Motores e Tratores Atual(1)

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TRATORES AGRÍCOLAS E MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
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Antes do trator a fonte de potência era “Humana” ou “Animal”
O trator teve importante papel no desenvolvimento da mecanização agrícola;
Homem menos que 0,1 kw de potência em trabalho contínuo;
 Potência
Homem
Animal
Trator
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TIPOS DE TRATORES AGRÍCOLAS
Trator pequeno
Trator médio
Microtrator de rabiça
Trator grande-esteiras
Trator grande-rodas
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Implementos/máquinas estacionários
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Importância do trator agrícola
 O trator foi o principal responsável pelo desenvolvimento da mecanização agrícola durante o século 20.
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Tratores agrícolas são máquinas autopropelidas projetadas para tracionar, transportar e fornecer potência para máquinas e implementos agrícolas. 
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Importância da Mecanização Agrícola
Segundo a Academia Nacional de Engenharia-USA
A Mecanização Agrícola é a 7ª. maior invenção da Engenharia do século XX, à frente do computador, do telefone e das naves espaciais.
http://www.greatachievements.org/ 
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Objetivos da Mecanização Agrícola
 Aumentar a produtividade do “Homem”;
 Tornar o trabalho menos árduo e mais agradável; 
 Melhorar a qualidade das operações agrícolas.
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Maiores invenções da engenharia durante o século 20
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FUNÇÕES PRINCIPAIS DO TRATOR AGRÍCOLA
Barra de Tração
Sistema hidráulico de 3 pontos
Tomada de Potência
CARACTERÍSTICAS DO TRATOR AGRÍCOLA
FROTA BRASILEIRA DE TRATORES
 Em média, os agricultores adotam como limite o 9º ou 10º ano para considerar o trator de rodas anti-econômico -> média de 8.100 horas trabalhadas = 900 horas/ano, utilizando-se desse conceito 62% (279.000) da frota é anti-econômica, causando prejuízos de US$ 559 milhões por ano.
Fonte: Carlos Cogo Consultoria Agroeconômica
CONSTITUIÇÃO GERAL DOS TRATORES
Os tratores são constituídos dos seguintes órgãos básicos:
1 – Motor
2 – Embreagem
3 – Caixa de mudança de marchas
4 – Conjunto coroa, pinhão e diferencial
5 – Redução final
6 – Rodados
7 – Reguladores
8 – Barra de tração 
9 – Sistema hidráulico de três pontos
10 – Sistema hidráulico
11 – Tomada de potência (TDP)
12 – Tomadas hidráulicas
O desenvolvimento de tratores agrícolas veio da necessidade de se cultivar grandes áreas para produzir alimentos. 
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Evolução do Trator Agrícola no Brasil
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Estados produtores de máquinas agrícolas: variação 1990-2004
Em 1990 o Estado de São Paulo liderava a produção com 56,4%
Tratores: Brasil x USA
Disponibilidade de áreas agrícolas
Fonte: http://www.rlc.fao.org/es/prioridades/bioenergia/pdf/bioenergiapor.pdf 
Constituição geral dos tratores
 Motor, sistema de transmissão, sistema hidráulico e rodados.
 Todos componentes estão montados em uma estrutura denominada chassi.
Chassi
Motor
Transmissão
Hidráulico
Rodados
Tipos de estruturas de chassis
 Monobloco: A estrutura monobloco é formada pela união dos próprios componentes do trator (motor-transmissão-diferencial). 
Tipos de estruturas de chassis
 Chassi propriamente dito: normalmente equipa tratores acima de 90 cv.
 A transmissão e o motor não estão sujeitos a esforços devido a tração desenvolvida pelo trator. 
Tipos de estruturas de chassis
 Semichassi: geralmente utilizado para montar tratores entre 180 e 350 cv. 
 Evita que esforços sejam diretamente absorvidos pelo motor. 
Tipos de estruturas de chassis
 Chassi articulado: permite uso de pneus de mesmas dimensões no eixo dianteiro e traseiro;
 Maior rendimento de tração que os demais;
 Menor versatilidade para acoplamento de implementos e manobras.
Motores de tratores agrícolas
 Motores de combustão interna;
 Na sua maioria do ciclo diesel;
http://www.biodiesel.gov.br/
http://www.biodieselbr.com/
Produzido a partir de óleos vegetais de mamona, dendê, palma, girassol, babaçu, amendoim, soja e outros;
Substitui total ou parcialmente o óleo diesel em motores ciclo diesel;
2% de biodiesel misturado ao diesel de petróleo é B2 e assim sucessivamente até o biodiesel puro B100. 
Sistema de transmissão
Composto por embreagem, caixa de marchas, diferencial e redução final. 
Fontes de potência nos tratores 
 Tomada de potência: fonte de rotação; 
 Barra de tração: fonte de tração;
 Sistema de engate de 3 pontos: tração e movimentação de máquinas e implementos.
Tomada de potência - TDP
A tomada de potência é um eixo estriado localizado na parte posterior do trator. Permite a transmissão de movimento rotativo para máquinas acopladas ao trator. 
Eixo cardan: transmissão da potência da TDP para a máquina.
Barra de tração
Localizada abaixo da TDP na parte posterior do trator. Utilizada para acoplamento de máquinas de tração. Deve ser oscilante e removível para facilitar o acoplamento e regulagens. 
A barra de tração é normalmente utilizada para acoplamento de máquinas de preparo do solo em tratores agrícolas de grande porte. 
Preparo do solo
Engate de 3 pontos
Utilizado para máquinas de pequeno porte. A máquina fica totalmente apoiada sobre o trator. Acoplamento do tipo rígido onde as forças de reação do solo são transmitidas diretamente ao trator.
Roçadeira
Arado
Enxada rotativa
Rodados de tratores
Tratores de rodas (4x2 ;4x4; 4x4 TDA)
Tratores de esteiras
Rodados de pneus
Os tratores podem apresentar diversos tipos de pneus.
O tipo de pneu varia conforme sua utilização: : preparo do solo ≠ pulverização
Tipos de pneus
Rodados de esteiras
Os tratores podem apresentar esteira de borracha.
Aço: movimentação de terras
Borracha: agrícola
Esteira de borracha - agrícola
Vão livre vertical
 O vão livre é a distância entre a parte inferior do chassi do trator e o solo;
 Valor mínimo = 40 cm para permitir o tráfego do trator nas entrelinhas da cultura para realizar tratos culturais em estádios iniciais de desenvolvimento das plantas. 
Bitola regulável
 A bitola de tratores agrícolas é a distância entre o centro das rodas. Um mesmo trator apresenta diversas bitolas para possibilitar o tráfego nas entrelinhas da cultura e adequar o trator para o acoplamento de máquinas e implementos. 
Painel de instrumentos
O painel de instrumentos deve ser de fácil leitura com presença obrigatória de tacômetro e horímetro.
Combustível
Temperatura
Seta direita
Seta esquerda
Tacômetro: 1700 rpm
Horímetro
Óleo lubrificante
Bateria
Farol alto
TDP
Filtro Ar
Assento
O assento dos tratores deve apresentar regulagens para permitir ajustar os controles ao operador
Cinto de segurança para proteger o operador em caso de acidentes.
 As alças e os estribos são necessários para facilitar a subida e descida do operador evitando acidentes. 
Alças e Estribos
Alças e Estribos
Esquema geral de um trator
Motores de tratores agrícolas
 Motores de combustão interna;
 Na sua maioria do ciclo diesel;
http://www.biodiesel.gov.br/ 
http://www.biodieselbr.com/ 
Produzido a partir de óleos vegetais de mamona, dendê, palma, girassol, babaçu, amendoim, soja e outros;
Substitui total ou parcialmente o óleo diesel em motores ciclo diesel;
2% de biodiesel misturado ao diesel de petróleo é B2 e assim sucessivamente até o biodiesel puro B100. 
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
O motor é responsável pela transformação da energia potencial do combustível em energia mecânica, na forma de potência disponível no volante da árvore de manivelas. 
Classificação dos motores quanto ao ciclo operativo: 
• Motor de 4 tempos: Um ciclo de trabalho estende-se por duas rotações na árvore de manivela ou seja, quatro cursos por pistão. 
• Motor de 2 tempos: O ciclo motor abrange apenas um rotação da árvore de manivela ou seja, dois cursos por pistão.
Classificação dos motores quanto à combustão
 Motores à combustão interna ou endotérmico 
 Motores à combustão externa. 
Classificação dos motores quanto ao movimento: 
• Motores alternativos (pistões)
• Motores rotativos (motor Wankel)
 
Classificaçãodos motores quanto à forma de combustão: 
• Por ignição a centelha 
• Por ignição a compressão 
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MOTORES A VAPOR (combustão externa)
 Usavam a água aquecida como um dos princípios de funcionamento;
 Eram grandes e pesados;
Os primeiros motores de combustão externa surgiram no século XVIII e tinham como fonte de energia (ou combustível) a lenha, que era abundante e de baixo custo na época.
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“O princípio de funcionamento dos motores de combustão interna é explicado pela Termodinâmica, que é um ramo da Física, através do estudo da conversão de uma forma de energia em outra e, particularmente, a disponibilidade de calor e sua conversão em trabalho mecânico.”
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
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Definição:
Os motores de combustão interna de pistões transformam a energia interna 
dos combustíveis em trabalho mecânico através da realização de um ciclo 
termodinâmico, que acontece no interior do cilindro do motor, com variações de volume, pressão e temperatura, além da combustão explosiva de uma mistura gasosa.
O mecanismo constituído por um pistão, uma biela e o virabrequim, enclausurados no cilindro, é o responsável pela transformação energética que resulta em movimento rotativo do eixo de saída do motor.
Motores de Combustão Interna de Pistões
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Esquema de funcionamento de um motor de 4 tempos, 4 cilindros e com ordem de ignição 1-3-4-2.
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Motor em “V” (6 cilindros)
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Motor Boxter (6 cilindros)
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Motor radial
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Principais órgãos componentes do motor
1 – Bloco 
2 – Cabeçote
3 – Carter
4 – Pistão ou êmbolo, anéis e camisa
5 – Biela 
6 – Virabrequim
7 – Volante 
8 – Válvulas 
9 – Órgãos complementares
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BLOCO
É o maior órgão do motor e sustenta todas as outras partes, estando nele contidos os cilindros revestidos por camisas.
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Cabeçote 
 
O cabeçote fecha o BLOCO na sua parte superior, sendo que a união é realizada por parafusos.
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Normalmente confeccionado em aço estampado, é o órgão que fecha o bloco na sua parte inferior e também serve como depósito de óleo lubrificante para o motor. Deve ter um formato adequado para permitir contato permanente do óleo lubrificante com a bomba desse sistema.
CÁRTER
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É o órgão do motor que recebe o movimento de expansão dos gases (primeira parte do motor a movimentar-se).
PISTÃO OU ÊMBOLO
Funções dos anéis.
a) efetuar a vedação da câmara do cilindro, retendo a compressão; 
b) reduzir a área de contato direta entre as paredes do êmbolo e do cilindro; 
c) controlar o fluxo de óleo nas paredes do cilindro; 
d) dissipar o calor do êmbolo pelas paredes do cilindro.
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Biela
Tem a função é transformar o movimento retilíneo alternado do êmbolo em movimento circular contínuo na árvore de manivelas.
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Árvore de manivelas 
Também chamado de eixo de manivelas ou eixo virabrequim.
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 O virabrequim é normalmente fabricado de aço. 
VOLANTE
É um disco de ferro fundido de grande massa. Sua função é acumular energia cinética e manter uniforme a velocidade angular da árvore de manivelas, reduzindo as variações dos tempos do motor, dando equilíbrio no movimento rotativo. A energia cinética é acumulada no tempo de explosão e liberada nos demais tempos do motor, que apenas são consumidores de energia. 
Válvulas
Turbo compressor
Intercooler
Sistemas Complementares
	São os sistemas que proporcionam as condições necessárias para que o processo de transformação da energia interna dos combustíveis em trabalho mecânico se realize de forma eficiente e contínua. 
Os sistemas complementares dos motores de combustão interna são: 
- Sistema de válvulas 
- Sistema de alimentação 
- Sistema de arrefecimento 
- Sistema de lubrificação 
- Sistema de partida 
Sistemas Complementares – sistema de alimentação de combustível
1 Tanque de combustível
2 Pré-filtro
3 Bomba alimentadora
4 Bomba alimentadora manual
5 Bomba injetora
6 Filtro duplo de combustível
7 Bico injetor
8 Tubo de retorno 
9 Tubo de respiro
O funcionamento dos motores de combustão interna se realiza em ciclos onde se distinguem quatro fases (tempos):
1º admissão
2º compressão
3º explosão (expansão)
4º escape. 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
Para a compreensão do funcionamento é necessário a caracterização de alguns termos: 
ponto morto superior (PMS): posição do êmbolo mais próxima a parte superior do bloco (posição máxima); 
ponto morto inferior (PMI): posição do êmbolo mais próxima a árvore de manivelas; 
 câmara de compressão: volume que fica no cilindro depois que o êmbolo atinge seu ponto máximo (PMS), também chamada de câmara de combustão;
curso: espaço linear percorrido pelo êmbolo do PMI ao PMS e vice-versa; 
 tempo: corresponde a um curso do êmbolo ou a meia volta da árvore de manivelas (180 graus).
Motores do ciclo Otto
O ciclo Otto divide-se em fases distintas, que são denominadas tempos, e será descrito a seguir: 
Quando a mistura chega ao cilindro, o êmbolo desce (1º tempo: admissão);
Em seguida fecha-se a válvula de admissão e o êmbolo sobe e comprime a mistura (2º tempo: compressão). 
Nesse momento uma vela produz uma faísca provocando a ignição, e a pressão dos gases aumenta ainda mais, deslocando o êmbolo para baixo (3º tempo: combustão ou explosão). Quando o êmbolo chega ao ponto inferior, abre-se a válvula de escapamento; 
O êmbolo sobe e os gases resultantes da queima são expulsos do interior do cilindro (4º tempo: expansão), iniciando-se em seguida um novo ciclo.
Motores de ciclo Diesel
Admissão: neste tempo o êmbolo movimenta-se do PMS até o PMI. Com a válvula de admissão aberta ocorre a aspiração somente de ar no interior do cilindro. 
Diferencia-se do ciclo Otto que ocorre a aspiração da mistura ar + combustível.
Compressão: com as duas válvulas fechadas, o êmbolo desloca-se do PMI até o PMS, ocorrendo então a compressão do ar. 
Diferencia-se do ciclo Otto pelas altas pressões de compressão atingidas.
Explosão/expansão: quando o êmbolo está em sua posição máxima (PMS), o bico injetor pulveriza fina e fortemente um certo volume de combustível no interior da câmara de combustão. Neste momento o ar está a uma temperatura de 500 a 700 ºC e a alta pressão, o diesel injetado nessas condições faz com que ocorra a auto-ignição, impulsionando o êmbolo a PMI.
Escape: neste tempo, com a válvula de escape aberta, os gases queimados são expelidos para fora do cilindro pelo movimento do êmbolo do PMI ao PMS, encerrando-se assim o ciclo. 
Ciclos de funcionamento
Ciclo Otto (gasolina ou álcool)
Ciclo Diesel
1 – Admissão
Aspiraçãoda mistura ar-combustível
Aspiraçãoe enchimento dos cilindros apenas com ar
2 – Compressão
Compressão da mistura numa taxa em torno de 9:1(gasolina) ou 12:1 (álcool)
Compressão do ar puro, numa taxa acima de 20:1
3 - Combustão
Ignição por centelha da vela e explosão da mistura
Injeção de óleo diesel,auto-inflamação pelo da compressão, combustão à medida em que é injetado
4 – Escapamento
Saída dos gases queimados
Saída dos gases queimados
Ciclo Otto X ciclo Diesel 
Gráf1
	450000	4800000
Brasil
USA
Plan1
		Brasil	USA	Mundo
	Tratores	450,000	4,800,000	26,253,668
	Porc.	9.375
	
		Para redimensionar o intervalo de dados do gráfico, arraste o canto inferior direito do intervalo.