos que conforme a diferença de pressão aumenta-se além dede 28pol. H
28pol. H22O, a percentagem de mudança pelo aumento da diferença de prO, a percentagem de mudança pelo aumento da diferença de pr essão eraessão era
muito pequena. Então selecionamos 28pol. H
muito pequena. Então selecionamos 28pol. H22O como pressão padrão para todos osO como pressão padrão para todos os nossos testes e
nossos testes e desenvolvimentos.”desenvolvimentos.”
Infelizmente nem todos os bancos de fluxo tem
Infelizmente nem todos os bancos de fluxo tem a capacidade de gerar diferenciais dea capacidade de gerar diferenciais de pressão iguais ou superiores a 28pol. H
pressão iguais ou superiores a 28pol. H22O. No caso do meu O. No caso do meu equipamento o Superequipamento o Super
Flow SF-110 Flow Bench a máxima diferença gerada é de 16pol. H
Flow SF-110 Flow Bench a máxima diferença gerada é de 16pol. H22O. Portanto euO. Portanto eu
conduzo muitos dos meus testes com 15pol. H conduzo muitos dos meus testes com 15pol. H22O.O.
Dimensionamento das Válvulas
Dimensionamento das Válvulas
Grandes válvulas não necessariamente significam grandes fluxos. Dutos com um alto Grandes válvulas não necessariamente significam grandes fluxos. Dutos com um alto volume (dutos abertos) podem indicar um alto f
volume (dutos abertos) podem indicar um alto f luxo, porém nem sempre sãoluxo, porém nem sempre são desejáveis, pois a velocidade e a turbulência dos gases podem diminuir a
desejáveis, pois a velocidade e a turbulência dos gases podem diminuir a ponto deponto de prejudicar o desempenho do motor por não permitir
prejudicar o desempenho do motor por não permitir que o combustível se mistureque o combustível se misture corretamente com o ar e
corretamente com o ar e tenha uma queima eficiente na câmara de combustão. Estetenha uma queima eficiente na câmara de combustão. Este efeito é menos pronunciado nos motores equipados com injeção eletrônica devido aos efeito é menos pronunciado nos motores equipados com injeção eletrônica devido aos bicos injetores pulverizarem o combustível no ar.
bicos injetores pulverizarem o combustível no ar.
Existem vários modelos matemáticos e empíricos para se
Existem vários modelos matemáticos e empíricos para se determinar as dimensões dedeterminar as dimensões de uma válvula e o fluxo
uma válvula e o fluxo necessário no cabeçote para uma determinada potêncianecessário no cabeçote para uma determinada potência desejada. Mas, uma vez que nós não iremos criar
desejada. Mas, uma vez que nós não iremos criar um motor novo, e um motor novo, e sim trabalhar comsim trabalhar com cabeçotes já existentes, estes modelos algumas vezes não podem ser usados devido a cabeçotes já existentes, estes modelos algumas vezes não podem ser usados devido a restrições como configuração da câmara de combustão, diâmetro dos cilindros,
restrições como configuração da câmara de combustão, diâmetro dos cilindros, desenho dos dutos, etc.
desenho dos dutos, etc.
O modelo matemático mais simples usado para ilustrar
O modelo matemático mais simples usado para ilustrar o cálculo do diâmetro dao cálculo do diâmetro da válvula é baseado na velocidade dos gases atravéz da área de
mínima do duto no cabeçote. Considera-se que a
mínima do duto no cabeçote. Considera-se que a área da secção mínima transversalárea da secção mínima transversal será o orificio localizado
será o orificio localizado ½½ polegada antes da válvula e terá um diâmetro igual a 85% polegada antes da válvula e terá um diâmetro igual a 85%
do diâmetro da válvula. do diâmetro da válvula.
Empiricamente sabe-se que para obter uma ótima efi
Empiricamente sabe-se que para obter uma ótima eficiência volumétrica de umciência volumétrica de um cabeçote a velocidade máxima dos gases na área de secção transversal mínima do cabeçote a velocidade máxima dos gases na área de secção transversal mínima do duto tem que estar em
duto tem que estar em torno de 700 ft/s torno de 700 ft/s (pés por segundo) na rotação de máxima(pés por segundo) na rotação de máxima potência. Acima deste valor a eficiência volumétrica
potência. Acima deste valor a eficiência volumétrica começa a cair, e velocidades muitocomeça a cair, e velocidades muito inferiores a esta provocam uma atomização incorreta entre o
inferiores a esta provocam uma atomização incorreta entre o combustívecombustível e o l e o arar causando perda de potência.
causando perda de potência. No livro
No livro “How to Build and “How to Build and Modifiy CHEVROLET Small Block CYLINDERModifiy CHEVROLET Small Block CYLINDER HEADS”
HEADS” da Motorbooks International Powerpro Series, da Motorbooks International Powerpro Series, escrito pelo preparadorescrito pelo preparador
americano e estudioso no assunto DAVID VIZARD, ele sugere a
americano e estudioso no assunto DAVID VIZARD, ele sugere a seguinte fórmula paraseguinte fórmula para o cálculo da rotação limite do motor que irá causar a velocidade de 690 ft/s (pés por o cálculo da rotação limite do motor que irá causar a velocidade de 690 ft/s (pés por segundo) dos fluidos na área de secção transversal mínima do
segundo) dos fluidos na área de secção transversal mínima do duto para rotação deduto para rotação de máxima potência:
máxima potência:
“Power
“Power - - Limiting Port Area” Limiting Port Area”
RPM Limite = A x 177.780 / S RPM Limite = A x 177.780 / S x D2x D2 Onde: Onde: Constante = 177.780 Constante = 177.780
RPM Limite = rotação de potência máxima do motor. RPM Limite = rotação de potência máxima do motor. A = Área de menor secção tra
A = Área de menor secção transversal (pol. quadradas)nsversal (pol. quadradas) S = Curso (pol.)
S = Curso (pol.) D2 = Diâmetro do
D2 = Diâmetro do pistão ao quadrado (pol. quadradas)pistão ao quadrado (pol. quadradas) Se considerarmos a área de secção transversal mínima do duto
Se considerarmos a área de secção transversal mínima do duto como sendo acomo sendo a garganta localizada
garganta localizada ½½ polegada atrás da válvula com 85% polegada atrás da válvula com 85% de seu diâmetro, para umade seu diâmetro, para uma
válvula de 38 mm nossa área li
válvula de 38 mm nossa área limite seria de mite seria de 1,27 pol.2 (polegadas quadradas).1,27 pol.2 (polegadas quadradas). Portanto segundo este modelo matemático este motor terá o
Portanto segundo este modelo matemático este motor terá o limite de potência máximalimite de potência máxima na seguinte rotação: na seguinte rotação: RPM Limite = 1.27 x 177.780 / 3.39 x 10.17 RPM Limite = 1.27 x 177.780 / 3.39 x 10.17 RPM Limite = 6550 rpm RPM Limite = 6550 rpm
A partir dessa rotação a eficiên
A partir dessa rotação a eficiência volumétrica do cabeçote cocia volumétrica do cabeçote começa a ser prejudicada .meça a ser prejudicada . Neste caso não se deve adotar um comando de
Neste caso não se deve adotar um comando de válvulas que gere potência máximaválvulas que gere potência máxima acima de 6.550 rpm.
acima de 6.550 rpm. Caso uma válvula de 40,0mm seja instalada no
Caso uma válvula de 40,0mm seja instalada no cabeçote deste motor, qual seria acabeçote deste motor, qual seria a RPM Limite? Considerando a área de
RPM Limite? Considerando a área de secção mínima transversal como sendo 85% dosecção mínima transversal como sendo 85% do diâmetro da válvula teremos:
diâmetro da válvula teremos:
RPM Limite = 1.41 x 177.780 / 3.39 x 10.17 RPM Limite = 1.41 x 177.780 / 3.39 x 10.17 RPM Limite = 7.255 rpm
RPM Limite = 7.255 rpm. Portanto este motor poderá ser beneficiado com um. Portanto este motor poderá ser beneficiado com um comando desenhado para potência máxima de 7.255 rpm.
comando desenhado para potência máxima de 7.255 rpm.de aumentar o diâmetrode aumentar o diâmetro
dos pistões. dos pistões.
Pistões maiores possibilitam além de maior deslocamento (cilindrada) o
Pistões maiores possibilitam além de maior deslocamento (cilindrada) o uso deuso de válvulas maiores, que possibilitam levantes maiores e por aí vamos (iremos)... válvulas maiores, que possibilitam levantes maiores e por aí vamos (iremos)...
