A influência da temperatura na vida útil de um sistema de transmissão automática

Nesta matéria, iremos conhecer um pouco mais sobre o fluido de transmissão automática, mais conhecido como ATF, que desempenha um papel vital no funcionamento deste dispositivo, e entender como executar uma manutenção adequada em uma transmissão, dando mais atenção a este item. 

A tendência mais recente da tecnologia das transmissões automáticas é a redução de tamanho delas, e as companhias automobilísticas estão agora tentando desenvolver unidades automáticas que não necessitam de troca do fluido ATF. Assim sendo, as condições de utilização e requisitos de qualidade estão se tornando mais severos. 

As funções do ATF e seus requisitos estão descritos a seguir: 

FUNÇÕES DO ATF

• Transmissão de força no conversor de torque, do motor para as rodas;

• Lubrificação dos componentes internos da transmissão;

• Limpeza dos componentes internos da transmissão; 

• Geração de força para aplicação das embreagens e freios; 

• Geração de movimento para as válvulas no corpo de válvulas; 

• Vedação interna dos elementos da transmissão;

• Remoção do calor gerado pelo trabalho de seus componentes, especialmente pelo conversor de torque. 

REQUISITOS PARA O ATF

a) Coeficiente de atrito correto 

A embreagem multidiscos atuada hidraulicamente é um item interno da transmissão, e o ATF é usado quando de sua aplicação ou desaplicação. Desde que o ATF contém substâncias que geram atrito, ele também contribui para prolongar a vida útil dos discos revestidos da embreagem da transmissão automática. Assim sendo, uma atenção especial é dada às características de atrito nos testes de certificação de qualidade do ATF. 

É necessário que as características de atrito do ATF devam ser contrabalançadas com a devida oleosidade. Também, os coeficientes de atrito estático e dinâmico deverão estar corretamente balanceados entre si. Por exemplo, se o coeficiente de atrito dinâmico for muito pequeno, haverá tendência de ocorrer patinação quando a embreagem for aplicada e isto causará um tempo de mudança mais longo. Se o coeficiente de atrito estático for muito grande, uma mudança drástica de torque poderá ocorrer no final da seqüência de aplicação da embreagem produzindo um choque na mudança (tranco), fazendo com que o motorista sinta uma sensação extremamente desagradável durante as mudanças. Conforme mencionado acima, o ATF executa um papel importante na operação da transmissão automática. Ele ainda afeta diretamente o material de atrito dos discos de embreagem. 

Perceba, portanto, que um cuidado especial deve ser tomado quando você selecionar um ATF para uso em um câmbio automático. Não é somente o custo do litro de ATF que tem ser levado em conta na hora da reposição, mas também os efeitos adversos que um fluido mais barato e não recomendado poderá causar se for utilizado sem critério. Por isso se recomenda utilizar o fluido ATF recomendado pelo fabricante do veículo ou da transmissão, que fez os devidos testes e sabe destes efeitos muito bem. 

b) Não possuir tendência de produzir bolhas ou espuma (antiespumante). Se houver produção de bolhas ou espuma no ATF, a sucção da bomba de óleo será reduzida e também haverá uma diminuição na pressão do sistema devido à intrusão de ar no fluido. Quando ocorre deterioração das condições de trabalho do circuito hidráulico, a aplicação e desaplicação das cintas e embreagens da transmissão não ocorrem suavemente e haverá patinação das embreagens. Quando a viscosidade do ATF é alta, poderá haver a ocorrência de bolhas. Para evitar este efeito adverso, um ATF com menor índice de viscosidade é utilizado nas transmissões automáticas.

 c) Fluidez excelente a baixas temperaturas Se a viscosidade do ATF for alta a baixas temperaturas, o desempenho do circuito hidráulico será muito baixo. Em particular, se o desempenho da bomba de óleo diminui, a pressão hidráulica gerada por ela irá diminuir também nas válvulas de controle, causando patinação das embreagens, queimando as mesmas. Por isso se exige que a viscosidade do ATF não aumente mesmo a baixas temperaturas. 

d) Poucas alterações no índice de viscosidade A viscosidade do ATF deverá se alterar muito pouco entre a mais baixa e a mais alta temperatura. Quer dizer, é necessário que se use o ATF possuindo um alto índice de viscosidade (e não uma alta viscosidade) – Quanto maior o índice de viscosidade, menores as mudanças de viscosidade em função da temperatura. A viscosidade do ATF deverá ser baixa a baixas temperaturas conforme mencionado antes, e também não poderá variar significativamente quando a temperatura aumenta. De outro modo, um efeito adverso será sentido na lubrificação das diversas peças internas da transmissão. 

e) Não possuir tendência de produzir borra. Desde que o ATF é aquecido a altas temperaturas durante sua operação, é necessário que seja minimizada a produção de borra. Se houver depósitos de borra nas embreagens multidiscos de uma transmissão automática, haverá tendência à patinação das embreagens e cintas. Também, a borra no corpo das válvulas de controle causará mau funcionamento do sistema inteiro. Para prevenir este tipo de problema, é necessário se utilizar ATFs que possuam em sua formulação um aditivo que elimine a formação de borra. 

f) Não atacar os materiais de vedação Uma grande variedade de materiais de vedação é utilizada numa transmissão automática. Se estes materiais de borracha endurecerem, deformarem ou encolherem, haverá problemas de funcionamento na transmissão. Por exemplo, se um anel de borracha no conjunto do pistão de uma embreagem estiver danificado, será impossível andar com o veículo. Se qualquer outra peça de vedação estiver estragada, o ATF poderá vazar. Para prevenir tais problemas, é necessário que o ATF não ataque os materiais de vedação feitos de borracha. 

PADRÕES INDUSTRIAIS PARA O ATF

Na indústria automobilística existem dois padrões representativos para o ATF. Aquele especificado pela General Motors e o especificado pela FORD. O ATF utilizado nos veículos GM é chamado DEXRON, e os utilizados em veículos FORD são chamados TIPO F ou MERCON. Muitos tipos de ATF oferecidos pelos fabricantes de lubrificantes são produtos que foram aprovados pela GM ou pela FORD. Nos anos mais recentes, contudo, cada fabricante de automóveis está se voltando para a utilização de seu próprio ATF ao invés de utilizarem ATFs aprovados por estas duas montadoras.

A tabela 1 mostra o progresso no desenvolvimento do ATF pela GM e pela FORD apenas como referência. Ano GM FORD 1949 tipo A 1957 Tipo A, sufixo A 1959 M2C33A/B 1961 M2C33C/D 1967 DEXRON M2C33E/F 1972 DEXRON 1973 DEXRON II M2C33 G 1975 M2C138CJ 1988 DEXRON III.

Também, como referência, as características de atrito dos ATFs da GM e FORD são comparadas abaixo, no gráfico 2. 

TENDÊNCIAS RECENTES

Veículos equipados com transmissão automática estão ganhando cada vez mais popularidade no mercado. Em particular, avanços recentes na eletrônica possibilitaram incorporar mais circuitos eletrônicos de controle de mudanças nos veículos automáticos. Desde que o tamanho dos câmbios automáticos está se tornando cada vez menor, a quantidade de ATF utilizado para sua operação é menor, resultando em pronto aumento de sua temperatura.

Também, para a implementação do controle eletrônico, a variação na viscosidade e características de atrito do ATF devem ser minimizadas. 

Diferenças na lubrificação entre óleo de motor e óleo para transmissões automáticas 

Óleo de motor: No motor, o cárter de óleo é utilizado para armazenar óleo utilizado pelo mesmo. O óleo é sugado pela bomba de óleo, e partículas sólidas (partículas abrasivas) contidas nele são retidas pelo peneira do pescador que faz parte do circuito de lubrificação. Adicionalmente, após o óleo ser pressurizado pela bomba de óleo, ele é filtrado através do elemento filtrante e então distribuído a cada peça móvel para lubrificação. Se o elemento filtrante entupir (por não ter sido substituído há muito tempo), uma válvula de desvio garante a lubrificação do sistema diretamente às peças móveis, ainda que sem filtrar. 

ATF

Na transmissão automática, o ATF armazenado no cárter de óleo é filtrado através do filtro da mesma maneira que o óleo do motor. Note, contudo, que este filtro é diferente em princípio daquele utilizado no motor. O filtro utilizado na transmissão automática consiste de um elemento de tela muito fina ou feltro. Desde que ele está habilitado a filtrar partículas muito pequenas e pó, com alta eficiência, é muito mais propenso a ficar obstruído. Se o filtro entupir, se torna impossível sugar o fluido ATF pela bomba desde que uma válvula de desvio, que existe no motor, não existe no câmbio automático. Assim sendo, a obstrução do filtro fará com que a pressão do sistema diminua. Também, neste caso, as embreagens multidiscos e as cintas patinarão, causando um efeito adverso na operação da transmissão. No motor, se ocorrer uma lubrificação anormal, o interruptor de pressão de óleo do motor detectará esta condição e acende a lâmpada indicadora de baixa pressão de óleo no painel, alertando o motorista. Em contraste, mesmo se ocorrer uma lubrificação anormal na transmissão automática, este tipo de aviso não é dado ao motorista. Uma vez que o filtro da transmissão fique obstruído, ele não poderá ser recuperado com a simples troca do ATF. 

Causas de obstrução na transmissão automática: Diferente do motor, a transmissão automática utiliza força de atrito para transmissão de potência. Assim sendo, a embreagem multidiscos realiza a mudança de marchas, e a cinta de freio trava as engrenagens do conjunto. Materiais de atrito são utilizados nestes componentes. É normal que partículas (pó de disco ou da cinta) provenientes destes materiais sejam produzidas durante o trabalho deles. Também, desde que o contato destes materiais é realizado com discos ou tambor de metal, pó metálico também é liberado durante o trabalho. Quer dizer, estas partículas ficam em suspensão no ATF que circula pelo câmbio. Para a remoção deste pó metálico (pó gerado pelo desgaste), a transmissão automática é equipada com um ou vários ímãs que coletam este material.  

CARACTERÍSTICAS DE ATRITO DO ATF

Na transmissão automática, a embreagem multidiscos úmida é utilizada para conectar/ desconectar o torque proveniente do motor. O ATF fornece lubrificação e arrefecimento para as embreagens. E a característica de atrito do ATF tem efeito considerável no desempenho das mudanças de marcha no momento da aplicação das marchas e durabilidade das peças. Analisemos como a embreagem multidiscos opera: 

Quando a pressão do ATF é exercida no pistão, dentro da carcaça da embreagem, o pistão se move para a frente. Assim, a pressão da embreagem é usada para aplicar o disco revestido no disco de metal. Em geral, onde se tem quatro discos revestidos, tem-se também cinco discos metálicos (placas). À medida que se aumenta o numero de discos que compõem uma embreagem, uma força maior é obtida e transmitida. No caso em que os discos revestidos estejam do lado motriz, a placa metálica ou disco estará do lado movido. A força é assim transmitida pelo caminho a seguir: Disco de embreagem → placa metálica → carcaça da embreagem → engrenagem. Na transmissão de força, uma força de atrito é produzida entre a superfície do disco de embreagem (material de fricção) e a superfície do disco metálico. Sob esta condição, o ATF executa um papel importante na operação. O ATF age como meio de prolongar a durabilidade das peças e reduzir o choque nas mudanças de marchas. É altamente desejável numa transmissão automática que a aplicação da embreagem seja realizada no menor tempo possível. Em geral, um tempo de 0,5 segundo é recomendado como tempo de duração da mudança. Se ele se tornar maior do que 1 segundo, a embreagem patinará, causando um efeito danoso aos discos. Mesmo se um ATF de alta qualidade, compatível com a transmissão, for utilizado, a deformação do disco revestido ou do disco metálico diminuirá a força de atrito, pela diminuição da superfície de trabalho. Neste caso poderá ocorrer patinação da embreagem. Por ocasião da reforma, se torna necessário verificar os discos e placas metálicas cuidadosamente. Se em dúvida, substitua as peças afetadas sempre que possível. Conforme pode ser depreendido  acima, é necessário que os discos revestidos e as cintas sejam imersos em ATF por ocasião da montagem. 

MANUTENÇÃO DO ATF

Possíveis causas da deterioração do ATF: Listadas abaixo estão as três maiores possíveis causas da deterioração do ATF: 

a) Um aumento na temperatura do fluido devido a superaquecimento do motor ou uso severo da transmissão; 

b) Patinação dos conjuntos de embreagens multidiscos da transmissão automática; 

c) Degradação do ATF devido à utilização prolongada sem troca. 

A deterioração do ATF (falha na transmissão automática) pode ocorrer devido a estas possíveis causas em muitos casos. Danos na embreagem por ela mesma muitas vezes são causados por um problema esporádico. É amplamente conhecido que as características de atrito do ATF são degradadas significativamente pelo aumento de sua temperatura. Se o veículo funciona em regime de tráfego intenso no anda-e-para da cidade e congestionamentos por um longo tempo ou em um circuito de corridas, a temperatura do ATF aumenta consideravelmente. No caso de um congestionamento pesado de tráfego, a temperatura do ATF pode aumentar para mais de 120º C, promovendo sua oxidação. Quando o ATF é assim oxidado, depósitos de borra ou goma são gerados e aderem aos discos e cintas, causando patinação. É muito difícil determinar a freqüência com que o ATF deve ser substituído (pela distância percorrida). Desta maneira, ele deve ser verificado quanto à oxidação (deterioração) freqüentemente. Nesta verificação, pode-se julgar sua coloração. Ou, para manter o ATF em boas condições, substitui-lo periodicamente. É muito difícil de entender como alguns fabricantes de transmissões automáticas dizem que suas unidades não necessitam de substituição do ATF. 

Em termos de características de atrito do ATF, sempre será uma boa estratégia substitui-lo periodicamente. 

Circuito de arrefecimento do ATF: O ATF é alimentado desde a saída da bomba até o conversor de torque, que é utilizado como importante meio de transmissão de potência. Desde que o trabalho do conversor de torque gera muito calor por atrito, a temperatura do ATF aumenta inevitavelmente. Assim, é necessário fazer com que saia do conversor de torque para ser arrefecido. Normalmente, o ATF é forçado para fora do conversor através de uma tubulação metálica até o radiador do ATF, que pode ou não ser construído junto com o radiador de arrefecimento do motor. Após o fluido ter sua temperatura reduzida, ele volta a circular pela linha de retorno até a transmissão para cumprir sua missão de lubrificação nas peças internas. Conforme pode ser aprendido  acima, a limpeza das linhas de arrefecimento e do radiador é um dos itens principais na manutenção do ATF. 

Durabilidade (vida útil) do ATF: Conforme mencionado antes, o ATF desempenha um papel chave na transmissão automática. Não é exagero afirmar que a maior prioridade a ser dada na manutenção do câmbio automático é a preocupação com o ATF. Os pontos a seguir descrevem bem como lidar com a manutenção do ATF de maneira correta. 

Mudança na coloração do ATF: Para se julgar se o ATF está ou não está bom, é uma prática comum verificar sua coloração. Muitos tipos de ATFs utilizados hoje em dia possuem cor vermelha transparente, e assim é fácil distinguir o ATF de outros lubrificantes do veículo. Para efeito de comparação, é aconselhável colocar um vasilhame transparente com ATF novo ou algo semelhante. Utilizando sua cor como referência, examine o ATF retirado da transmissão sob teste. A cor do fluido muda com a condição de uso. Verificando sua cor, você conseguirá saber o grau de deterioração do mesmo bem a como a condição dos discos e cintas internos da transmissão, se estão danificados ou não. Nas transmissões automáticas convencionais, buchas e peças de latão são utilizadas. Note que as peças feitas de latão são passíveis de reagirem quimicamente com o ATF, causando deterioração. Em muitos tipos de transmissões automáticas mais recentes, peças e buchas de latão estão sendo substituídas por peças e buchas de liga de alumínio com o propósito de evitar a deterioração do ATF. Assim, algumas pessoas dizem que não é necessário substituir o ATF. Contudo, se este for utilizado sob condições severas, sofrerá aquecimento até altas temperaturas repetitivamente, promovendo assim sua deterioração. Considerando tal tipo de utilização, não é recomendável deixar o ATF sem substituição por longos períodos de tempo. 

Temperatura do ATF e vida útil em termos de distância percorrida (quilometragem): Um teste de durabilidade, desenvolvido conjuntamente pelos Estados Unidos e Japão, indicou a relação entre a temperatura do ATF sob operação e sua vida útil em termos de distância percorrida acumulada (quilometragem). Por exemplo, se a temperatura do ATF que está sendo utilizado for de 80º C, ele permanecerá utilizável até uma distância percorrida de 84.000 quilômetros ou mais. Se a temperatura de trabalho dele for de 100º C, ele deverá ser substituído por um novo quando o veículo tiver percorrido no máximo a distância de 80.000 quilômetros. Adicionalmente, se a temperatura do ATF sob operação for aumentada em aproximadamente 15º C, o ATF irá se deteriorar significativamente causando acúmulo de verniz (ele mudará sua viscosidade para um líquido mais grosso semelhante ao verniz). Neste caso, o ATF deverá ser substituído quando o veículo atingir uma distância percorrida de somente 40.000 quilômetros. Também, se a temperatura do ATF subir em trabalho para 150º C, poderá haver tendência de patinação dos discos e cintas e o fluido deverá ser substituído após o veículo percorrer uma distância acumulada de somente 6.400 quilômetros. Se a temperatura do ATF exceder 160º C, a embreagem multidiscos será destruída pela queima e o ATF será carbonizado, danificando os vedadores da transmissão. Estes são os resultados deste teste desenvolvido nos Estados Unidos e Japão. Toda limpeza do sistema deverá também compreender a limpeza da tubulação, do radiador e do conversor de torque, pois sabemos que qualquer quantidade de fluido oxidado, se deixado no sistema, rapidamente influenciará a oxidação do fluido novo substituído, apressando o processo de deterioração do fluido novo. Conforme aprendemos do exposto acima, um aumento ainda que pequeno na temperatura do ATF certamente resultará em sua deterioração mais rápida. O resultado da deterioração aparecerá como descoloração. Nos serviços de manutenção, certifique-se de verificar a cor do ATF meticulosamente. 

Como verificar a coloração do ATF: Para a verificação da cor do ATF, remova o tampão de dreno e extraia uma amostra de ATF num reservatório transparente. Então, observe-a cuidadosamente. Se houver qualquer indício de problema na transmissão automática, você achará pó metálico ou partículas de desgaste (limalhas) contidas no ATF. Assim, torna-se possível localizar uma peça danificada ou gasta e identificar também sua condição. 

Cor vermelha e estado normal: Quando o ATF está normal, ele possui uma cor vermelha ou amarela altamente transparente. Utilize a cor do óleo novo como referência. 

Coloração marrom: Se o ATF demonstrar uma coloração marrom, significa que ele foi utilizado em condições severas. Desde que o ATF foi exposto a altas temperaturas por longo tempo, sua deterioração causou descoloração. Neste estado, ele possui um ligeiro cheiro de queimado e baixa viscosidade, mostrando similaridade com o thinner. Este estado deteriorado do fluido ATF (cor marrom, cheiro de queimado, baixa viscosidade) pode ser identificado facilmente. Embora seja difícil expressar sutis diferenças de coloração acuradamente em palavras, a coloração marrom devido à deterioração pode ser expressa como um vermelho descorado. Se o ATF for utilizado por um longo tempo (sem substituição), sua cor poderá mudar para marrom carregado também. Em tais casos, substitua-o por um novo imediatamente. 

Transparência diminuída, coloração preta: Se a cor original vermelha ou amarela se tornar preta (a transparência diminuiu ou ficou totalmente opaca), ele pode estar contaminado com pó de discos de embreagens queimados da transmissão. Ou poderá ter sido contaminado com pó metálico proveniente das buchas ou engrenagens. Em particular, a cor do ATF se torna preta rapidamente quando pó proveniente de desgaste das buchas de alumínio estiver misturado com ele. Se o veículo for conduzido continuamente nestas condições, poderá ocorrer ruído anormal e patinação das embreagens e cintas. Neste caso, a transmissão automática deverá ser reformada imediatamente. Caso contrário, os componentes internos da transmissão sofrerão danos consideráveis, resultando num aumento dos custos de reparo. Ainda, mesmo se o veículo for conduzido normalmente, as peças internas do câmbio sofrerão desgaste acentuado devido ao fluido ATF apresentar partículas sólidas e/ou metálicas em suspensão. Como medida temporária, retire o cárter de fluido e remova o pó metálico ou pó dos discos de dentro dele. Limpe ou troque o filtro de óleo, e substitua o ATF por um novo. Verifique então se a transmissão opera normalmente ou não. Se ocorrer ruído anormal ou patinação das embreagens, será necessário reformar completamente a transmissão e de imediato. 

Fluido muito denso como xarope, fluidez de verniz: Se o ATF for exposto a  temperaturas extremamente altas por um longo período de tempo e a alteração de coloração e estado do fluido estiver como acima descrito, o ATF se tornará altamente viscoso, como um verniz. Neste estado, as peças que utilizam os discos de embreagem e cintas já estão extensamente desgastadas e danificadas. É inútil substituir o fluido ATF por um novo neste caso. O ATF possui cheiro de embreagem queimada das embreagens multidiscos e cintas. Se a transmissão automática for utilizada continuamente sob estas condições, ocorrerá travamento no corpo de válvulas de controle ou o conversor de torque poderá ser danificado significativamente. 

Coloração Opalescente ou leitosa: O ATF se torna opalescente se houver água misturada com ele, assim como no óleo do motor. Isto ocorrerá quando o radiador do ATF, que utiliza água do sistema de arrefecimento do veículo, estiver quebrado ou danificado. Neste caso, deve-se reparar o radiador e a transmissão, e substituir completamente o ATF por um novo. Deverá ser tomado cuidado especial na limpeza de toda a linha de arrefecimento e do conversor de torque. Observamos que o líquido de arrefecimento reage com o ATF causando deterioração do fluido, resultando em trancos na aplicação e desaplicação das marchas. Por ocasião da reforma da transmissão, deve-se proceder à total limpeza das peças internas e da carcaça. Se a transmissão for remontada com resíduos de umidade e depósitos estranhos (resultantes da reação com o líquido de arrefecimento e o ATF), este se deteriorará rapidamente, causando danos à transmissão em pouquíssimo tempo e gerando a necessidade de reformá-la novamente com baixíssima quilometragem. Para evitar isto, limpe as peças cuidadosamente antes da reforma. Não esqueça de limpar o conversor de torque.

Procedimento para verificação do ATF: Como medir o nível do ATF corretamente: 

a) Estacione o veículo em uma superfície plana; 

b) Aqueça o veículo até a temperatura normal de funcionamento (em torno de 70 a 80ºC);

c) Mantenha o motor funcionando em marcha lenta; 

d) Posicione a alavanca seletora de marchas em cada posição por pelo menos 30 segundos (para encher de ATF cada componente interno). Posicione a então a alavanca em “P” (na maioria das transmissões); 

e) Retire a vareta medidora, limpe-a e insira-a novamente, medindo então o nível. Ele deverá estar entre as marcas “MIN” e “MAX” da vareta. No procedimento acima, está descrito o procedimento de verificação do nível do ATF. Tenha em mente que: 

• Verifique o nível somente após o aquecimento do fluido da transmissão. Quando a transmissão está func