Caderno de estudo by Jailson Costa Leal

Manutenção Automotiva Sistemas Eletroeletrônicos Automotivos II Gilmar Gonçalves de Brito

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco

Recife-PE 2011

Presidência da República Federativa do Brasil Ministério da Educação Secretaria de Educação a Distância

Este Caderno foi elaborado em parceria entre o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologiade Pernambuco - IFPE e o Sistema Escola Técnica Aberta do Brasil – e-Tec Brasil. Equipe de Elaboração Coordenação do Curso Natanael Gomes da Costa Júnior Logística de Conteúdo Aldo Luiz Giselle Tereza Cunha de Araújo Maridiane Viana Coordenação Institucional Reitoria Pró-Reitoria de Ensino Diretoria de Educação a Distância Pró-Reitoria de Extensão Pró-Reitoria de Pesquisa e Inovação Pró-Reitoria de Administração e Planejamento

Projeto Gráfico Eduardo Meneses e Fábio Brumana Diagramação Magnun Estalonne Araújo de Amorim Rafaela Pereira Pimenta de Oliveira Edição de Imagens Magnun Estalonne Araújo de Amorim Rafaela Pereira Pimenta de Oliveira Revisão Linguística Alice Paula Bastos Chagas Ivone Lira de Araújo

Sumário

Palavra do professor-autor

Apresentação da Disciplina

Aula 1

Aula 2

Aula 3

Aula 4

Aula 5

Palavra do professor-autor Sou Gilmar Gonçalves de Brito, tenho 45 anos, formação básica em Eletrônica, graduação em Gestão Hospitalar pela Faculdade de Boa Viagem e pósgraduação em MBA Gestão em saúde pela Faculdade Maurício de Nassau. Como profissional, atuei como técnico em eletroeletrônica (laboratorista em eletrônica) pelo IFPE, técnico em equipamentos médico-hospitalares e professor das disciplinas de Sistemas Eletroeletrônicos, Eletrônica Digital, Eletricidade Básica e de Sistemas de Eletrônica Embarcados (veicular). Técnico em equipamentos médico-hospitalares atuei como representante da DISTAL com os equipamentos de monitoramento dos sistemas vitais, realizando as manutenções e os treinamentos operacionais junto às unidades hospitalares, já com a FRESENIUS com os equipamentos de diálise e Hemodiálise, trabalhei como técnico e também, ministrando os treinamentos operacionais. Ministrante dos treinamentos em eletroeletrônica automotiva (injeção e ignição eletrônica, eletricidade automotiva e sistemas elétricos automotivos) no IFPE (cursos extras) e da FIAT (convênio CEFET-PE / FIAT) no Nordeste (Regional 06). Em 1998, fiz parte do corpo de professores a participar dos encontros dos divulgadores da tecnologia FIAT, promovido pela FIA AT automóvel, em Betim Minas Gerais, com o objetivo de equalizar a tecnologia e o treinamento por todo o país, permaneci nessa atividade, enquanto durou o convênio (por dez anos). Professor do curso de Mecatrônica na Escola Técnica, Professor Agamêmnon Magalhães, ETEPAM, com as disciplinas de Eletroeletrônica e Eletrônica Digital, por um ano e meio, sendo convidado para ministrar as mesmas até a contratação do quadro de professores do estado. Atualmente, estou como coordenador de infraestrutura do (DADT) Diretoria de Análise e Desenvolvimento de Tecnologia (TI), ligado ao IFPE e professor dessa disciplina, Sistemas Eletroeletrônicos II, ligado a ETEC.

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Apresentação da Disciplina Prezados estudantes, é muito bom estar com vocês e sejam bem-vindos à disciplina de Sistemas Eletroeletrônicos II, em que trabalharemos os sistemas elétricos automotivos por etapas, na sequência abaixo: –– Noções do funcionamento do ar condicionado automotivo; –– Princípios dos componentes do sistema de ar condicionado automotivo (Condensador, válvula de expansão, filtro secador, pressostato, anticongelamento, compressor, evaporador e circuito de aquecimento); –– Princípio de funcionamento: ciclo de refrigeração por pressão, aplicado aos sistemas de climatização automotivos; –– Noções de diagnóstico para vazamentos, incorreções na carga de gás refrigerante, controles elétricos do pressostato e formação de gelo no sistema de ar condicionado automotivo; –– Noções do funcionamento dos freios ABS (sistema antitravamento de freios); –– Princípios dos componentes dos freios ABS (Sensores indutivos de rodas e central de controle eletro-hidráulico); –– Noções do funcionamento do AIR BAG; –– Princípios dos componentes do AIR BAG (bolsas infláveis (materiais e função), acelerômetros piezo-elétrico, central eletrônica de controle do sistema do Air bag); –– Noções do funcionamento da rede CAN; –– Por fim, tópicos de diagnósticos das etapas acima descritas. Trabalharemos, ainda, os sistemas elétricos, sem levar em consideração marcas ou modelo de veículo em específico, ou seja, prezaremos o entendimento dos conceitos, pois assim estarão preparados para qualquer adversidade. Caros estudantes, com os conhecimentos apropriados desta disciplina associados com as aulas presenciais e, possivelmente, com as práticas, teremos condições de identificar e corrigir anomalias, que se refiram aos sistemas de ar condicionado e dos principais circuitos elétricos automotivos, cumprindo com o objetivo desta disciplina e visando o aumento dos conhecimentos adquiridos, boa leitura e até o nosso encontro em aula presencial.

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Aula 1 - Sistema de Ar Condicionado Automotivo Objetivo Obter conhecimento básico dos Sistemas de condicionamento de ar nos automóveis.

Assunto Trabalhar o conhecimento das aplicações e princípio de funcionamento do sistema de ar condicionado automotivo: –– Os conhecimentos gerais para a compreensão do sistema; –– Os principais componentes; –– Os processos de manutenção.

Introdução Nesta aula, apresentaremos o sistema de climatização (condicionamento de ar) que estão equipando os veículos automotores ou sistemas fechados. Buscamos abordar os assuntos principais para a maior compreensão do tema, de forma que se possa formar uma base sólida dentro do contexto trabalhado.

Condicionamento de AR (Climatização) O conceito de condicionamento de ar é refrigerar, climatizar e tornar o ambiente agradável, ou seja, quando existe função de desumidificação e, consequentemente, o resfriamento do ambiente. As características dos sistemas de refrigeração (condicionamento do ar) é dar conforto aos ocupantes do ambiente, proporcionando bom condicionamento físico e psicológico com eficiente reflexo no comportamento humano. Condicionamento total de um ambiente implica dizer que existe um controle automático do mesmo.

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Glossário A função recírculo no sistema de ar condicionado, é permitir que o ar recircule no interior do veículo (habitáculo de sobrevivência), não absorvendo o mau cheiro, ou a poluição externa.

No início eram os sistemas de ventilação e aquecimento, porém com o avanço da tecnologia começaram a surgir os sistemas de condicionamento de ar. Em 1902, criado por Willis Carrier, surgiu o primeiro sistema mecânico de condicionamento de ar para vagões, e em 1952, foi instalado o primeiro sistema de condicionamento de ar de fábrica para um automóvel. Nos países tropicais, cujo clima é quente e úmido, há uma necessidade maior do sistema de ar condicionado em veículos, pois proporciona conforto e também segurança. Contudo, um sistema de condicionamento de ar (climatização) eficiente num veículo deve controlar no habitáculo de sobrevivência: • A temperatura do ar; • A velocidade do ar; • A pureza do ar. Em países tropicais, cuja temperatura em torno de 23ºC é considerada boa, agradável. Os fabricantes de sistemas de condicionamento de ar veicular informam que a variação da temperatura no interior do veículo (habitáculo de sobrevivência) deve variar dentro da faixa de 2 a 3ºC por hora, para que o usuário não venha sentir sensações desagradáveis. Os sistemas de condicionamento de ar não possuem mecanismos de controle da umidade relativa do ar, portanto se recomenda que seja aberta a portinhola de recírculo, para que haja troca, renovação do ar com o meio externo e o ambiente se torne mais saudável. A necessidade de se acionar o recírculo, temporariamente, é porque o sistema humano altera o meio em sua volta, principalmente, em habitáculo (ambiente pequeno e fechado): • Eleva a taxa de Dióxido de Carbono (CO2); • Reduz o percentual de Oxigênio; • Aumenta a concentração de bactérias patogênicas; • Produz odores.

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Para tentar reduzir esses inconvenientes, alguns fabricantes de veículo disponibilizam no sistema de ar condicionado um filtro antipólen, que eleva a qualidade de sistema, reduzindo as partículas do ar, fig.1.

Figura 1 - Filtro antipólen, localizado dentro da caixa de ar. Fonte alterada pelo autor Fonte: WWW.blogdoprofessorcarlao.blogstop.com/2009_01_01_archiver.html, Sistemas de refrigeração, 07/03/2011

Calor Sendo o calor uma forma de energia, resultante do movimento vibratório das moléculas de um corpo, cuja intensidade nos transmite a sensação do estar quente ou frio, com o uso dos sentidos que possuímos um simples toque com parte do nosso corpo (dedo) é suficiente para indicar a sensação do quente ou frio. As unidades de medida do calor mais usadas são: • BTU (Brittish Thermal Unit \ Unidade Térmica Britânica) Unidade do sistema Inglês representa a quantidade de calor necessária para variar 1ºF de 39,5 a 40,5ºF (Fahrenheit), uma libra de água; • Caloria, no sistema métrico representa a quantidade de calor necessária para aquecer 1ºC de 15,5 até 16,5ºC (Centígrado ou Celsius), um grama de água.

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Transmissão de Calor O processo de transmissão de calor ocorre quando um corpo com maior quantidade de calor passa energia para outro de menor quantidade de calor, ou seja, do maior para o menor, do mais quente para o mais frio, sendo que esse corpo poderá se encontrar em qualquer estado físico da matéria, cujos meios podem ser classificados em três: • Irradiação - processo de transmissão de calor pelo qual um corpo irradia calor, em forma de energia radiante, sem quaisquer meios de transmissão, aquecendo o corpo mais frio. Ex.: a lareira no inverno. • Condução - processo de transferência de calor através de um corpo sólido que apresenta diferentes temperaturas. Ex.: uma panela com água. • Convecção - processo de transferência de calor que se apresenta em líquidos e gases com diferença de temperatura entre átomos ou partes.

Temperatura A temperatura é o processo de concentração ou a intensidade de calor que podemos perceber ou sentir e pode ser medido com o instrumento conhecido como Termômetro, nele há duas escalas mais comuns, Celsius e Fahrenheit, na fig. 4, temos as duas escalas, uma que demonstra 212ºF igual a 100ºC (Temperatura de Ebulição da Água) e a outra 32ºF igual a 0ºC (Temperatura de Solidificação da Água). A fórmula de conversão da unidade Centígrado ou Celsius para Fahrenheit foi deduzida da seguinte forma: ºF=1,8 x ºC + 32. Ex: • Transformar 23ºC em Fahrenheit, aplicando a fórmula temos: ºF=1,8 x ºC + 32 => ºF=1,8 x 32 + 32 ºF => 73,4ºF => 23ºC é igual a 73,4ºF; • Transformar 73,4ºF em ºC => aplicando os conceitos da matemática deduzimos: ºC= (73,4-32) ÷1,8 => ºC= 41.4 ÷ 1,8 = 23ºC, logo ºC= (ºF-32) ÷ 1,8 73,4ºF é igual a 23ºC.

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Para medir a temperatura absoluta usa-se a unidade: Kelvin (ºK) em conjunto com a de Celsius descrito na fórmula Kº=ºC+273,15. Rankine (ºR) em conjunto com Fahrenheit descrito na fórmula ºR=ºF+459,67.

Pressão Pressão é a força exercida sobre uma superfície, ou seja, é a relação entre uma força aplicada sobre uma determinada área, dada pela fórmula: P= FORÇA ÷ ÁREA. Segundo José Luís Sampaio e Caio Sergio Calçada, no estudo da Dinâmica, de modo geral, consideramos forças atuantes em um ponto de um corpo. Porém, as forças que os fluidos exercem sobre os corpos não se concentram num só ponto, mas se “espalham” ao longo da superfície do corpo. Para levar em consideração esse “espalhamento” da força, definimos uma nova grandeza: pressão. Considerando uma superfície de área sobre o qual estão aplicadas forças perpendiculares, sendo F a resultante dessas forças, a pressão média (pm) exercida por essa força sobre a superfície é definida por: Pm=|F|÷A. As unidades de medida de pressão mais usadas em sistemas de refrigeração são: bar e psi, porém existem outras unidades de pressão e as relações entre elas estão descritas abaixo: –– –– –– –– –– ––

Atm; Bar; Lb\pol2 (Psi); Kgf\cm2; PolHg; mmHg.

As relações entre elas são: • 1atm=1bar =14,23 li\pol2(psi) =1 Kgf\cm2=29,92 polHg =760mmHg.

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Na fig.2 abaixo, segue a tabela de conversão dessas unidades. Os equipamentos de medidas de pressão utilizados são: • Manômetro normal lê a diferença entre a pressão absoluta e a pressão atmosférica, porém o manômetro de vácuo lê a diferença entre a pressão atmosférica e a pressão absoluta; • Barômetro lê a pressão atmosférica. Unid

Bar

mBAr

kPa

MPa

Kgf/Cm²

mmH2O

mmHg

Psi

1 Bar

1000

10000

100

0.1

1.0197

10.197

750.062

14.504

1 mBar

0.001

100

0’1

0.0001

0.001

0.01097

0.7501

0.0145

1 Pa

0.00001

0.01

0’001

0.000001

0.00001

0.0001

0.0075

0.00014

1 kPa

0.01

1000

0’001

0.102

0.1020

7.5

0.14504

1 MPa

10000

1000000

1000

10.197

101.97

7500.617

145.04

1 Kgf/ Cm²

0.9806

980.665

98065.5

98.066

0.09806

735.56

14.223

1 mmH2o

0.09806

98.65

9806.6

9.8066

0’00980

0.1

73.556

01.4223

1 mmHg

0.001

1.3332

133.122

0.133

0’000133

0.0014

0.0136

0.019

1 Psi

0.0689

68.948

6894.74

6.89

0.0069

0.03048

0.704

51.715

Figura 2 - Tabela de conversão de unidades de pressão.

No gráfico da fig. 3, demonstramos a relação da pressão absoluta e pressão atmosférica e suas relações:

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Figura 3 - Gráfico ilustrando a relação entre a pressão absoluta e barométrica. Fonte alterada pelo autor Fonte: WWW.blogdoprofessorcarlao.blogstop.com/2009_01_01_archiver.html, Sistemas de refrigeração, 07/03/2011

A atmosfera é a camada de ar que envolve toda a Terra, e sobre ela atuam as forças da gravidade, a qual envolve tudo que nela há. Sabemos, ainda, que o ar tem peso, e consequentemente, possui massa, a esse peso (ar) sobre nós chamamos de pressão atmosférica. As variações dessa pressão são em função das variações do relevo, ex.: quanto mais alto o relevo, menor é a pressão, em relação ao nível do mar, que é o nosso referencial, e quanto mais baixo for o relevo, maior é a pressão do ar sobre nós. Podemos dizer que pressão absoluta ou manométrica é a pressão interna em um recipiente, somada com pressão atmosférica quando for o caso, ela será sempre positiva ou nula.

Característica dos Gases Para Aurélio, Gás é um fluido muito compressível cujo volume é o do recipiente que o contém. As variáveis dos gases são: pressão, temperatura e volume, a variação de qualquer um desses elementos altera o estado do gás conforme a equação descrita abaixo:

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• (P1 x V1)÷T1 = (P2 x V2)÷T2. –– P= Pressão; –– V=Volume; –– T=Temperatura. O fluido refrigerante especificado para uso em sistemas de condicionador de ar deve possuir os seguintes fatores: • Não ser explosivo, oxidante, corrosivo, inflamável, tóxico, nocivo, nem comprometer a camada de ozônio (Meio Ambiente); • Ter baixo ponto de congelamento, evitando a solidificação no interior da tubulação; • Ter baixo ponto de ebulição, podendo passar para o estado gasoso com temperatura baixa; • Absorver muito calor com pequenas quantidades de gás refrigerante; • Possuir ponto crítico de temperatura baixa, acima da qual, o gás não pode ser liquefeito, sem levar em conta a pressão; • Possuir estabilidade de miscibilidade. As transformações nas quais o volume não se altera são chamadas de Isometria, implica dizer que para cada pressão existe uma determinada temperatura. Lembrando que, com o aumento da temperatura aumenta também a pressão, na fig. 4, o gráfico representa a relação da pressão com a temperatura.

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Figura 4 - Gráfico da relação entre pressão e temperatura. Fonte alterada pelo autor Fonte: WWW.blogdoprofessorcarlao.blogstop.com/2009_01_01_archiver.html, Sistemas de refrigeração, 07/03/2011

Princípio de Refrigeração Nos países tropicais cuja temperatura é elevada e no interior de um veículo ainda é maior, então há uma necessidade de condicionar o ar do interior dos veículos, retirando o calor do habitáculo de sobrevivência e transferindo para o ambiente externo. Os sistemas de refrigeração retiram o calor do meio interno e transferem para o meio externo, por meio de tubos e aletas de uma unidade chamada de evaporadora, localizada no interior do veículo, numa caixa, chamada de caixa de ar, por trás do painel frontal (habitáculo de sobrevivência), condicionando, assim, o ar do ambiente (refrigerando o ambiente). Para que possamos entender como isso é possível, vamos a dois fenômenos: 1. Quando um líquido se evapora, ele passa para o estado gasoso e absorve calor (ganha) do ambiente; 2. Quando um vapor se condensa, ele passa para o estado líquido, liberando calor (sede) para o meio ambiente. O fator de grande importância é o controle de transferência do calor em um sistema de condicionamento de ar, através das duas pressões distintas,

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como dita anteriormente: • Pressão alta – consequência = temperatura alta; • Pressão baixa – consequência = temperatura baixa.

Funcionamento do Ciclo do Sistema de Ar 1. O compressor localizado no vão do motor comprime o fluido refrigerante, fazendo-o passar para o estado gasoso, provocando um aumento instantâneo da pressão e da temperatura, que pode chegar de 80 a 100ºC; 2. Ainda na compressão, o fluido cede calor ao exterior, por um condensador localizado no vão do motor e um eletroventilador retirando esse calor, arrefecendo-o, fazendo a temperatura cair entre os 60ºC; 3. Saindo do condensador, o fluido é conduzido para um reservatório, chamado de filtro secador, esse filtro tem a função de: –– –– –– ––

Remover traços de umidade; Remover sujeiras que possam existir no sistema; Armazenar certa quantidade do refrigerante; E tornar o refrigerante liquefeito.

4. Saindo do filtro secador, livre de sujeira e umidade, ainda em alta pressão e temperatura, o fluido refrigerante é conduzido à válvula de expansão, que é rápida, o que faz a pressão e a temperatura cair bruscamente, nos patamares de −15ºC; 5. Continuando a fase de expansão, para que a temperatura se mantenha constante, o fluido refrigerante é expandido e absorve calor do interior do habitáculo de sobrevivência através do evaporador, enquanto um eletroventilador força a troca do calor, refrigerando-o, ou condicionando o ar do ambiente. O circuito que o fluido refrigerante percorre, é por uma tubulação, normalmente, em alumínio (Al) ou cobre (Cu) que faz o seguinte percurso: • Do compressor, o fluido segue em direção ao condensador em pressão alta (no vão do motor);

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• Do condensador, o fluido segue para a válvula de expansão, onde a pressão cai bruscamente; • Da válvula de expansão, o fluido, em baixa pressão e baixa temperatura, segue em direção ao evaporador, onde troca calor com o meio. Acontecendo os ciclos mencionados acima, conseguiremos fazer acontecer a troca de calor desejada, ou seja, condicionar o ar (refrigerar o ambiente) conforme a fig. 5.

Figura 5 - Ciclo de refrigeração automotivo. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Função dos Componentes Compressor:

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Figura 6 - Compressor do sistema de condicionamento de ar automotivo. Fonte alterada pelo autor Fonte:

O compressor é composto basicamente por: –– –– –– –– –– ––

Pistão; Polia; Embreagem magnética; Eixo; Válvula de sucção; Válvula de descarga.

E sua função é receber o fluido refrigerante em forma de gás e comprimilo, elevando a pressão e temperatura bruscamente, conduzindo ao condensador em alta pressão e temperatura (fig. 6). Esse componente é acoplado ao motor do veículo por meio de uma correia, na qual se transfere a energia mecânica (rotação) do motor para o compressor e na polia desse passa a correia. Na polia está acoplada uma embreagem de engate eletromagnética (bobina) ao eixo do compressor, que, por meio de comando elétrico, liga e desliga, ou seja, acopla ou desacopla o compressor do motor de combustão interna. A escolha desse compressor está, diretamente, ligada à potência do motor, cilindrada e ao número de rotações, todavia, existe uma relação entre a potência do compressor e a válvula de expansão, que devem ser calibradas uma em função da outra. No compressor, há uma válvula de sucção do tipo palheta que ao entrar em funcionamento, faz o movimento do pistão na fase de aspiração abri-la, então o fluido no estado gasoso é aspirado do evaporador, conservando a baixa pressão e temperatura, mantendo-se nesse estado. Na fase de compressão, abrem-se as válvulas de descargas, comprimindo o refrigerante em alta pressão e temperatura, conduzindo para o condensador, e assim, prossegue conforme o ciclo descrito anteriormente.

Condensador: O condensador nada mais é do que um elemento cuja função é retirar calor (trocador de calor) e está localizado no vão do motor (habitáculo do motor).

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O compressor comprime o refrigerante no estado gasoso para o condensador, a temperatura de entrada é entre 80 a 100ºC. Esse refrigerante se liquidifica (torna se líquido), cedendo calor para exterior, por meio de um eletroventilador que estabiliza a temperatura em torno de 60ºC, quando o veículo estiver parado ou em congestionamento (baixa velocidade), mas, quando estiver em movimento (em fluxo dinâmico), dependerá do fluxo de ar externo que circulará pelo condensador. A fig. 7 demonstra a forma do Condensador e a fig. 8 do eletroventilador, que fica localizado, paralelamente, ao radiador do líquido de arrefecimento do motor.

Figura 7 - Tipos de condensador de um sistema de ar automotivo. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Figura 8 - Eletroventilador do Condensador, localizado no vão do motor. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Ele é constituído de cobre (Cu) ou alumínio (Al), formando serpentina com aletas do mesmo material, facilitando a troca do calor conforme a fig. 7, já mencionada acima. Para evitar que o condensador trabalhe fora das suas próprias características e comprometa o funcionamento do sistema (pressão além dos limites), um pressostato de três níveis (ou outro dispositivo) é colocado na linha de

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alta pressão, cujo trabalho é controlar a velocidade do eletroventilador em função da pressão na linha de entrada do condensador. Observação: devemos estar atentos ao condensador, pois o mesmo tem facilidade de absorver insetos por se encontrar na parte frontal do veículo, o que pode dificultar a troca de calor, ou verificar se as aletas não estão amassadas, isso contribui para perda de rendimento do sistema.

Filtro secador: É um filtro localizado na linha de alta pressão, após o condensador que: –– Acumula maior parte do fluido refrigerante do sistema; –– No seu interior, possui pequena pastilha (Zeolite para o gás R-134a ou sílica gel para o gás Freon 12), que absorve a umidade do sistema, logo o nome secador; –– Possui também elementos filtrantes, que retiram eventuais sujeiras do sistema. Observação: O filtro é colocado antes de evaporador, e quando for colocado após o evaporador, a sua função se resume apenas como filtro. Na fig. 9 vemos exemplos de filtro secador.

Figura 9 - Exemplos de filtro secador. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Válvula de expansão: Localizado, normalmente, no vão do motor, na entrada do evaporador, cuja função é controlar o fluxo do fluido refrigerante, provocando a ex-

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pansão do mesmo, e consequentemente, uma queda brusca da pressão e temperatura. Sabendo que o compressor está acoplado ao motor de combustão interna por meio de correia e que esse motor trabalha com variações de rotação, isso provoca variação na rotação do compressor e variação do fluxo do fluido refrigerante. A válvula de expansão é calibrada de forma que mantenha constante o fluxo do fluido refrigerante, mesmo diante de tantas variações. No sistema que utiliza o refrigerante R-134ª, o ajuste é feito por um bulbo capilar sensível à temperatura do tubo de retorno do evaporador, esse sensor controla o fluxo e a vazão do fluido refrigerante. Porém, para o refrigerante freon 12, o ajuste do fluxo e vazão é feito por um tubo capilar ligado à válvula com a extremidade próxima ao evaporador. Em outros sistemas, utiliza-se um tubo chamado de expansor, cuja função é a mesma da válvula expansora, porém, sem tanta função e precisão. Veja, na fig. 10, os modelos de válvula de expansão.

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Figura 10 - Válvulas de expansão. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Evaporador: Esse é mais um trocador de calor, localizado no habitáculo de sobrevivência, dentro da caixa de ar, com um eletroventilador, junto aos controles do sistema. Constituído por uma serpentina e aletas, em alumínio (Al) ou cobre (Cu), está ligado à válvula de expansão e ao compressor por meios de tubos. O eletroventilador puxa o ar quente do habitáculo de sobrevivência (função reciclo) ou do meio externo, circulando pelas aletas do evaporador, no qual passa o fluido refrigerante em baixa pressão e temperatura. O fluido se aquece e passa para o estado gasoso à temperatura entre 6° e 12ºC, assim o ar aspirado cede calor ao evaporador, refrigerando o habitáculo de sobrevivência. O ar perde umidade quando entra em contato com a serpentina do evaporador, sendo direcionado para o fundo da caixa de ar através de uma canalização que o direciona para fora do veículo. Na fig. 11, podemos ver uma foto de um evaporador, na fig. 12, o eletroventilador do evaporador e na fig. 13 uma caixa de ar de um sistema de condicionamento automotivo qualquer.

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Figura 11 - Três modelos de Evaporador de ar, que ficam dentro da caixa de ar. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Figura 12 - Eletroventilador do evaporador, também dentro da caixa de ar. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Figura 13 - Caixa de ar, dentro dela ficam o Evaporador e o Eletroventilador, e saem os controles do sistema de ar para o painel central do veículo. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Pressostato de três níveis: Trabalha para manter o compressor protegido dentro da faixa de trabalho e está localizado junto ao filtro secador, na linha de alta pressão. Os níveis estão descritos a seguir: 1º nível: se na linha de alta pressão, a pressão do fluido cair para aproximadamente 2,5 bar, um dos contatos do pressostato desliga e a embreagem eletromagnética do compressor é desacoplada, com essa pressão

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o sistema não pode evaporar o fluido e isso pode ser causado por baixa temperatura externa (abaixo de 10ºC) ou vazamento no sistema; 2º nível: quando a temperatura na linha de alta pressão atinge aproximadamente 15 bar, o contato aciona o eletroventilador, forçando o resfriamento do condensador para que o fluido se condense. Isso ocorre quando o veículo estiver parado ou em baixa velocidade ou em congestionamento cujo fluxo de ar dinâmico é insuficiente. 3º nível: como proteção, caso a pressão na linha de alta se aproxime de 25 bar, ainda que o eletroventilador esteja ligado, o contato pressostato desativa a embreagem eletromagnética da polia do compressor desacoplando (desligando) o sistema. A fig. 14 representa dois modelos de pressostato automotivo.

Figura 14 - Mostra dois modelos de pressostato de três níveis. Fonte alterada pelo autor Fonte:

Termostato e pressostato anticongelamento: Na caixa de ar de alguns veículos utilizam-se um termostato anticongelamento, localizado no habitáculo de sobrevivência. Caso ocorra congelamento (temperatura menor que 3,5ºC e pressão 1,72 bar), o termostato desliga a embreagem eletromagnética do compressor, evitando que haja congelamento da água evaporada nas aletas do evaporador e haja entupimento na caixa de ar. Quando a temperatura sobe (temperatura maior que 5ºC e pressão 3,17bar), o termostato religa, voltando o sistema a funcio-

nar. Há outros sistemas com controle mais sofisticados e inteligentes, que aumentam o número de sensores e são controlados por centrais eletrônicas que são interligadas com os sistemas de ignição e injeção eletrônica.

Central de comando No habitáculo de sobrevivência, mais precisamente no painel frontal do veículo, fica o controle do sistema de ar condicionado e através dele o usuário determina a ativação do sistema. Ao ligar, é ativado o eletroventilador da caixa de ar, normalmente, com quatro velocidades e a embreagem eletromagnética da polia do compressor com todos os componentes do sistema, porém há casos especiais em que a embreagem eletromagnética da polia não é acionada ao ligar o sistema de ar, por exemplo, quando a temperatura externa está muito baixa. O sistema, de forma geral, é composto de pelo menos quatro relés, (localizados entre o vão do motor ou no habitáculo de sobrevivência) atuando da seguinte forma: 1. O primeiro relé aciona a primeira velocidade do eletroventilador do condensador; 2. O segundo aciona a segunda velocidade do eletroventilador do condensador; 3. Um terceiro aciona a embreagem eletromagnética da polia do compressor; 4. O quarto relé possui um retardo (atraso) no acionamento da segunda velocidade do eletroventilador do condensador. Há sistemas de ar que possuem outros relés para acionar a embreagem eletromagnética da polia e outros componentes do sistema.

Relé temporizador Alguns dos sistemas de condicionamento de ar utilizam um relé temporizador para acionamento do eletroventilador para o controle da pressão na linha de alta, na saída do condensador, quando chega entre 14 e 16 bar. O pressostato de três níveis, no seu segundo nível, envia um sinal de massa, alimentando a bobina do relé temporizador que comanda a linha 30 (sinal positivo direto da bateria) e aciona o eletroventilador do condensador na primeira velocidade. Se, após um tempo de 8 a 12 segundos (esse é o tempo de acionamento do contato do relé) a pressão não se reduzir,

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a segunda velocidade (mais forte) é acionada, forçando a pressão voltar ao nível normal de funcionamento e o pressostato de três níveis voltar ao ponto normal, desativando esse relé.

Relação entre o sistema de injeção e ignição eletrônica e o sistema de ar condicionado. Na era dos carburadores, eles eram calibrados para atuarem quando os sistemas de condicionamento de ar fossem acionados, compensando as perdas e elevando a rotação do motor, principalmente, quando em regime de carga ou marcha lenta ou em veículos populares. Os sistemas de injeção e ignição eletrônica dos carros atuam de forma semelhante, porém com maior precisão, pois, quando acionam o comando para o sistema de ar condicionado, um sinal é enviado a centralina de injeção e ignição eletrônica, o qual já prepara o sistema para a carga vindoura, garantindo a dirigibilidade. Quando há solicitação de novas cargas, o sistema já corrige sem que se perceba qualquer variação. É importante salientar, o conteúdo que já vimos até o momento nos capacita a entender o funcionamento básico dos sistemas de condicionamento de ar, até mesmo com o uso de equipamentos específicos poderemos sugerir prováveis causa e efeito. Agora, para aprimorar ainda mais os nossos conhecimentos, vamos aos equipamentos e processo de manutenção.

Processo de manutenção em sistema de ar condicionado Um dos equipamentos de diagnóstico do sistema de ar condicionado é o manômetro, ferramenta indispensável. Através do mesmo conectado, conseguimos diagnosticar linhas de alta e baixa pressão conforme fig.15. No sistema há dois pontos de conexão: 1. Linha de alta pressão; 2. Linha de baixa pressão. É importante que se vejam as duas pressões ao mesmo tempo, para essa medição é usado um conjunto de manômetros. Um conectado na linha de alta (escala de maior pressão, cor vermelha) e o outro para ser conectado na linha de baixa pressão (escala de menor pressão, cor azul). O Manifold é um instrumento composto de dois manômetros e duas vál-

vulas de três vias, (controladas nas extremidades) que tem como função: • Provocar o vácuo no sistema por meios de bombas específicas (bombas de vácuo); • Retirar e inserir o fluido refrigerante, com vasilhames apropriados (botijões); • Medir as devidas pressões, inclusive o vácuo (na escala de 0 a -1 bar); • Todos os processos de manutenção do fluido no sistema. A fig. 15 mostra um Manifold medindo a pressão de um sistema de ar condicionado veicular, sistema esse sem nenhum defeito, ou seja, no funcionamento normal com o compressor ligado.

Figura 15 - Manômetro indicando as devidas pressões. Fonte alterada pelo autor Fonte

Nesse caso, o manômetro de baixa pressão (-1 a 0, 0 a 10 bar) indica uma variação de pressão entre 1,5 a 3 bar, enquanto o manômetro de alta pressão (-1 a 0, 0 a 25 bar) indica a variação de pressão entre 8 a 15 bar, nessas condição pode afirmar que o sistema está em perfeito funcionamento. Para cada defeito, nota-se um comportamento específico das pressões. Outro defeito, diagnosticado pelo Manifold é a falta do fluido refrigerante

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por um possível vazamento no sistema, que indicará no manômetro de baixa pressão uma variação entre 0,3 a 1 bar (pressão baixa) e no manômetro de alta pressão a variação entre 6 a 10 bar (pressão alta), tendo como consequência um rendimento no sistema de refrigeração baixa. Esse defeito é demonstrado na fig. 16.

Figura 16 - Manômetro indicando pressão baixa entre 2 bar, a pressão alta entre 6 a 10 bar. Fonte alterada pelo autor Fonte.

Mais um defeito diagnosticado com o Manifold indica que o manômetro de baixa pressão mostra uma variação entre 4 e 6 bar (muito baixa), enquanto o manômetro de alta a variação é entre 7 a 10 bar (muito baixa). Isso poderá nos direcionar a um provável defeito no compressor, principalmente, quando o sistema for desligado e houver uma estabilidade das pressões do mesmo. Algumas observações sobre os sistemas de ar condicionado automotivo: • Para obter maior ganho no sistema de refrigeração, devem-se manter sempre os vidros bem fechados; • O uso de película também aumenta o rendimento do sistema de ar, porém, muito cuidado para não sair das especificações recomendadas por lei;

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• Para evitar mau cheiro dentro de veículo (odor de suor), mantenha a portinhola do recírculo aberta, pois ela renovará o ar no seu interior e só deve ser fechada em caso de poluição externa (fumaça, poeira e outros odores); • Ao entrar no veículo, em temperatura externa alta (meio-dia), baixe os vidros, ligue o ar e direcione as saídas de ar para as janelas até esfriar, pois o ar quente do interior do veículo pode causar queimaduras; • Procedimentos para inserir o fluido refrigerante.

Conclusão Nesse trabalho, estudamos o sistema de condicionamento de ar, no qual vimos com detalhes: • Os conceitos de condicionamento de ar ou climatização, caracterizando os princípios de refrigeração; • Utilizamos o conceito de calor, transmissão de calor, temperatura e pressão para demonstrar o processo físico do sistema de ar condicionado; • As características dos gases foram detalhadas para explicar o comportamento do fluido refrigerante; • A partir do princípio de refrigeração, conseguimos exemplificar o funcionamento do ciclo do sistema de ar; • Os componentes que compreendem os sistemas de refrigeração (Compressor, Condensador, Evaporador, Eletroventiladores e Válvula de expansão, entre outros). Foi trabalhado o uso de ferramentas específicas para esse trabalho, exemplificado pelo conjunto de manômetro (alta e baixa pressão) cuja função é medir as pressões e através delas diagnosticar os prováveis defeitos. Por fim, relacionamos o sistema de injeção e ignição eletrônica e o sistema de ar condicionado, concluindo assim o nosso trabalho.

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Referências Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico III; módulo II; sistema de Condicionamento de ar. Brasília, SENAI\DN, 2000,96p. Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico II; Brasília, 112p. Aurélio, Minidicionário da Língua Portuguesa, Rio de Janeiro, Nova Fronteira SA, 3º Ed., 790p. José Luiz Sampaio e Caio Sérgio Calçada, Universo da Física 2; Hidrostática; Termologia e Óptica, São Paulo: Atual, 2ºEd., 2005. Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico I; Brasília, SENAI\DN, 2000, 176p.

Referências de Sites WWW.blogdoprofessorcarlao.blogstop.com/2009_01_01_archiver.html, refrigeração, 07/03/2011.

Sistemas

WWW.hackinglife.com.br/mecanica/ar/dica.html, Como diagnosticar falhas com o uso do manômetro, 07/03/2011.

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Aula 2 - Sistema de Freios ABS Objetivo Compreender os princípios de funcionamento dos sistemas de freios ABS, suas propriedades e os processos de manutenção.

Assunto Nesta aula, buscaremos a compreensão dos conhecimentos no que se refere aos sistemas de freios ABS para que se entendam seus princípios de funcionamento e se possa fazer uma manutenção com qualidade e eficiência.

Introdução A tecnologia sempre foi e continuará sendo, por muito tempo, um aliado do desenvolvimento e nos sistemas de freios, ela veio com o nome de ABS (Antilock Breking System) sistema de antitravamento de freios, ou seja, ganhou um sistema de gerenciamento eletrônico que controla todo processo de frenagem. Dessa forma, as inovações, na melhoria dos sistemas de freios, ganham mais segurança e rapidez nas frenagens, em diversas condições de velocidade, além de parar em menor espaço possível independente do tipo de solo (se comparado com os sistemas convencionais), ao acionamento do motorista nos pedais dos freios. Para entender isso melhor é importante que veja o vídeo no endereço http://www.youtube.com/watch?v=ZP40PoAPDOM. No Brasil, o uso do Sistema ABS ainda é tímido, porque as pesquisas indicam que dos carros fabricados no Brasil menos de 15% vêm com sistema de freios ABS, enquanto na Europa esse número é de 100%, porém a resolução do Contran (Conselho Nacional de Trânsito) de nº 312/2009 determina que todos os automóveis novos fabricados no Brasil ou importados deverão ter o sistema de freios ABS até 2014, obedecendo a um cronograma que determina a implantação gradual. Com o fim do prazo, os veículos novos que não tiverem o sistema instalado não poderão ser licenciados.

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Os sistemas de freios levam em consideração dois fatores: • O coeficiente de aderência entre os pneus e o solo; • O peso máximo do veículo. A dificuldade, ao dirigir, surge, geralmente, quando o terreno ou a pista está irregular ou os pneus não estão em perfeitas condições de uso; nesses casos, cabe à perícia do motorista que, certamente, ao frear o veículo, terá dificuldade de parar em uma distância maior, ou travamento de uma das rodas, perdendo a dirigibilidade, isso porque se reduz o coeficiente de atrito. Porém, pode-se dizer que a recíproca é verdadeira quando se dirige um veículo com pneus em perfeito estado de funcionamento, boa aderência e bom nível de atrito, em estrada seca e regular, e se decide acionar o sistema de freios, percebe-se que o veículo para num curto espaço e com segurança, nem as rodas não se travam, mesmo assim, esse sistema tornae mais preciso quando se usa o ABS.

Conceitos • Atrito - é a resistência ao movimento ou a fricção entre duas superfícies, podendo ser também o estado de rugosidade entre duas superfícies sólidas em contato (fig. 1), é importante lembrar que:

Figura 1 – Mostra a rugosidade entre os sólidos. Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=2025

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–– As forças de atrito não podem ser equilibradas, por estarem aplicadas em corpos distintos; –– A tendência da força de atrito é sempre contrária ao deslocamento ou tendência de deslocamento entre os corpos sólidos; –– De acordo com Newton na sua terceira lei (Ação e reação), os sólidos trocam entre si (a força de um é aplicada no outro e vice-versa) forças de atrito com a mesma intensidade, porém de sentidos opostos; –– O atrito é o responsável pelo deslizamento entre os pneus e a lama, pois as correntes que se colocam nos pneus aumentam a força de atrito e fazem com que o carro desloque em lama; –– Alta força de atrito, superfície rugosa ou de difícil deslocamento (alta resistência ao deslocamento), porém pouca força de atrito, superfície lisa de fácil deslocamento (baixa resistência de deslocamento); –– A força de atrito apresenta-se de duas formas, sendo uma dinâmica e outra estática; –– A força de atrito estática pode ser descrita, matematicamente, desta forma: Fate=µe. N; em que Fate = Força de atrito estático; µe= coeficiente de atrito estático e N= Normal (fig. 2);

Figura 2 - As forças de atrito estático e dinâmico e suas variáveis. Fonte: http://prevestibularonline.blogspot.com/2008/08/dinamica.html

–– Porém, a força de atrito cinemático também é representada, matematicamente, da mesma forma: Fatc=µc. N; em que: Fatc = força de atrito cinemático; µc = coeficiente de atrito cinemático e N = Normal.

• Centro de gravidade ou centro dos pesos - é o ponto de um corpo onde as forças de gravidade e a força do próprio peso atuam e ele se equilibra (figuras 3 e 4),

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Figura 3 - Pratos sendo equilibrados pelo centro de gravidade (massa). Fonte: http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/determinacao-experimental-centro-gravidade.htm

Figura 4 - Diversas figuras com pontos de gravidades diferentes, em função da concentração da massa. Fonte: http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/determinacao-experimental-centro-gravidade.htm

–– podendo ser definido, matematicamente, em módulo da seguinte forma: P=m.g; em que: P = Peso; m= Massa e g=Gravidade. Em outras palavras, pode-se dizer que o centro de gravidade de um automóvel é o ponto de equilíbrio, onde as massas são distribuídas simetricamente.

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• Deslizamento ou coeficiente de deslizamento - é quando começa um processo de frenagem e a velocidade das rodas (periférica) vai diminuindo com maior intensidade que a do veículo, até o travamento das rodas (velocidade periférica igual a zero Vp=0), porém o veículo tende a continuar com velocidade, a essa diferença entre o carro e os pneus é que chamamos de deslizamento e quando se aplica em termos percentuais, chamamos de coeficiente, pode-se dizer que: –– Com rodas livres, o coeficiente de deslizamento é zero por cento (0%); –– Com rodas travadas, o coeficiente de deslizamento é cem por cento (100%); –– Quando ocorre deslizamento, ao frear diminui o coeficiente de atrito; –– Quando o deslizamento for o mínimo, o coeficiente de atrito aumenta. Os veículos, normalmente, possuem seu centro de gravidade votado para a parte traseira, o que em uma frenagem há uma tendência natural em função do centro de massa de um deslocamento maior para frente. Isso nos leva a crer que o peso sobre as rodas traseiras é menor, o que facilita o travamento das mesmas. Há tecnologia para compensar a carga de frenagens (fig. 5) entre as rodas traseiras e dianteiras, podemos citar dois exemplos:

Figura 5 - Válvula compensadora de frenagem, localizada na parte traseira do veículo. Fonte: http://www.ate.de/generator/www/br/pt/ate/ate/themes/10_products/30_ hydraulic-parts/ov_hidraulica_pt.html

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–– Válvula reguladora de pressão, para as rodas traseiras também chamadas de corte fixo; –– Corretor de frenagem. Os sistemas de freios ABS fazem uso dos sistemas de freio comuns e a eles são adicionados os diversos componentes que são: –– Uma central eletroeletrônica; –– Sensores de velocidade nas rodas, que verificam as diferenças de velocidade entre elas e informam à central eletroeletrônica, ela também recebe a informação do sensor de velocidade do veículo, dessa forma, a central passa a ter informações para ver as diferenças entre a velocidade da roda e a velocidade do veículo; –– Bombas elétricas que auxiliam no processo de frenagem e travamento das rodas; –– Lâmpada piloto que indica, no painel, possível avaria no sistema (fig. 6);

Figura 6 – Indicação no painel de instrumento das avarias no sistema. Fonte: http://www.google.com.br/imgres?

–– Conector específico para os processos de diagnóstico (uso de equipamentos de diagnósticos); –– Interruptor no pedal de freios, que informará a central o momento em que o condutor pisa no frio; –– Central hidráulica a ela incorporada a central eletroeletrônica que controla, diretamente, todo o sistema; –– Roda fônica em cada roda, em que são colocados os sensores de velocidade das rodas, normalmente, do tipo indutivo.

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Princípio de Funcionamento A central eletroeletrônica recebe informação dos sensores de velocidade das rodas (fig. 8) e dos sensores de velocidade do sistema de injeção eletrônica, com esses dados, consegue monitorar cada roda. No momento de uma frenagem, se uma das rodas travarem, a central eletrônica através da central hidráulica (fig. 7) consegue destravar, somente, a roda que travou, controlando todas as rodas por pulsos de até quinze Hertz em cada roda, até que o travamento aconteça por igual e o veículo pare.

Figura 7 – Central Hidráulica incorporada à Central Eletroeletrônica. Disponível no endereço: http://carros.hsw.uol.com.br/freios-abs.htm

Figura 8 - A foto de um sensor de velocidade da roda, fixado nas rodas fônicas em um veículo. Disponível: http://pt.wikipedia.org/wiki/Freio_ABS

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Os sistemas de freios ABS podem ser classificados em função dos canais e do número de sensores distribuídos ao longo do seu sistema hidráulico conforme fig. x:

Figura 9 – Exemplo de um sistema hidráulico e da distribuição dos sensores das rodas, que dependendo da quantidade de sensores se classificam em: 1- Sensor de velocidade das rodas; 2- Central Hidráulica; 3- Central Eletroeletrônica; 4- Corretor de frenagem. Disponível:http://www.google.com.br/imgres?

–– Quantidade de canais e válvulas controladas individuais; –– Quantidade de sensores de velocidade distribuídos no sistema, conforme indicações abaixo: • Sistemas de freios com quatro sensores de velocidade e quatro canais, tidos como um dos melhores sistemas, pois cada roda possui um sensor e válvula de controle de frenagem independente, tendo maior controle sobre o sistema; • Sistema de freios com três sensores e três canais, normalmente, encontrado em carros utilitários com sistemas de freios ABS nas quatro rodas, porém com um único sensor de velocidade, mais uma válvula de controle de tração na parte traseira, com sensores e válvulas independentes nas dianteiras; • Sistema de freios com um canal e um sensor, também indicado nos utilitários com ABS nas duas rodas, a válvula de frenagem e o sensor de velocidade encontram-se localizados na parte traseira do veículo;

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• OBS: Quando tentamos fazer a vez do freio ABS, pisando, rapidamente, no pedal do freio, em um sistema comum é indicado, porém, quando fazemos em veículo com sistema de freios ABS, esse procedimento termina por atrapalhar o funcionamento normal da central eletrônica, reduzindo a eficiência do sistema. No processo de frenagem, a parada total do veículo vai depender do terreno, das condições em que se encontram os pneus (calibrados), da temperatura, da tecnologia empregada nos sistemas de freios e de outros fatores, porém pesquisas mostram alguns desses outros fatores: Tabela de distância de frenagem de um veículo com sistema ABS e velocidade de 80Km/h a 0Km/h. Rodas travadas

ABS

Superfície seca

60m

47m

Neve

68m

79m

gelo

260m

419m

Sistemas Adicionais ao ABS. Alguns sistemas de ABS vêm com outros sistemas (software) na sua própria central eletrônica que executa outras tarefas adicionais tais como: • O sistema ESP é um programa de estabilidade eletrônica (Electronic Stability Program), à central são adicionados outros sensores, como o instalado no volante (Steering Angle Sensor) que informa à central eletrônica ABS qual a direção (lado) para que o veículo está se direcionando e o sensor no chassi do veículo (Yaw Rate Sensor) que informa à central eletroeletrônica ABS quais as forças que atuam sobre o veículo, cabendo à central (software) calcular as forças de aceleração lateral e longitudinal que atuam nas rodas para as devidas correções (figuras x e y).

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Figura 10 - Representação gráfica das forças atuantes num veículo em um curva. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%82ngulo_de_escorregamento

Figura 11 - Foto demonstrando uma derrapagem de um veículo. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Derrapagem

• Sistemas de controle de tração (Tration Control System) que também faz uso da central eletroeletrônica ABS e usa os próprios sensores de velocidade das rodas, ou seja, suas próprias informações (internas) para funcionar o controle de tração e cuidar para que o veículo não perca tração durante seu percurso, lembrando que esse sistema também faz uso da central de injeção e ignição eletrônica, e tem sua atuação, normalmente, com velocidades menores que 40K/h.

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Procedimento de Manutenção As manutenções que se fazem nos sistemas de freios ABS são as mesmas dos freios comuns, tal como: verificação do nível de óleo, quando substituir uma parte do sistema deve proceder com o processo de retirada do ar no circuito. Caso haja avaria nas bombas ou no circuito eletrônico do sistema, a luz de espia no painel de instrumento indicará e nesse caso deve-se usar o equipamento de diagnóstico para que possa saber o que está acontecendo e qual procedimento adotar para correção da avaria.

Conclusão Nesse trabalho, estudamos o sistema de freios ABS, no qual vimos com detalhes: • Os conceitos de atrito para auxiliar a entender o ABS; • O princípio de funcionamento dos freios ABS a partir dos seus componentes, dando ênfase a cada um deles, como os sensores, a roda fônica, o sistema hidráulico, a central hidráulica, o corretor de frenagem e a central eletroeletrônica; • A importância dos sistemas adicionais ao ABS, os procedimentos de manutenção, os softwares, os sistemas e adicionais que fazem uso da central eletrônica ABS, como os sistemas de controle de tração e os sistemas de estabilidade com todos os processos de funcionamento e funções de cada um deles.

Referências Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico III; módulo III; sistema de freios ABS. Brasília, SENAI\ DN, 1999,60p. Guimarães, Alexander; Eletrônica Embarcada Automotiva 1º Edição;São Paulo SP; Editora Erica; 2007;326p. Aurélio, Minidicionário da Língua Portuguesa, Rio de Janeiro, Nova fronteiras SA, 3º Ed., 790p. José Luiz Sampaio e Caio Sérgio Calçada, Universo da Física 2; Hidrostática; Termologia e Óptica, São Paulo: Atual, 2ºEd., 2005. Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico I; Brasília, SENAI\DN, 2000, 176p.

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Aula 3 - Sistemas de Airbag Automotivo

Objetivos Ao final desta aula, o estudante será capaz de compreender os princípios de funcionamento dos sistemas de airbags veiculares, bem como os cuidados que se deve ter ao manusear ou efetuar qualquer manutenção próxima aos componentes desse sistema.

Assuntos Abordaremos os sistemas de Airbag, buscando a compreensão da forma de funcionamento das leis que os regem e a sua importância no sistema de automotores, com os devidos cuidados e precauções no momento do manuseio ou da manutenção.

Introdução Todo veículo de fabricação nacional vem com diversos sistemas de segurança, ativos ou passivos (se é que são considerados itens de série), e outros itens que auxiliam os itens de segurança de série, como por exemplo: os freios comuns, que são auxiliados pelos sistemas de freios ABS, chamados de itens opcionais; os cintos de segurança, que são auxiliados pelos sistemas de pré-tensionador de comando mecânico, quando não possuem airbag, e os que possuem os pré-tensionadores dos cintos, comandados pela central de airbag (para os veículos que a possuem), exibidos na figura 1.

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Figura 1 - quadro que esquematiza o processo de funcionamento do airbag.

Em alguns modelos de veículos, em função da sua sofisticação, é acrescentado maior número de itens, seja de segurança, seja de conforto; porém, os itens de segurança básicos todos os veículos possuem, sendo determinados por lei e normas do COTRAN (Conselho Nacional de Trânsito). Considerando os aspectos de segurança passivos, temos os sistemas de proteção para os ocupantes, em casos de colisão, nos sistemas básicos, que são: • cinto de segurança; • pré-tensionador mecânico. Os modelos mais sofisticados possuem o airbag composto pelos itens já mencionados e outros que são acrescentados, como: • os controles eletrônicos - central microprocessada com sensor interno piezelétrico (figura 2);

Figura 2 - central eletrônica. Há o detalhe do capacitor, que mantém uma certa quantidade de energia para que possa ser usada caso a bateria acabe. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

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• sistemas de bolsas frontal e lateral, que inflam de uma só vez ou em duas etapas (figura 3 e 4);

Figura 3 - sequência de detonação das bolsas. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

Figura 4 - sequência de detonação das bolsas. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

• sensores externos, mesmo sabendo que no interior da central também existem sensores dos tipos piezelétrico e mecânico; eles detectam desaceleração e informam à central o momento ideal do disparo, quando se inflam as bolsas (figura 5).

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Figura 5 – sensor que detecta a desaceleração, podendo ser frontal ou lateral. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

Assim, considera-se que o airbag protege motoristas e passageiros, em caso de choque frontal do veículo com um ângulo de impacto dentro dos 30º, considerando a frente do veículo, conforme figura 6.

Figura 6- mostra o ângulo de impacto para o sistema de airbag frontal. (Fonte alterada pelo autor: http://www.bluemotors.com.br/corpo1.php).

Há veículos que possuem diversos tipos de bolsa, por exemplo: • com uma só bolsa, protege-se apenas o motorista, em caso de colisão frontal (figura 7);

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Figura 7 – bolsa do volante do motorista detonada. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

• com duas bolsas, protegem-se o motorista e o carona que estiver nos bancos da frente do carro, em caso de colisão frontal (figura 8);

Figura 8 – as bolsas do volante e ao lado do passageiro detonadas. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

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• com mais de duas bolsas, pensa-se em proteger também os ocupantes do banco traseiro, em caso de impacto lateral, protegendo, principalmente, a cabeça dos ocupantes (figura 9);

Figura 9 – bolsas que protegem as cabeças dos ocupantes. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

• bolsas nas laterais do veículo que protegem as pernas dos ocupantes, conforme figura 10.

Figura 10- mostra um sistema de airbag cuja função é proteger as pernas dos condutores. Nele vemos, claramente, o dispositivo de disparo, localizado na porta do veículo. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

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As pesquisas indicam que 60% do total de acidentes são de colisões frontais. Em caso de colisões de baixo impacto, os sensores dos sistemas de airbag não atuam, permitindo a atuação dos sistemas de cinto de segurança junto aos pré-tensionadores.

Componentes Os sistemas de airbag são compostos por alguns elementos, listados abaixo. • Centrais de controle eletrônicas microprocessadas (sabendo que as mais antigas eram mecânicas), normalmente, localizadas no habitáculo de sobrevivência, em baixo do console, com conector e cabos de cor específica (amarelo), para que, no processo de manutenção, não seja confundido por outro condutor e não ocorra acionamento acidentalmente (figura 11). Sabendo que: –– no caso de colisão de forte impacto em que haja lançamento brusco da bateia, a central mantém-se alimentada por alguns milissegundos, garantindo o acionamento do sistema; –– deve ser observada a posição da central, caso seja necessária fazer qualquer remoção e, depois, recolocação, pois o seu funcionamento adequado depende da posição correta, para o devido acionamento dos censores; –– o interior da central possui dois sensores, sendo um do tipo mecânico e outro do tipo piezelétrico - ambos informam à central, com segurança, as desacelerações ocorridas no momento do impacto, cabendo à central determinar a estratégia de acionamento a depender da informação dos sensores, pois, caso os sensores estejam colocados de forma errada, o sistema pode não funcionar; –– a central possui também uma memória interna que registra e armazena as falhas ocorridas, as quais poderão ser lidas com equipamento de diagnóstico, podendo gerar laudos da ocorrência; –– uma lâmpada localizada no painel, com símbolo específico do sistema de airbag, é comandada pela central para indicar avaria no sistema; –– no interior da central encontram-se duas memórias: uma do tipo crash memory, que registra os impactos do acidente (permanente), e a outra do tipo fault memory, cuja função é armazenar os defeitos do sistema. Elas podem ser lidas pelos equipamentos de diagnósticos, sendo algumas capazes, até mesmo, de apagar os defeitos registrados.

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• Sensor de desaceleração do tipo mecânico ou piezelétrico (acelerômetro), cuja função é informar à central todo o momento da ocorrência (evento), gerando gráfico que pode ser utilizado por peritos, para esclarecer dúvidas sobre o acidente, através do uso do equipamento de diagnóstico. • Bolsa inflável, normalmente, de nylon e bem dobrada em uma caixa de plástico com partes de menor resistência, para que se rompa ao detonar os dispositivos de enchimentos, inflando, assim, a bolsa, sendo fixada: –– –– –– ––

no volante do veículo (proteção do motorista); no porta-luvas (proteção do passageiro, ao lado do motorista); nas colunas de sustentação (proteção dos ocupantes do banco traseiro); nas laterais e nas partes de trás dos bancos dianteiros (proteção de partes do corpo dos passageiros).

• Dispositivo de enchimento, normalmente, em um invólucro de alumínio, contendo no seu interior um dispositivo de disparo (detonador), ligado à central de controle do airbag, uns compostos químicos propelentes, os quais produzem o gás azoto, responsável pelo enchimento da bolsa, que se mantém cheia somente no momento do impacto, secando em seguida, evitando a asfixia (sufocamento) do condutor.

Princípio de Funcionamento Quando o veículo enfrentar um processo de desaceleração brusco - podendo ser por um processo de colisão frontal, com ângulo de até 30º do centro do veículo -, os sensores do tipo piezelétrico e mecânico (desacelerômetro), localizados no interior da central ou também na frente do veículo, enviam para a central todos os eventos ocorridos, a qual, em função do mapa de acionamento de disparo das bolsas infláveis, contida nas suas memórias internas, faz a estratégia de acionamento, enviando um sinal elétrico aos dispositivos de detonação das bolsas que contêm substância sólida (e química), que, por sua vez, com a presença da tensão elétrica, libera o propelente gás azoto, proporcionando o enchimento da bolsa. Semelhantemente ocorre quando o veículo possui bolsa nas laterais, pois sensores são colocados em locais estratégicos para as devidas estratégias de funcionamento do sistema. É impossível falar de Airbag sem levar em conta os sistemas de pré-tensionadores (figura 11) que retrairão o cinto de segurança em alguns centímetros, quando acionados, lembrando que o seu acionamento é semelhante aos das bolsas do airbag, podendo ser independente, em função da estratégia da central, e

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possui os mesmos sistemas, porém, ao invés de inflar a bolsas, o gás aciona um pistão, que retrai o cinto, fixando o condutor ao banco do veículo, retirando as folgas do cinto de segurança, evitando que os condutores desloquem o tórax em direção ao volante ou ao retrovisor do veículo e, dessa forma, reduzindo o nível do acidente ou a gravidade do mesmo.

Figura 11 – pré-tensionador com o dispositivo de acionamento comandado pela central eletrônica do sistema de Airbag. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199. html).

Física envolvida em colisões de automóveis As leis que podem explicar o movimento de colisão de dois veículos são as leis de Newton, descritas em seguida: • primeira lei de Newton - todo corpo permanece em seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme, conforme figura 12;

Figura 12 – as figuras representam a primeira lei de Newton, sendo que a figura “A” representa a inércia do repouso, e a “B”, a inércia do movimento. (Fonte: http://www.forcesystem.com.br/artigos/index.php/a-primera-lei-de-newton-oprincipio-da-inercia/).

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• segunda lei de Newton - todo corpo em repouso precisa de uma força para se movimentar e adquire velocidade e sentido de acordo com a força que lhe foi aplicada e, para parar, também precisa dessa força (figura 13);

Figura 13 - a figura representa a segunda lei de Newton (ação e reação). (Fonte: http://geocities.ws/saladefisica8/dinamica/segundalei.html).

• terceira lei de Newton - ao se aplicar uma força sobre um corpo, esse receberá a mesma força e direção que lhe foi aplicada, porém, com sentido oposto (figura 14).

Figura 14 – a figura representa a terceira lei de Newton. (Fonte: http://www.flogao.com.br/bycassinha/130939801).

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Normas para lidar com os sistemas de airbag e pré-tensionador. • Por serem equipamentos do tipo explosíveis, devemos manusear com o máximo de cuidado e atenção, evitando que caia ou realize qualquer procedimento de acionamento indesejável, evitando, dessa forma, lesões ou danos. • Para instalação desses tipos de equipamento, deve- se usar o EPI (equipamento de proteção individual), como: luvas, óculos, etc. • Esses equipamentos, após acionados, elevam a temperatura e podem provocar queimadura; por isso, para evitar, deve-se aguardar pelo menos 25 minutos a fim de que possa ser trabalhado com segurança. • Para armazenamento ou estoque a longo período, não devem ser submetidos a temperaturas superiores a 65ºC - é recomendado que a temperatura seja ambiente. • Não se deve armazenar os dispositivos junto com outros elementos químicos explosivos, ou ainda com madeiras e inflamáveis, pois esses são lixos especiais, não se devendo jogá-los em lixo comum, pois contêm substâncias tóxicas. • Nunca se deve usar nenhum tipo de lubrificante nos sistemas de airbag e pré-tensionadores. • Quando for executar qualquer manutenção no sistema, deve-se desligar a bateria e aguardar pelo menos 5 minutos para que se tenha segurança de trabalho. • Quando tiver contato com o produto da explosão, deve-se lavar as mãos com água em abundância.

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Processo de Manutenção • Em caso de disparo dos airbags, devem ser substituídas as bolsas que inflaram, e, caso haja algumas marcas, recomenda-se que seja substituída a central. • Quando a luz de avaria no painel acende (figura 15), ela estará indicando avaria no sistema e deve ser verificado o tipo da mesma, com o uso do equipamento de diagnóstico.

Figura 15 – luz de avaria do sistema de airbag. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

• Em caso de manutenção, ou em outras necessidades nas quais precise retirar o volante, é importante que cinco minutos antes de iniciar o processo, desligue-se o cabo da bateria, pois, a volante (figura 16) possui um dispositivo que interliga a bolsa do airbag, e, se desligado, evita a possibilidade de acionamento indevido que possa provocar acidente.

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Figura 16 – sistema de acoplamento do airbag que interliga a bolsa ao volante. (Fonte: http://www.dashwarninglights.co.uk/1199.html).

• Nos sistemas de segurança nunca se deve fazer arrumadinho, pois isso envolve vida humana.

Resumo Fechamos mais um trabalho, visando a compreensão dos sistemas de airbag, e, por tabela, os pré-tensionadores. Nesse trabalho, vimos: • a função dos equipamentos de segurança e o princípio de funcionamento dos mesmos; • os cuidados que se deve possuir no seu manuseio e armazenamento; • a física que os envolve; • os processos de manutenção e algumas normas pra lidar com esses dispositivos. Assim, concluímos mais um trabalho com informações valiosas no que se refere aos sistemas de airbag.

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Referências Aurélio: Minidicionário da língua portuguesa. Rio de Janeiro: Nova fronteira S.A., 3. ed. 790 p. Fiat do Brasil. S.A. Sistema elétrico II. Brasília. 112p. _______________. Sistema elétrico I. Brasília: SENAI\DN, 2000.176 p. SAMPAIO, José Luiz. CALÇADA, Caio Sérgio. Universo da física 2: Hidrostática, Termologia e Óptica. 2. ed. São Paulo: Atual, 2005.

Referências de Sites Sistemas de refrigeração. Disponível em: www.blogdoprofessorcarlao.blogstop. com/2009_01_01_archiver.html. Acesso em 07/03/2011. Como diagnosticar falhas com o uso do manômetro. Disponível em : www.hackinglife. com.br/mecanica/ar/dica.html. Acesso em 07/03/2011. Ar condicionado veicular. Disponível em: www.jornaloficinabrasil.com.br. Acesso em 07/03/2011.

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Aula 4 - Rede Can Objetivo Obter conhecimento básico dos sistemas de rede lógica utilizados nos automóveis ou sistemas embarcados.

Assuntos Princípios de funcionamento da rede CAN, sua origem e aplicabilidade nos automóveis e em outros sistemas eletroeletrônicos.

Introdução Com o avanço da tecnologia, os veículos estão dotados, cada vez mais, de sistemas de comunicação com redes (interligação de mais de dois computadores) lógicas, das mais diversas, reduzindo o peso e a quantidade de cabos e conectores elétricos, elevando a qualidade e a eficiência nos sistemas elétricos automotores. A figura 1 mostra a noção da quantidade de cabos para que se possa comandar um conjunto de lâmpadas com interruptores, num sistema de ligação convencional; vemos que, quanto maior a distância, maior a quantidade de cabos elétricos para que se possa ter visão do que é um sistema convencional.

Figura 1 - representa uma rede comum para se ligar lâmpadas. Fonte: FIAT, alterada pelo autor.

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Outro exemplo está representado na figura 2, a qual demonstra a simplicidade e a economia de cabos e conectores; quando se usa um sistema para comandar as mesmas lâmpadas, se percebe que a central A se comunica com a central B, com apenas um par de cabos interligando essas centrais.

Figura 2 - representa um sistema elétrico com barramento CAN, com a simplicidade do layout do circuito. Fonte: FIAT, alterada pelo autor.

Uma das redes mais usuais dos sistemas automotores é a rede CAN (Controlle Area Network), desenvolvida pela empresa alemã Robert Bosh, em 1980, a princípio para atender a demanda de caminhões. Atualmente, essa rede está nos automóveis, caminhões, navios, indústrias e equipamentos, seja ela industrial ou médica, e nos mais diversos sistemas. A arquitetura embarcada do sistema da rede CAN está representada na figura 3; nela, as formas centrais estão conectadas ao barramento da rede. Porém, é importante saber que, mesmo nos automóveis, pode existir mais de uma rede, com protocolos diferentes interligadas, trabalhando em conjunto, cada uma fazendo seu papel.

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Figura 3 - modelo demonstrando a arquitetura de ligação dos módulos no barramento em conjunto com outra rede, de protocolo diferente.

Conceito da Rede CAN A rede CAN (Controlle Area Network) é um protocolo de comunicação serial bidirecional sincronizado entre os módulos que a ele são conectados; esse sincronismo é feito a cada mensagem lançada ao barramento (cabos de ligação da rede). Essa rede possui certificado ISSO (International Standard Organization). Esse sistema é vinculado ao conceito em que, num determinado momento, o módulo pode se tornar mestre, tornando-se escravo em outro, o que chamamos de multimaster. Quanto à mensagem enviada, ela é aberta (ouvida por todos os módulos conectados à rede) e enviada para todos os módulos. A esse processo chamamos de multicast (figura 4).

Figura 4 - representa o modo de funcionamento Multicast. Fonte: FIAT, alterada pelo autor.

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Quanto ao protocolo, vale salientar que os módulos verificam o estado do barramento, lembrando que as prioridades de emissão de dados estão ligadas às mensagens, e não aos módulos; dessa forma, os módulos verificam a mensagem de maior prioridade, para que possam enviar as demais. Caso uma mensagem de menor prioridade seja enviada e apareça outra mensagem com maior prioridade, a primeira é cancelada automaticamente, até que acabe a mensagem da segunda. Isso está baseado no conceito CSMA/CD with NDA (Carrie Sense Multiple Access/Collision with Non Destructive Arbitration). Cada bit de transmissão (0 ou 1) possui seu próprio nível de tensão específico: esse é o conceito NRZ (Nor Retum to Zero). Vejam, na figura 5, exemplos de transformações dos dados, para que os computadores possam processá-los. A taxa de transmissão dos dados é de tal forma que, quanto maior o comprimento da rede (tamanho), menor é a taxa de transmissão, ou seja, a taxa de transmissão é inversamente proporcional ao comprimento da rede (barramento).

Glossário Bit (Binaty Digit) é um impulso elétrico, representado por 0 ou 1. Esse zero é o zero volt, enquanto que o 1 consideramos qualquer valor maior que zero. Exemplo: 1,2,3,... 10V, e assim sucessivamente. O conjunto de 8 Bit’s equivale a um Byte.

Na figura 5, podemos ver também os processos de transformações de voz para dados, vídeos, e assim por diante. Depois desses dados tratados, eles podem ser transmitidos para outro computador e até enviados pela ethernet, até porque hoje já existem carros sendo atualizados pela grande rede de computadores ethernet: a esse processo chamamos de digitalização dos dados ou transformação dos mesmos em linguagem de máquina (baixo nível).

As máquinas microprocessadas ou computadores só entendem esses códigos. Taxa de transmissão é a quantidade de informações colocadas no barramento ao longo do tempo. Exemplo: 125bps, ou seja, cento e vinte e cinco bit’s por segundo. Figura 5 - representa a forma em que o sistema converte as fontes de informações em representação binária, 0 e 1 (digitalização). Fonte: FIAT, alterada pelo autor.

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Body Computer É um componente dotado de um microcontrolador, cuja função é controlar todo o sistema eletroeletrônico do veículo (pisca, faróis, iluminação externa e interna, alarmes centrais de travamento de porta, acionamento de vidros, etc.), normalmente localizado embaixo do console (painel) do veículo, no habitáculo de sobrevivência; nele concentra-se: • bancos de dados; • códigos de programações; • toda informação vinculada à DATA BASE; • os processos de encontro, equalização e convergência das redes de velocidades e protocolos diferentes (veja na figura 6).

Figura 6 - mostra o body computer no centro, e, de um lado, o quadro de instrumento, e, do outro, a central de controle do motor. Fonte: Apostila FIAT.

NÓ É o nome dado às centrais adicionadas à rede CAN, conforme figura 7, conectadas ao barramento da rede. Exemplos:

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Figura 7 - mostrando os nós que são interligados ao body computer. Fonte alterada pelo autor: Apostila FIAT.

• NÓ do quadro de instrumento (painel) (NQS) - o quadro de instrumento é uma central que está ligada à rede CAN; • NÓ do body computer (NBC) - é uma central que está ligada à rede e é responsável pelo controle da mesma; • NÓ da direção elétrica (NDE) - responsável pela central da direção elétrica; • NÓ do controle do motor (MCM) - responsável pela central que controla o motor (injeção e ignição eletrônica); • NÓ do Airbag (N AIRBAG) - responsável pelo sistema de Airbag; • NÓ do NABS – responsável pela central que controla o sistema de freios ABS, e outras centrais do sistema eletroeletrônico, cada uma com sua função, chamadas de NÓ.

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Linha CAN A rede pode ser constituída por um, dois, três ou até quatro cabos, porém, a mais comum é aquela constituída por dois cabos, que chamamos de CAN-A e CAN-B, responsáveis pelo tráfego das informações vinculadas à rede. O fato de usar dois cabos oferece ao sistema maior confiabilidade e segurança no tráfego das informações e imunidade aos ruídos elétricos e eletromagnéticos. A informação que é enviada ao barramento CAN-A é o mesma no barramento CAN-B, porém, com inversão de polaridade, o que pode ser visto na figura 8, com o uso do equipamento denominado osciloscópio.

Figura 8 - mostra a forma dos dados trafegarem na rede CAN, sendo um sinal espelhando o outro, porém, de forma invertida. Fonte alterada pelo autor: Apostila FIAT.

Os sistemas automotivos seguem critérios baseados na SEA (Society of Automotive Engineers); os protocolos de comunicação, os sistemas elétricos e tudo que envolve automóveis e redes também estão dentro dos mesmos critérios, os quais se classificam quanto à taxa de transmissão de dados, da seguinte forma: • classe A: protocolo com taxa de transmissão de dados de até 10Kbps (quilobites por segundo), normalmente, conectada aos itens de conforto de um veículo; • classe B: protocolo com taxa de transmissão de dados de 10Kbps a 125Kbps, normalmente, conectada aos itens de entretenimento de um veículo, podendo ser interligada à rede até 32 nós, e barramento de, no máximo, 40 metros de comprimento, recebendo o nome de CAN 2.0; • classe C: protocolo com taxa de transmissão de dados de 125Kbps a 1Mbps, normalmente, conectada aos itens de controle de sistemas de segurança de um veículo (ABS, direção elétrica, Airbag, etc.), podendo ser interligada à rede até 32 nós, e barramento de, no máximo, 40 metros, recebendo o nome de CAN 2.0.

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Normas As normas estão relacionadas com as classes das redes e suas aplicações, das quais citamos: –– SAEJ1939: utilizada em automóveis; –– DIN 9684 – JBS: utilizada em máquinas agrícolas; –– NMEA 2000: baseada no protocolo CAN 2.0B, utilizada em navios e aeronaves; –– ISSO 11783: baseada no protocolo CAN 2.0B, utilizada em máquinas agrícolas.

Resumo Nesta aula, falamos dos sistemas de rede de computadores nos sistemas automotivos, e conseguimos entender os princípios de funcionamento, as aplicações, as definições, as vantagens e desvantagens, os protocolos de comunicação, as taxas de transmissão de dados em função das aplicações e, por fim, as normas da SEA, concluindo mais um trabalho, bem ilustrado, de construção do conhecimento, no tocante aos sistemas de rede veicular, especialmente, a rede CAN.

Referências Bibliográficas Fiat do Brasil – S.A. Sistema elétrico III; Módulo II; Sistema de condicionamento de ar. Brasília: SENAI\DN, 2000. 96p. Fiat do Brasil – S.A. Sistema Venice, dispositivo eletroeletrônico Novo Pálio. Minas Gerais: ?, 2001.111p. Guimarães, Alexandre. Eletrônica Embarcada Automotiva. 1º ed. São Paulo: Erica, 2007. 326p. Aurélio: minidicionário da língua portuguesa. Rio de Janeiro: Novas fronteiras S.A. 3ª ed. 790p. José Luiz Sampaio e Caio Sérgio Calçada. Universo da física 2: Hidrostática, Termologia e Óptica. 2ª ed. São Paulo: Atual, 2005. Fiat do Brasil – SA. Sistema elétrico I. Brasília: SENAI\DN, 2000. 176p.

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Aula 5 - Tópicos de Diagnóstico Objetivos Obter conhecimento nos processos de manutenção dos sistemas de ar condicionado automotivos, sistemas de freios ABS, sistemas de air bag e sistemas de rede CAN.

Assuntos –– Trabalhar o conhecimento adquirido nas aulas anteriores com o auxílio de ferramentas de diagnóstico para solucionar os mais diversos problemas nos componentes descritos em aulas passadas.

Introdução Por fim, abordaremos, nessa aula, os principais problemas e diagnósticos do sistema de ar condicionado, freios ABS, AIR BAG e rede CAN. Mostraremos como interpretar as leituras das diversas ferramentas para diagnóstico e manutenção automotiva.

Sistemas de Ar Condicionado Os sistemas de ar condicionado automotivos, assim como qualquer outro sistema, podem apresentar problema de funcionalidade e cabe ao técnico diagnosticar e corrigir. Nos sistemas de refrigeração automotivos, vários problemas podem acontecer desde um furo nas tubulações aos orings (anel de vedação), compressor, sensores e atuadores ou qualquer outro componente do sistema. Quando há um vazamento do fluido refrigerante, através de furos ou oring danificado, o sistema paralisa, mas não por causa do vazamento, mas sim, pelos sensores de pressão que atuarão em baixa ou alta pressão, desligando o magnético e consequentemente, o compressor, protegendo o sistema. Assim, a solução, em caso de vazamento, é substituir a tubulação furada ou os orings danificados, claro que se deve repor o fluido refrigerante perdido, usando os procedimentos e equipamentos adequados. Esse defeito é percebido pelo baixo rendimento ou por não funcionar o sistema de ar, reclamado pelo proprietário.

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Abaixo estão algumas soluções de possíveis defeitos no sistema de ar condicionado. • O proprietário liga o ar condicionado, porém o compressor não funciona. –– Fusível queimado. Substitua e verifique o que pode ter provocado a queima do mesmo e corrija-o; –– Há tensão elétrica na embreagem do compressor, porém ele não funciona. A embreagem pode estar com defeito, e deve ser substituída; –– A embreagem funciona, mas não desacopla o compressor. A embreagem pode estar presa e também deve ser substituída; –– Caso haja mancha de vazamento de óleo em torno do eixo do compressor, o seu selo de vedação deve ser substituído; –– Quando se usam os procedimentos e equipamentos corretos para as devidas manutenções em sistemas de ar condicionado veicular, eles nos guiarão para um diagnóstico mais preciso. Assim, quando se tem nos manômetros indicações de pressão baixa, essa perda se deve ao compressor com defeito, perda de lubrificante do mesmo deve-se a vazamento, bloqueio no sistema impedindo que o refrigerante e o óleo circulem, ou lubrificante errado; OBS: Deve-se, sempre, estar bem atento ao tipo de refrigerante do seu sistema, para que não trabalhe de maneira equivocada, pois os refrigerantes não são intercambiáveis; ou seja, o sistema que usa o refrigerante R-134a deve usar óleo lubrificante específico para esse refrigerante e os que usam o refrigerante R-12 devem usar o lubrificante específico para esse refrigerante. Portanto, o sistema que usa o refrigerante R134a não deve ser substituído por R-12 ou qualquer outro. Abaixo estão algumas soluções de possíveis defeitos no sistema de ar condicionado. • Vazamento do fluido refrigerante: –– No sistema de ar condicionado há vários fatores que influenciam no vazamento do fluido refrigerante, são dois os mais relevantes: 1. Vazamentos nas tubulações do sistema através de infiltrações nos poros que permitem a entrada de elementos externos no ar condicionado;

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2. Por fim, havendo desgaste nos selos de vedação, ocorrem vazamentos que implicarão em efeitos adversos no sistema; –– Para visualizar esses vazamentos, use técnicas como a adição de um corante especial no sistema; –– Um detector de vazamento eletrônico; –– Água com sabão; • Baixo desempenho de refrigeração (a troca de calor não está eficiente): –– Poderá ser a carga do refrigerante baixa, para isso é necessária a medição das linhas de pressão (alta e baixa). Mas, como saber se a carga do refrigerante está alta ou baixa? –– Medir a pressão do sistema com o motor desligado e verificar no manômetro de baixa pressão se a temperatura está próxima de 80ºC, a pressão está próxima de 56 psi’s ou pouco superior, então a carga está coerente com o sistema; porém, se estiver inferior, há necessidade de refrigerante (LOW); –– Se a temperatura estiver entre 90ºC, e a pressão entre 70 psi’s ou um pouco superior, é porque a carga está coerente com o sistema; porém, se estiver inferior, é porque há necessidade de refrigerante (o indicador LOW); –– A quantidade de refrigerante correta é aquela indicada pelo manual do fabricante. Devemos sempre consultá-lo. Com os manômetros podemos chegar a uma conclusão; • O ar condicionado funciona, mas está intermitente: –– Esse tipo de defeito poderá ser causado por umidade no sistema, que proporciona a formação de gelo na tubulação e bloqueia a passagem do fluido refrigerante. Para retirar a umidade, utilize a bomba de vácuo. É importante, para que o vácuo seja eficiente, que a bomba funcione pelo menos 30 a 40 minutos e mantenha o vácuo alto entre 29 polegadas por centímetro quadrado; –– O ar contamina o sistema, porém os equipamentos específicos podem reciclá-lo, succionando o refrigerante e fazendo-o passar por um filtro e depois, reinserindo-o no sistema. Para uns tipos de equipamentos, esse processo é feito de forma manual e em outros automaticamente; –– Problemas elétricos também podem causar defeitos intermitentes.

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Como o pressostato de três níveis ou outro sistema substituto que desativa o compressor. A correção é a substituição; Embreagem eletromagnética com defeito também impede que o compressor funcione, assim, a solução é substituí-la. Devem-se observar os valores de tensão elétrica, pois se estiverem baixos podem promover um falso diagnóstico, culpando a embreagem indevidamente; Pode apresentar uma intermitência na chave que liga e desliga o sistema no painel frontal, dentro do veículo; Se o relé que aciona a embreagem estiver com os contatos oxidados ou a bobina parcialmente queimada, poderá provocar defeito intermitente; Havendo defeito no sensor de temperatura do eletroventilador do evaporador ou do condensador poderá fazer o sistema parar ou funcionar com intermitência.

• Mau cheiro (odor) no sistema de ar condicionado: –– O mau cheiro pode ser provocado por entupimento na caixa do evaporador, que contribui para a formação de colônias (desenvolvimento de microorganismos), podendo provocar doenças. A solução é a limpeza e a desobstrução; –– Alguns tipos de fluido refrigerante, quando vazam, possuem um odor ruim. A solução é verificar e corrigir o vazamento; –– O filtro antipólen deve ser substituído constantemente, pois ele poderá evitar que o mau cheiro circule no interior do veículo. Enfim, esses tópicos nos ajudarão a compreender o sistema de ar condicionado automotivo e possíveis soluções para seus defeitos. Assim podemos prosseguir com os próximos tópicos.

Sistemas de Freios ABS O tópico que abordaremos agora é o sistema de freio ABS que está conectado ao sistema elétrico do veículo, sendo composto por uma central hidráulica, acoplada à unidade normal do freio e um módulo eletroeletrônico (micro processado) que o gerencia. Assim, se o sistema eletroeletrônico paralisar, o freio funcionará como o sistema comum; ou seja, o veículo não fica sem freios.

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Abaixo estão algumas soluções de possíveis defeitos no sistema de freio ABS: • Quando a luz ABS acende no painel, está indicando alguma anomalia. Deve-se conduzir o veículo à concessionária mais próxima e, por meio de equipamento de diagnóstico, ler os parâmetros ou código, para se chegar a um diagnóstico seguro; • Alguns sistemas de diagnóstico indicam as falhas por meios de códigos de falhas. Esses códigos vão corresponder a uma possível falha, assim, atenção nesse momento. Esses equipamentos são conectados a um equipamento de diagnóstico. Nele, cada pino corresponde à interligação de um solenoide, motor ou sensor do sistema, podendo medir a tensão ou resistência elétrica do mesmo. Como cada sistema possui seu próprio código, requer maior perícia do técnico; • Outros sistemas de diagnósticos possuem informações mais precisas, pois não é mais em forma de códigos e sim por parâmetros, e esses parâmetros nos indicarão o provável diagnóstico. Esses equipamentos são utilizados atualmente; • Claro que para qualquer manutenção em um sistema elétrico, faz-se necessária a documentação técnica do equipamento, pois com ele torna-se possível entender o funcionamento e chegar às causas da anomalia no sistema; • Os sistemas de freios ABS também estão conectados a uma rede de dados (CAN) e as leituras se dão por meios de equipamentos que leem todos os demais módulos, tais como a central de injeção e ignição eletrônica, central de Air bag, central do sistema elétrico e central de entretenimento, dentre outras. O diagnóstico é feito através de um único equipamento. Para compreender as informações contidas nos equipamentos de diagnósticos, faz-se necessária a compreensão funcional do sistema para obter um diagnóstico preciso. O termo “passar o computador” não deve ser usado por técnico, pois não passamos o computador pelo sistema de freios ABS ou qualquer outro sistema para revelar o defeito, pois o procedimento é conectar o equipamento de diagnóstico à tomada de diagnóstico do veículo, que mostrará os parâmetros, e com base nos mesmos chegar a uma conclusão da possível anomalia.

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Com base nessas informações, continuaremos o trabalho com os tópicos de diagnósticos.

Sistemas de AIR BAG Sistema de Air Bag é um sistema de proteção ativa do veículo e está dividido em três partes: • Módulo (central) do air bag, de onde sai o conector de diagnóstico; • Sensores de impactos que enviarão as informações à central air bag; • Bolsas de expansão, que inflam protegendo o condutor. Há sistemas que possuem air bag no lado do passageiro e para alguns deles, há uma chave que pode ser ligada e desligada de acordo com a ocupação no banco do passageiro, que, através de um dispositivo, só permite o acionamento do air bag se o peso estiver acima de xg sobre esse banco. Isso é uma medida de segurança para que não seja acionada desnecessariamente e provoque danos ao motorista. • Quando a luz do sistema de air bag acende, localizado no painel frontal, está indicando que uma avaria aconteceu no sistema e se deve conduzir o veículo a uma concessionária para que possa ser analisada a tal avaria que pode ser desde um simples conector com defeito até uma central completa. • Os conectores do sistema de air bag possuem uma cor específica (amarela) para que não seja confundido com outros conectores, pois uma conexão errada pode ocasionar um acionamento indevido, causando acidente. • Quando o sistema de diagnóstico, através dos parâmetros, indicar qualquer anomalia, não é aconselhável usar o multímetro para verificar a anomalia, pois a tensão elétrica do multímetro, na função ohmímetro, pode acionar a bolsa indevidamente e causar acidente; • Quando for realizar qualquer manutenção no sistema de AIR BAG, a bateria do carro deve ser desligada no mínimo 10 (dez) minutos antes, para que seja dado tempo necessário para a descarga do capacitor interno na central de air bag e assim se possa trabalhar sem risco de acidente;

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• No caso de acionamento da central de air bag, acionada corretamente em acidente, no processo de manutenção, recomenda-se que seja substituído todo o sistema da central, as bolsas e os pretencionadores. Mais uma etapa foi vencida. Trabalhando o sistema de air bag com os tópicos a seguir, entraremos num outro contexto, dando continuidade a esse trabalho.

Rede CAN É a rede de comunicação de pequenas áreas que equipa os veículos com a função de reduzir as falhas nos sistemas elétricos, reduzindo a quantidade de fios e conectores elétricos e consequentemente, reduzir o peso no interior do veículo, porém como todo sistema está passível de defeitos. Confuso. Reescrever. O sistema de rede também pode apresentar defeitos, dentre os quais podemos citar: • Como a rede é constituída por um par de cabos e o sinal de um é espelhado no outro, quando um dos cabos se rompe, o sinal continua trafegando no cabo que estiver intacto; • Se houver um curto-circuito entre os cabos da rede, o sinal continua a trafegar; • Se houver um curto-circuito entre um dos cabos da rede com a massa, o sinal continua a trafegar no cabo que estiver perfeito; • O sinal só deixa de trafegar se houver um curto-circuito nos dois cabos com a massa ou nos dois cabos com o positivo; • As falhas eletrônicas podem fazer o sinal deixar de funcionar, isso no caso de conflitos das informações, porém nesses casos o próprio sistema possui suas formas de corrigi-las e o equipamento de diagnóstico poderá ajudar a diagnosticar e identificar o nó que estiver provocando o conflito; • A falha mais comum na rede CAN é a má conexão ou desacoplamento do conector, desativando uma parte do sistema elétrico e a rede; • Se a tensão da bateria estiver descarregada, também poderá provocar falha na rede e no sistema elétrico do veículo;

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• Caso um módulo deixe de funcionar, poderá ser por perda de configuração, o que requer conhecimento específico para restabelecer; • Uma das características da rede CAN é que o sistema emite um sinal de OK quando recebe ou envia um sinal; porém se houver um ruído e esse for entendido como Ok, poderá derrubar toda a rede e o veículo deixar de funcionar; • Assim como os demais sistemas eletroeletrônicos do veículo, o sistema de rede também envia um sinal de avaria para o quadro de instrumento, indicando que deverá conduzir o veículo a uma concessionária mais próxima para a correção; • Uma forma de diagnosticar uma falha no barramento de comunicação é o uso de equipamento apropriado, confirmado com o uso de um multímetro na função voltímetro e medir a tensão elétrica. Depois confirmar se o módulo está bem aterrado (conectado com a carcaça do veículo). Após verificar a linha de dado, se tudo estiver dentro das especificações, posso acusar o tal módulo e recomendar a substituição; Fechamos mais uma etapa com algumas informações sobre o sistema de rede CAN e encerramos, entendendo que esse material possa ajudar para uma melhor compreensão dos sistemas de rede CAN. Sugiro que pesquise em livros e na internet sobre esse e outros assuntos e os leve para a sala para que possamos trocar ideias e nos enriquecermos com esse conhecimento.

Resumo Nessa aula, cujo tema foi tópicos de diagnóstico, os assuntos tratados foram: • Com o sistema de ar condicionado automotivo, buscamos alguns procedimentos de manutenção e falhas mais comuns; • No sistema de freios ABS, trabalhamos conceitos e falamos um pouco sobre os procedimentos de manutenção, as falhas, o uso de equipamentos como ferramenta para diagnóstico; • Já no sistema de AIR BAG, pudemos entender o quanto ele é delicado para se trabalhar, a ponto de ter que desligar a bateria um tempo antes

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de qualquer trabalho que venha a se realizar, bem como a cor dos conectores e outros fatores; • O sistema de rede CAN, criado no sistema automotivo para reduzir problemas elétricos e menos peso no veículo, também não está imune de defeitos. Fecho esse trabalho com muito orgulho de poder ajudar com tais informações. Devemos lembrar que estudar nunca é demais e nunca devemos parar, pois quando paramos morremos.

Referências Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico III; módulo II; sistema de Condicionamento de ar. Brasília, SENAI\DN, 2000,96p Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico II; Brasília, 112p Aurélio. Minidicionário da Língua Portuguesa. 3ª Ed. Rio de Janeiro: Nova Fronteira SA, 790p. José Luiz Sampaio e Caio Sérgio Calçada, Universo da física 2: Hidrostática; Termologia e Óptica. 2ª Ed. São Paulo: Atual, 2005. Fiat do Brasil - SA, Sistema elétrico I; Brasília, SENAI\DN, 2000, 176p.

Referências de Sites www.blogdoprofessorcarlao.blogstop.com/2009_01_01_archiver.html, refrigeração, 07/03/2011.

Sistemas

www.hackinglife.com.br/mecanica/ar/dica.html, Como diagnosticar falhas com o uso do manômetro, 07/03/2011. www.jornaloficinabrasil.com.br, Sistema de ar condicionado veicular.

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