Correia dentada versus Corrente de comando: qual melhor opção?

Como sabemos um motor de combustão interna trabalha de forma sincronizada entre o eixo da arvore de manivelas e eixo do comando de válvulas. Existindo uma distância entre eixos se faz necessário o uso de componentes de máquinas que façam a distribuição do movimento entre um eixo motor com os outros eixos,

As correntes de distribuição eram incrivelmente populares antes da década de 1970, pois substituíram a configuração de distribuição anterior acionada por engrenagem. No entanto, as correntes foram substituídas nas décadas de 1970 e 1980 por correias dentadas que não exigiam lubrificação. Nos últimos anos, as montadoras voltaram para a corrente de distribuição devido à maior durabilidade. 

A sincronização mecânica do motor foi projetada para o virabrequim de um motor, trabalhar em conjunto com o comando de válvulas. Os pistões se movem para cima e para baixo nos cilindros fazem o virabrequim girar e o eixo de comando opera as válvulas de admissão e escape, permitindo que o ar e o combustível entrem e os gases escape saem. Para produzir potência, essas válvulas devem abrir e fechar em uma relação precisa com a posição do pistão.

Quando o virabrequim e o eixo de comando de válvulas ficam fora de sincronia, temos uma grande diminuição da potência do motor. Se a transmissão de movimento falhar, o motor parará de funcionar e danos graves podem ocorrer. Isso pode acontecer se a corrente de distribuição ou a correia escorregarem ou quebrarem.

Os engenheiros podem usar correntes, engrenagens ou correias para acionar o eixo de comando e manter o sincronismo das válvulas. Cada método oferece vantagens e desvantagens. As correias dentadas resistem ao alongamento e mantêm o sincronismo preciso das válvulas durante toda a sua vida útil.

Em diversas ocasiões, sua aplicação é comparada à corrente, no entanto, seja em construção de material de borracha ou poliuretano, as correias possuem maior velocidade periférica, maior eficiência energética e menos manutenção, já que não necessita de lubrificação. Podemos citar a seguir as composições de material mais utilizados em sua fabricação:

Poliuretano Composto com ótima resistência química, adequado em ambientes quimicamente muito agressivos e, também, em ambientes controlados, como na indústria alimentícia. No entanto é um composto com limitada operação em altas temperaturas, operando em, no máximo, 80°C.

Pode ser encontrada sem revestimento ou com revestimento no costado e/ou nos dentes, a fim de evitar o ruído excessivo da operação ao tracionar nas polias ou em algum metal no costado.

Os cordonéis (alma) mais comuns destas correias são feitos em aço, podendo encontrar em algumas variações, como aço reforçado ou flexível e, até, inoxidável. Também é encontrada em aramida, possibilitando maior abraçamento nas polias, mas com certa perda de tensão permissível.

Borracha há uma série de compostos de borracha comumente utilizados e todos possuem um tipo de revestimento de poliamida na parte dos dentes.

Neoprene (Policloropreno), composto mais utilizado nestas construções. Trabalha em picos de 80°C e tem baixa resistência ao contato com óleo.

EPDM (Etileno Propileno Dieno) composto utilizado em correias de alta performance e com boa resistência à temperatura, trabalhando em picos de 110°C, mas com baixa resistência química

HNBR (Acrilonitrilo Butadieno Hidrogenado, também conhecida como borracha nitrílica, este é o melhor composto popular para correias. É capaz de trabalhar em picos de 130°C, além de possuir ótima resistência química. “HNBR” é um elastômero de última geração resistente a calor, ozônio, lubrificantes e com extrema resistência à fadiga.

Cordonéis da correia

Aço elemento tensor comum nas correias de poliuretano. É capaz de sustentar grandes cargas com pequeno alongamento. Possui diversas variáveis como aço reforçado, aço flexível ou aço inoxidável. Como característica, este elemento possui médio raio de curvatura.

Kevlar elemento boa resistência à tração e, porém, com maior índice de alongamento do que o aço. É um material mais flexível, possibilitando bom abraçamento em polias menores.

Fibra de Vidro dos elementos de tração encontrados em correias sincronizadoras, este é o que suporta menos carga e tem maior índice de alongamento. Existem diversas variações do mesmo, possibilitando mais robustez. É na sua maioria encontrado em correias de borracha e possui bom grau de abraçamento em aplicações de pequenas polias. É um elemento muito sensível, portanto deve ser manuseado com cuidado, evitando vincos nas peças para evitar a quebra do material.

Fibra de Carbono este é o material mais nobre na lista de elementos tensores. Possui a maior resistência quando tracionado e o menor índice de alongamento. É utilizado apenas em correias de alta performance que necessitam da transmissão de grandes cargas.

Coberturas de Poliamida (Nylon) embora seja encontrado em diversas construções diferentes entre utilização em poliuretano e borracha, a poliamida se mostra versátil e oferece uma grande redução de atrito entre os dentes das correias, seja qual for o material de sua construção, reduzindo o ruído, geração de calor e desgaste nas peças.

Perfis dos Dentes

Trapezoidal os dentes trapezoidais já são dentes de design antigo e de baixa performance ao serem comparados com os dentes mais modernos que existem no mercado. Os 6 tipos de dentes que compõem esta família são calculados em centésimo de polegada, tanto em comprimento quanto em largura. Devido à concentração de carga em um ponto específico do dente, esta é uma família que costuma ter falhas prematuras e novos perfis são mais indicados, embora ainda exista um grande número destas peças no mercados.

 
UPD este perfil de dente foi desenvolvido por uma fabricante de correias e até o momento é amplamente encontrado no mercado. Ele possui uma pequena depressão no centro do dente.

 
HTD o perfil HTD é o tipo de passo mais popular no mercado atualmente. Já é algo consolidado e, devido ao seu design circular, é capaz de absorver maior área de contato em relação ao dente da polia e não causar concentrações de carga, prolongando sua vida útil. Praticamente todos os fabricantes de correias atuais possuem correias em dentes HTD, mesmo que ocorra pequena variação no nome de cada um.

 
STD este perfil é um dente semicircular, porém menor e mais baixo. É um passo comum no mercado, embora menos popular que o HTD, e com a promessa de ter o contato otimizado com as polias, porém, devido ao seu design muito baixo, acabou não sendo capaz de entregar a melhoria prometida.

 
CTD conhecido na indústria como dente semicircular, este é o perfil que apresenta melhor desempenho em obter a maior área de contato com os dentes da polia, transmitir energia e dissipar a carga ao longo de sua construção. É uma evolução do dente STD, possui maior altura, o que aumenta seu contato com o dente da polia. Seu topo é reto, já que o mesmo não tem a intenção de transmitir potência por falta de contato e, assim, gera menos calor. Atualmente está preciso nas construções mais avançadas do mercado, presente nas correias destinadas à excelência na performance e como alternativa em acionamentos que utilizam correntes. Esta peça é feita em poliuretano com cordonéis de fibra de carbono e tecido misto, com dentes semicirculares.

Na maioria dos motores se a bomba d'água falhar e precisar de reparo ou substituição, a correia dentada geralmente será substituída ao mesmo tempo. Isso ocorre porque a maioria das correias dentadas precisa ser removida para poder substituir a bomba d'água. Também é melhor substituir os retentores de óleo do eixo de comando e os retentores de óleo do virabrequim ao mesmo tempo caso haja necessidade. 

Outro problema pertinente das correias é seu manuseio antes da montagem, a correia pode ser facilmente dobrada criando um “vinco”, e quebrando sua estrutura interna dos cordonéis podendo levar a ruptura quando estiver trabalhando no motor.

A contaminação de uma correia dentada por sujeira, óleo ou outros detritos pode causar a degradação e falha da correia. Isso pode acontecer quando contaminantes se acumulam na superfície da correia ou no tensor da correia. Os contaminantes podem reduzir a fricção e levar a possíveis deslizamentos e danificar o tensor automático, o que pode causar mau funcionamento do sistema de transmissão por correia.  Detritos e sujeira agem como material abrasivos que podem causar uma infinidade de problemas para sua correia de distribuição e polia. Sujeira nos dentes podem desgastar a correia e óleo pode atacar os materiais da correia. causando um desgaste prematuro do material da correia.

Uma corrente de distribuição pode durar mais do que uma correia, entretanto é mais suscetível à falta de manutenção. Viscosidade inadequada do óleo, muito tempo entre as trocas de óleo e filtros de óleo, podem causar problemas na corrente de distribuição. As correntes de distribuição também são geralmente mais prejudiciais quando falham. A falha geralmente é mais cara de corrigir do que com uma correia, devido a danos colaterais.

Os tipos de correntes de distribuição mais usados por fabricantes são geralmente dois designs primários para correntes de distribuição. Ambos os designs oferecem vantagens e têm suas deficiências.

Rolos de aço, que agem muito como um rolamento, dão à corrente de rolos seu nome. Este design reduz o atrito e o desgaste nas rodas dentadas. Essas correntes são caras de fabricar e dependem muito de lubrificação adequada e de um ambiente de trabalho limpo. Areia ou detritos, presos nos rolos, causarão desgaste rápido. As correntes de rolos também produzem ruído, especialmente se não forem adequadamente amortecidas com guias e um tensor.

Cada elo externo conecta dois pinos que servem como eixos para os rolos. Os suportes dos rolos deslizam sobre os pinos do elo e agem como uma superfície de apoio. Os rolos endurecidos cobrem os pinos de apoio e entram em contato com a superfície da roda dentada, quando operamos a corrente. A ação rotativa dos rolos serve como um rolamento. Este design oferece um bom serviço, mas é complexo. As correntes de rolos também podem produzir ruído ao girar sob uma carga.

Outro design é a corrente silenciosa. Esse design reduz o custo e o ruído da corrente. A maioria dos motores modernos usa correntes silenciosas. Com a corrente silenciosa, os pinos mantêm os elos juntos. Os pontos de articulação alternam entre os elos. Isso produz um design flexível muito mais simples. A corrente silenciosa desliza contra a roda dentada, em vez de rolar.

À medida que uma corrente de distribuição se desgasta, a folga se desenvolve nos elos. Essa folga faz com que a corrente se alongue e altere seu passo. A quebra da corrente de distribuição é rara, mas o alongamento causa muitos problemas.

O desgaste ocorre nos rolos e suportes de uma corrente de rolos e nos pinos de articulação e elos de uma corrente silenciosa. Se medirmos o elo de metal de uma corrente desgastada, será o diferente de um elo não desgastado. A folga está nos pinos e furos pelos quais eles passam. Rodas dentadas e guias também se desgastam e isso aumenta os problemas de sincronização do eixo de comando.

Quando uma corrente de comando se desgasta e fica mais longa, o eixo de comando começa a ficar para trás do virabrequim. Chamamos esse problema de atraso do tempo do eixo de comando. Um motor com atraso do tempo do eixo de comando tem desempenho inferior e economia de combustível ruim. O desgaste da corrente de distribuição é especialmente comum em motores com trocas de óleo prolongadas. Não usar o óleo recomendado também tornará o problema muito pior. Em motores com tensores, o dispositivo se estende e elimina a folga no lado ocioso da corrente. Isso ajuda a manter a corrente esticada, mas não restaura a sincronização do eixo de comando. Somente a substituição da corrente e da roda dentada desgastadas restaurará a sincronização mecânica adequada. adequada.

Os Tensores de corrente de distribuição e a pressão do óleo do motor opera hidraulicamente, na maioria dos tensionadores de corrente de distribuição. Quando o motor dá partida, a pressão do óleo permite que o tensionador empurre a guia contra a corrente e remova a folga. Desligar o motor faz com que a pressão do óleo retorne a zero. Sem pressão de óleo, a gravidade empurra o óleo na parte superior do motor de volta para o cárter. Isso deixa as passagens, por onde o óleo flui, vazias e aumenta o tempo que leva para retornar o óleo ao tensionador na partida.

Uma válvula antirretorno, em um filtro de óleo de qualidade, ajuda a manter o óleo nas passagens, levando ao tensor hidráulico. Ela faz isso bloqueando o retorno do óleo através do filtro para o cárter. Sem óleo nas passagens, a bomba de óleo leva mais tempo para pressurizar o tensor. A falta de tensionamento na guia da corrente, cria folga na corrente de distribuição. Permitindo que a corrente de distribuição sacuda na partida, aumenta o desgaste e podendo quebrar as guias da corrente. Uma vez que uma guia de corrente quebrar, o sincronismo do eixo de comando pode ser irregular e o desempenho do motor será prejudicado. Esta é uma maneira pela qual filtros de óleo abaixo do padrão promovem problemas na corrente de distribuição.

Desgaste do óleo e da corrente de distribuição é outra fonte de problemas com a corrente de distribuição e óleo com viscosidade ou especificações erradas. Um óleo de viscosidade mais baixa fluirá mais rápido do que um óleo mais pesado, especialmente quando frio. Os projetistas de motores especificam óleo de viscosidade mais baixa para promover um fluxo mais rápido. Muitos motores com correntes de distribuição agora especificam viscosidade de óleo 0W20. Pressurizar rapidamente o tensor hidráulico mantém a corrente firme e reduz a quebra da guia. As correntes de distribuição também têm requisitos de lubrificação muito específicos. Motores modernos com correntes de distribuição podem ter especificações de óleo que somente óleo sintético atenderá.

Esta não é uma opção ou sugestão. Óleo que não atende aos requisitos causará desgaste da corrente de distribuição e problemas muito caros. Isso é ainda mais crítico em motores de injeção direta, que podem usar a corrente de distribuição para acionar a bomba de alta pressão. Carga extra na corrente, combinada com óleo insuficiente, é uma receita para o desastre.

Um dos sintomas mais comuns de uma corrente de distribuição desgastada é o ruído, especialmente na partida. Um ruído de chocalho vindo do motor pode mostrar uma corrente de distribuição seriamente desgastada. A folga na corrente permite que ela bata na tampa de distribuição. Isso pode produzir detritos, desgaste da tampa de distribuição ou produzir um furo na tampa e um vazamento sério de óleo.