FlatOut!
Image default
Técnica

A autópsia de uma bronzina destruída: causas e correções


Dizem que a melhor forma de aprender é fazendo alguma coisa. Errando e acertando, repetindo o processo e eliminando os fatores de erro. Enzo Ferrari, por exemplo, tinha um “museo degli errori“, onde empilhava os componentes quebrados em corridas — todos catalogados —, depois de exibi-los aos engenheiros para que eles vissem a porcaria que tinham feito analisassem os problemas e, então cientes, pudessem resolvê-los.

“Ha fatto m*rda, eh?”

Na verdade, toda evolução da engenharia é baseada nesta análise de falhas — é a única forma de descobrir o que houve de errado, afinal. É por isso que todo projeto precisa de um protótipo e testes exaustivos, que simulem as condições reais de uso, em vez de depender apenas dos modelos teóricos aplicados durante a fase inicial do projeto.

Também é por isso que, para aprender um pouco mais sobre mecânica, era preciso estar pessoalmente em uma oficina-escola com alguma frequência regular, conhecendo os diversos casos do mundo real. Eu próprio, se me permitem a auto-referência, fiz um “intensivo” de quase dois anos com visitas diárias à oficina de um amigo que tinha a boa-vontade de me ensinar tudo o que podia.

Felizmente, o acesso ao material técnico se tornou bem mais facilitado nos últimos anos, a ponto de nos permitir fazer uma nova série de matérias técnicas com a “biópsia” de componentes destruídos — Enzo Ferrari ficaria orgulhoso, não?

Nesta primeira matéria, veremos um componente vital para o motor e que, frequentemente é responsável pela quebra dos motores, mas assim mesmo é pouco compreendido: as bronzinas.

 

O que é e para que serve uma bronzina?

As bronzinas são um componente que limita o movimento de uma peça e, ao mesmo tempo, reduz o atrito entre duas ou mais partes móveis. É uma função semelhante à dos rolamentos — tanto que, em inglês, eles têm o mesmo nome: bearing. Nos carros, as bronzinas são usadas em mancais do virabrequim e comandos de válvula sem rolamentos e na afixação das bielas nos moentes do virabrequim para reduzir o atrito entre os mancais e seus respectivos suportes, e entre as bielas e os moentes nos quais elas são instaladas.

Para reduzir o atrito, a bronzina recebe aplicação de um fluido lubrificante que forma um filme entre a peça móvel e sua superfície de apoio do mancal, desta forma, o movimento da peça acontece sobre o filme em vez de acontecer em atrito direto com sua superfície de apoio.

“Bearing” é a bronzina, “journal” é o ponto do eixo que faz contato com a bronzina

Isso, claro, se tudo estiver instalado e lubrificado corretamente. Caso contrário, coisas ruins podem acontecer, como veremos a seguir.

 

Como acontecem as falhas de bronzinas?

Sujeira no lubrificante: a principal causa de falhas em bronzinas é a presença de partículas de sujeira (seja poeira, terra ou limalha) nesta película lubrificante mencionada acima. Segundo a Mahle, principal fabricante global de bronzinas, 45% das falhas ocorrem por causa de sujeira no motor.

Estas partículas chegam às bronzinas por estarem misturadas ao óleo lubrificante que irá formar a película lubrificante. Ali elas formam um ponto elevado e ocupam o espaço que antes era ocupado apenas pelo lubrificante.

Se ele for alto o suficiente, haverá o contato com a bronzina e o eixo, causando um esfregamento que pode causar desgaste excessivo e até levar à quebra da bronzina. Quando isso acontece, não há mais a formação da película lubrificante. Sem isso, o atrito irá elevar a temperatura e fundir a peça.

Os sinais de que a bronzina falhou por sujeira no lubrificante são visíveis pela impregnação da superfície interna por partículas, riscos regulares na superfície e marcas simétricas nas duas faces (posterior e superfície) da bronzina — esta última acontece quando a sujeira se deposita sob a bronzina e forma um ponto elevado que entra em contato com a peça em movimento.

Montagem incorreta das bronzinas: a segunda maior causa de falhas em bronzinas é a montagem incorreta — quase 25% dos casos de falhas em bronzinas acontecem por esse motivo. Apesar de serem compostas por dois semi-círculos, as bronzinas têm apenas uma forma de montagem correta: o furo de lubrificação deve estar alinhado com o canal que leva o lubrificante à bronzina, suas bordas devem estar corretamente assentadas e as duas metades devem estar perfeitamente alinhadas.

Por isso, existe apenas uma forma de montagem correta. A inversão de uma das metades, por exemplo, causa o posicionamento incorreto do canal de lubrificação e o desalinhamento das metades. Isso impede que o óleo forme a película — seja por falta ou pela não-retenção correta do lubrificante — e a parte do eixo apoiada sobre a bronzina passa a girar diretamente sobre a superfície não-lubrificada ou com lubrificação insuficiente.

Se a causa do problema foi a montagem incorreta, a bronzina irá apresentar a superfície brilhante, como se tivesse sido usinada ou polida, ou ainda marcas escurecidas ou azuladas, em casos mais severos.

Outros erros de montagem da bronzina são o posicionamento incorreto dos calços de bronzinas, a inversão da capa de biela, o desalinhamento da trava-guia da bronzina, a inversão da própria biela.

Bielas invertidas, calços inadequados…
… capa de biela invertida e guia desalinhada.

Quando isso acontece, há pontos de pressão sobre a bronzina devido ao deslocamento da posição adequada. Ou seja: o eixo encosta na bronzina e a pressiona contra o mancal, causando um desgaste característico nestes pontos de pressão, como nas imagens abaixo:

Note nas fotos acima que o dano aconteceu em um ponto concentrado da bronzina. São os pontos de pressão indicados na ilustração à direita, nesse caso devido à capa de biela invertida. A montagem incorreta da capa de biela, aliás, pode causar outros tipos de danos à bronzina. O uso de calços de espaçamento incorreto ou a falta de calços em casos que exigem seu uso, o torque excessivo no aperto da capa da biela ou o uso de bronzinas de medida errada podem causar um entortamento das bielas que também irá acabar tocando o eixo durante o movimento. Isso resulta no desgaste das bordas que foram comprimidas contra a outra metade. Veja:

O contrário também causa problemas: o aperto insuficiente ou o espaçamento excessivo das bronzinas resulta em uma área livre para ela se mova neste espaço. O atrito da bronzina com a base de assentamento causa desgaste e superaquecimento e sua superfície interna acaba danificada pelo calor excessivo. Os sinais de que ela foi montada com espaçamento excessivo podem ser vistos na parte externa, com as costas da bronzina desgastadas e brilhantes:

Componentes desbalanceados/desalinhados/não-retificados: além da montagem correta da bronzina, é preciso garantir que os componentes que serão combinados a ela também estão corretamente balanceados, alinhados ou retificados. Uma bronzina que caiu no chão ou sofreu um impacto, por exemplo, pode estar empenada. Seu empenamento, além do ponto de pressão, pode causar o movimento deslocado da biela, por exemplo, e danificar a própria biela, o virabrequim, e até mesmo o pistão.

Depois, o próprio acabamento do eixo que será apoiado sobre a bronzina também pode causar problemas. Um virabrequim retificado incorretamente, por exemplo, pode gerar um ponto de contato e desgaste na bronzina, resultando na chanfradura da borda da bronzina:

Outro caso é se os mancais do bloco ou do eixo estiverem deformados de alguma forma. Eles irão impor uma carga excessiva sobre as bronzinas, causando seu desgaste excessivo pelo movimento irregular. Além disso, a película de lubrificante pode ser diminuída ou mesmo eliminada de acordo com a intensidade da deformação.

Quando isso acontece, as bronzinas são danificadas em suas duas metades, com padrões diferentes e a bronzina central é quase sempre a que apresenta maior desgaste ou extensão dos danos, como na imagem acima. Mancais e moentes deformados também trazem problemas, por razões óbvias: as bronzinas formam um apoio circular, o eixo está ovalado, então o movimento do eixo causa pontos de pressão sobre as bronzinas. O mesmo acontece com o movimento das bielas que, com o tempo, pode acabar ovalada. Como as bronzinas se conformam com o formato de seu assentamento, elas podem acabar pressionadas contra o eixo. Naturalmente, elas terão um desgaste muito acentuado neste ponto de pressão:

A superfície irregular do eixo causa um desgaste semelhante: por não ter a carga de apoio distribuída uniformemente sobre a superfície, a bronzina acaba com pontos de pressão do eixo, apresentando desgaste acentuado nestes pontos:

Até mesmo a usinagem e polimento das peças pode acelerar o desgaste das bronzinas. Nos motores a gasolina, por exemplo, a superfície precisa de uma rugosidade média de 0,381mícrons, enquanto nos motores a diesel, ou nos motores de alto desempenho, esta rugosidade média não pode ser superior a 0,254 mícrons. Mesmo as superfícies mais lisas a olho nu, apresentam um nível de rugosidade que pode ser danoso ao metal.

Não apenas isso: até mesmo o sentido/direção do polimento/usinagem deve ser considerado na hora de preparar o componente que será apoiado nas bronzinas para prevenir falhas e obter o funcionamento correto. E isso não se aplica somente às bronzinas, mas também a praticamente todos os componentes móveis de um motor, como veremos nos próximos capítulos desta série.

ESTE Gol GTS 1.8
PODE SER SEU!

Clique aqui e veja como