o que leva um fabricante a optar por uma configuraçao x ou y de motor  custo de produçao  proposta do veiculo  consumo de combustivel  potencia  massa total e dimensoes  essas sao as questoes chave que primeiro vem as nossas cabeças  ha outra questao que e tao importante quanto as outras  mas que nao e citada com frequencia  a suavidade de operaçao do motor   a suavidade de operaçao de qualquer equipamento rotativo e fator chave para a avaliaçao de qualidade  ela influencia na performance  durabilidade e custo total do equipamento  tenham em mente  vibraçao e um fator nocivo que deve ser eliminado em equipamentos rotativos   coxins de diferentes materiais  isolamento acustico  cancelamento de ruido ativo e passivo  todos sao recursos utilizados pela equipe de nhv para melhorar a qualidade de rodagem de um veiculo  mas eles apenas reduzem a sensaçao do problema  pois a fonte de vibraçao e ruido continua ativa     no caso de um automovel  a principal fonte de vibraçao e o motor  e a forma de eliminar  ou ao menos mitigar  essa vibraçao e o balanceamento de massas   para entendermos com a vibraçao e gerada num motor temos que conhecer as forças que atuam nele  entao vamos passar rapidamente por cada uma     força primaria  essa classificaçao e bastante ampla  e denota qualquer força gerada pelo movimento senoidal do motor  ou seja  sao forças que se manifestam de acordo com a rotaçao do virabrequim  que e a frequencia fundamental de analise de um motor    força secundaria  e qualquer força que nao seja gerada pelo movimento nao senoidal do virabrequim  nao necessariamente sendo o dobro da frequencia fundamental  segunda harmonica    voce quer saber o quanto as forças desbalanceadas podem ser destrutivas para um motor  assista o video abaixo a partir dos 14 minutos  eu sei  voce ja viu esse video antes aqui comigo  com o barata tambem  mas a visao de hoje e diferente  vamos olhar sob o prisma da vibraçao para entender o que acontece   [youtube id= 1lkxgx5wjza  width= 620  height= 350 ]  aos 15 57 o motor quebra  e a cena seguinte começa com a analise interna por endoscopio antes mesmo da abertura de qualquer tampa  pule para os 22 05 e veja partes da biela do cilindro 1 destruida durante a falha  parafusos  capa inferior  o que sobrou   o engenheiro explica que nao ha sinais de aquecimento  quando o aço aquece pela falta de lubrificaçao ele ganha um tom azulado   entao se nao ha sinal de perda de lubrificaçao  a analise tende para a fadiga do metal  que e causada por vibraçao e excesso de cargas ciclicas  tensao e compressao   entao  resta alguma duvida sobre a capacidade destrutiva da vibraçao     relaçao r/l e sua importancia   com certeza voce ja ouviu falar da relaçao radius/length  sabe que valores acima que 0 3 significam que o motor vibrara bastante nas faixas mais altas de rotaçao  mas qual a real importancia dessa relaçao  para entende la precisamos compreender a influencia da biela no deslocamento do pistao     vejam o grafico acima  ele representa o deslocamento de zero a noventa graus do pistao em um motor com curso de 88 2 mm e uma biela de 129 75 mm  relaçao r/l 0 339   o desvio entre a linha de deslocamento real e deslocamento ideal se deve a inclinaçao da biela durante a rotaçao do moente  no ponto de maxima inclinaçao  90° de rotaçao do virabrequim  o pistao esta 7 725 mm abaixo da metade do curso  ou seja  o pistao percorreu 51 825 mm  o mesmo fenomeno ocorre quando o pistao esta em movimento ascendente e o virabrequim gira dos 270° para o pms  360°      se considerarmos uma rotaçao constante para o virabrequim  3600 rpm   a velocidade do pistao sera maior primeira metade  6 2 m/s  que na segunda metade do deslocamento  4 3 m/s   essa maior velocidade cria uma diferença de aceleraçao  222 4 m/s²   e ai a coisa começa a complicar  o pistao analisado possui uma massa de 430 gramas  0 43 kg  e a ela se somam as massas dos aneis  pino  travas  e a massa equivalente a 2/3 do comprimento da biela  totalizando algo em torno de 700 gramas  quando acelerada a 222 4 m/s² essa massa gera uma força inercial de 155 newton  porem essa força cresce com o quadrado da rotaçao  por exemplo  a 6000 rpm temos uma força de 432 newton  isso equivale ao peso de uma com 13 anos de idade  o motor que estamos analisando e um l4  entao dois pistoes geram essa força inercial ao mesmo tempo somando quase quinhentos newton   essa força nao consegue ser contrabalanceada pelos outros dois pistoes que estao se movendo em sentido contrario  por isso um motor com r/l ruim parece tao aspero em altas rotaçoes  a vibraçao gerada pelo desbalanceamento de forças causa essa sensaçao  e mais que isso  a vibraçao combinada a grande inclinaçao da biela gera uma grande perda de potencia por atrito     entao esse e o real sentido de analise da relaçao r/l  um motor l4 sofre desbalanceamento secundario por conta da força citada acima  po rodrigo  mas o k20 tem uma r/l ruim  3 23  e gira ate 8300 rpm  sim  mas para isso a honda usou uma serie de artificios     pistoes mais leves  com saias reduzidas e revestimento anti atrito   bielas forjadas   virabrequim forjado com contrapesos maiores balanceados dinamicamente   eixos de balanceamento  instalados no carter  por isso meu amigo  a coisa nao e tao simples assim  sobre eixos de balanceamento e outras medidas para conter a vibraçao  continue a leitura que voce tera mais informaçoes sobre isso   diferente do que fizemos no papo anterior  vamos abordar os principais tipos de desbalanceamento e entao mostrar os motores que sao afetados por eles     desbalanceamento de massas reciprocantes [youtube id= jjyjudfuuzk  width= 620  height= 350 ]  o desbalanceamento de massas reciprocantes acontece quando uma massa que se desloca num sentido  nao tem uma força contraria para neutraliza la  sendo bastante comum em motores com numeros de cilindros impares  3 e 5 cilindros   pois o ultimo pistao nao tem um par que se desloque em sentido contrario para neutralizar sua força  esse tipo de desbalanceamento faz o motor sofrer um movimento chamado de arremesso  ou arfagem para os maritimos   que e um deslocamento angular da frente para tras e de tras para frente     desbalanceamento torcional [youtube id= uktygt4jfsa  width= 620  height= 350 ]  o desbalanceamento torcional acontece enquanto um cilindro gera potencia e os outros consomem  seja por estarem em fase de compressao ou apenas pelo atrito  esse consumo de potencia se opoe a força gerada e neste momento ocorre a torçao do eixo  a torçao aumenta quanto mais afastado axialmente o moente estiver do volante  entao motores como os l5  l6  f6  v6  vr6  l8  v8 crossplane  w8  v12  w12 e w16 sofrem severamente com este tipo de desbalanceamento  sendo necessaria a utilizaçao de atenuadores harmonicos no lado nao acoplado do eixo para contrabalancear a torçao  estes dampers podem ser sintonizados numa frequencia especifica  que normalmente e a frequencia critica  a frequencia de ressonancia do motor  onde o nivel de vibraçao e o mais alto  ou pode ser sintonizado para uma faixa de frequencias que inclua a critica     desbalanceamento de fase [youtube id= j1oixv4xowg  width= 620  height= 350 ]  a fase de expansao num motor de pistoes dura 180°  quando o pistao se desloca do pms ao pmi   no entanto motores com menos de cinco cilindros possuem intervalo de igniçao menor que cento e oitenta graus  isso significa que num determinado momento durante o ciclo o virabrequim nao recebe energia vinda da combustao  com isso a velocidade angular cai e posteriormente e retomada na proxima fase de expansao  esse evento gera uma vibraçao que pode ser percebida mais claramente quando se esta em marcha lenta  motores como l2  v2  f2  l3  l4  v4 e f4 sofrem com este desbalanceamento   para atenuar esse efeito existem os volantes do motor  eles sao acumuladores de inercia e liberam energia no momento em que o virabrequim passa a fornecer movimento para todo o conjunto dinamico do motor  por isso os volantes possuem grande massa  os modelos mais modernos possuem duas massas que sao independentes  uma delas oscila apoiada por um conjunto de molas  tornando assim a operaçao mais suave     desbalanceamento de fase da massa reciprocante   quando a ordem de igniçao e assincrona  odd fire  big bang  etc   os motores apresentam uma maior diferença na velocidade de rotaçao do virabrequim  isso gera uma vibraçao angular de rolagem  motores l4 crossplane  v6 90° com virabrequim simples  sem defasagem nos moentes  e v8 crossplane sofrem esse tipo de desbalanceamento  eixos de balanceamento sao usados para anular os efeitos desbalanceamento   outra forma de manifestaçao do desbalanceamento de fase ocorre em motores de virabrequim plano como os l4 e os v8 flatplane  as massas que estao em posiçoes opostas  pms e pmi   nesse momento ha uma resistencia a continuidade do movimento  fato que desacelera momentaneamente o virabrequim e gera vibraçao  alem desse fator  como ja explicamos la em cima  a velocidade de deslocamento do pistao de acordo com a relaçao r/l gera o desbalanceamento de forças  para anular a vibraçao em motores de grande deslocamento  l4 acima de 2 3 litros  sao usados eixos de balanceamento     desbalanceamento de fluxo   o cabeçote em conjunto com o sistema de admissao teoricamente deveria fornecer a mesma quantidade de mistura ar/combustivel para todos os cilindros  mas por imprecisoes na fundiçao  erros de geometria e outros  no mundo real nem sempre essa equidade acontece  entao existe uma diferença de enchimento  que consequentemente diferencia a quantidade de torque gerado por cada cilindro  para corrigir essas falhas e necessario ajustar o sistema de admissao e corrigir as falhas de geometria de cada duto no cabeçote     ajuste do conjunto dinamico depois de entender o que acontece la no miolo do motor  vamos ver em que ponto podemos trabalhar para diminuir os desbalanceamentos ser feito para melhorar a performance     ha uma frase comum de se ouvir em certas rodas de amigos   montar um turbo e como comprar uma arma  montar um aspro e como treinar artes marciais   e uma meia verdade  pois preparar um motor aspirado realmente exige atençao a cada detalhe  mas com um motor turbo montado de forma criteriosa nao e diferente  a escolha do perfil correto para o comando de valvulas  ajuste do cabeçote  sintonia dos coletores de admissao e escape  e claro reforçar e balancear o conjunto dinamico     a primeira melhoria a se ter em mente e o balanceamento das massas reciprocantes  ou seja  pistoes  bielas  pinos e tudo que compoe o conjunto que vai e vem  todos devem ter massas iguais  ou muito proximas disso  estamos falando de gramas para as ruas e decimos quando a maxima performance e o foco     vamos começar com os pistoes  devido ao seu desenho complexo e esforços sofridos por esta peça e necessario muito cuidado para ajustar a massa  vejam a imagem acima  ela e resultado de um metodo chamado de analise por metodo de elementos finitos  ou fem finite elements method  que monta microestruturas interligadas para analisar suas interaçoes e determinar os resultados  no caso da foto  os esforços sofridos quando ha uma carga de 150 bar atuando sobre o pistao  as cores mais quentes mostram as areas sob maior esforço  ou seja  nem pense em retirar material por ali     a coroa  pode ser chamada de cabeça  tambem sofre esforços consideraveis  alem disso uma modificaçao ali influira na progressao da frente de chama  entao nos resta a porçao inferior dos mancais de apoio dos pinos  que estao marcados com o x verde na foto acima  mas a quantidade de material a ser retirado nao pode ser muito grande  a diferença entre o pistao mais leve e o mais pesado de um conjunto deve ser de 2 5 % no maximo para pistoes fundidos e 2% para os forjados  acima disso ha riscos de comprometimento estrutural   [youtube id= _lvtevhrkke  width= 620  height= 350 ]  esse time lapse mostra a pesagem de pistoes e pinos  que estao em pares  a referencia sempre sera do pistao e pino mais leves  todos os outros devem ser ajustados para alcançar a meta  pistoes forjados aftermarket de boa qualidade ja chegam as nossas maos balanceados  com diferenças de decimos de gramas   a pesagem das bielas para que possa ser feita a equalizaçao e um capitulo a parte  se voce pensa que basta uma boa balança  lapis e papel  voce nao poderia estar mais enganado  ja dissemos aqui  bielas sao elementos de conversao de movimento  ela transforma o movimento linear em rotativo  entao pesa la integralmente nao e correto     por convençao a massa do terço mais proximo do mancal inferior da biela tem sua massa computada como rotativa e outros dois terços sao contados como massa reciprocante  assim  para ajustar a biela e necessario pesar as  duas massas  e entao retirar o excesso de material de ambos lados   [youtube id= qlkumjyzwby  width= 620  height= 350 ]  com o suporte montado sobre uma balança de precisao cada lado da biela deve ser pesado para determinar qual das peças sera a referencia  na verdade qual parte de cada peça   assim como foi feito com os pistoes  para ajustar a porçao da massa rotativa retiramos material da capa de biela na face externa e para a porçao reciprocante o material e retirado do todo do pe  a foto abaixo mostra algumas bielas com suas massas ajustadas     agora vamos ao ajuste mais complexo de todo o conjunto rotativo  enquanto para pistoes e bielas nos precisamos de balanças de precisao  alguns suportes e uma boa dose de atençao  para balancear o virabrequim e necessaria uma maquina de balanceamento dinamico  um profissional especializado e pelo menos uma furadeira de bancada  em alguns casos e necessario o uso do torno      alem disso  como ha outras partes moveis ligadas a arvore de manivelas  bielas  casquilhos moveis  pistoes  pinos  aneis e travas   a massa destas partes deve ser considerada para que o valor final de cada conjunto seja adicionado aos moentes  ate mesmo o oleo presente entre os mancais e considerado como massa a ser adicionada  normalmente de quatro a cinco gramas      chamada de bobweigth  essa massa auxiliar e finamente ajustada com o uso de arruelas  e deve ser posicionada de forma a coincidir com a posiçao das bielas no virabrequim  esse ajuste e feito com base nos angulos indicados pela balanceadora  feito isso  sao inseridos os dados de comprimento dos moentes  posiçao dos contrapesos a serem ajustados e comprimento total do virabrequim  entao a maquina e acionada e ao final do ciclo de teste ela mostrara os pontos e a quantidade de material a ser retirado para o balanceamento da peça  o video abaixo demonstra uma sessao de balanceamento de virabrequim conforme descrevi acima   [youtube id= lvgvi2ptkzi  width= 620  height= 350 ]  o ideal e que todo o conjunto rotativo seja balanceado individualmente e num momento posterior seja montado e entao balanceado o conjunto  virabrequim  volante  embreagem e damper se for o caso   assim garantimos a suavidade do conjunto     o balanceamento nao consiste apenas da retirada de material  muitas vezes quando bielas forjadas e pistoes de maior diametro sao utilizados e necessario aumentar a massa dos contrapesos  para isso utilizamos peças de metal com maior densidade  como o tungstenio  assim se ganha massa sem que seja necessario aumentar o tamanho dos contrapesos   esse e o procedimento para o balanceamento interno do motor  mas se por alguma razao os contrapesos do virabrequim nao tiverem massa o suficiente para balancear o conjunto faz se necessario o balanceamento externo  ou seja  mais massa sera adicionada as partes que ficam fora do bloco do motor  votante e damper      alguns profissionais executam uma modificaçao chamada de  faqueamento  ou knife edging pelos gringos  essa tecnica consiste em retirar material dos contrapesos de modo reduzir a massa na extremidade destes e consequentemente a area  assim a inercia rotacional do virabrequim e reduzida  alem disso a vibraçao e perda de potencia ocasionada pelo contato dos contrapesos com o oleo contido no carter diminui  mas ha um efeito colateral grave nesse tipo de procedimento  com a reduçao da massa perde se o balanceamento primario  o motor passa a vibrar mais e o virabrequim e submetido a um estresse bem maior  entao se o objetivo e reduzir a perda pelo contato com o oleo e necessario inserir peças de tungstenio para manter a massa original dos contrapesos     como no caso do virabrequim  o balanceamento do volante exige a utilizaçao de uma maquina especifica  e seu balanceamento entra no grupo do balanceamento externo do motor  as ediçoes realizadas indicam em que ponto o material deve ser retirado para que se encontre o equilibrio   como sabemos o volante e um acumulador de energia cinetica  que garante a suavidade de operaçao de um motor devido a sua inercia  porem no mundo dos esportes a motor uma grande inercia e indesejada  por esse motivo as equipes passaram a retirar material dos volantes visando reduzir a sua massa e ganhar agilidade com isso  voce ja deve ter ouvido falar que  aliviar o volante  deixa o carro mais esperto  esta correto  mas nao se engane achando que quilos a menos significam cavalos a mais  o que acontece ali e uma reduçao da inercia rotativa  entao o motor tem menos dificuldade em elevar o giro  mas da mesma forma que sobe o giro tambem cai mais rapido  o carro se torna mais arisco nas respostas ao pedal direito  por isso carros com volantes realmente aliviados o punta tacco e regra da casa   a perda de massa faz o motor trabalhar de forma menos suave em alguns casos  mas ha casos onde a interferencia e menor  motores de mesma familia  mas com capacidades de deslocamento diferentes  os zetec rocam por exemplo  podem ter seus volantes aliviados  assim o motor de menor volume precisa de menos massa inercial para se manter suave  e o volante pode ser aliviado sem compromissos a suavidade   [youtube id= fwk7ihnqj60  width= 620  height= 350 ]  o ultimo elemento a ser balanceado no conjunto e a embreagem  no mundo dos esportes a motor o balanceamento e feito em cada nova embreagem  mas no dia a dia esse procedimento acaba sendo custoso  alem de complicado  por isso a grande massa dos volantes e mantida  a razao massa / potencia do volante acaba por compensar as vibraçoes geradas pelo desbalanceamento da embreagem e elimina a necessidade de novo balanceamento a cada troca     bem galera  aqui termina nosso papo sobre roncos dos motores e balanceamento dinamico  agora entendemos as forças envolvidas no movimento de um motor e porque cada configuraçao fala  no proximo post conversaremos sobre cabeçotes  fluxo  camaras de combustao de tudo o que envolve a dinamica de admissao  ate la