ARTIGO TÉCNICO 05 (Travamento de Válvulas) - ERMAer

ERMAER – Empresa Revisora de Motores Aeronáuticos
Artigo Técnico Nº 005
TRAVAMENTO DE VÁLVULAS
Se o seu motor está apresentando funcionamento irregular após a primeira partida do dia, talvez possa ser um
aviso prévio de travamento de válvula. Falta de atenção e de correção deste problema, poderá lhe custar uma abertura do
motor antecipada, ou até mesmo resultar em uma falha grave do motor e um pouso forçado. Aqui estão os detalhes das
causas de válvula presa, e o que se pode fazer sobre isso.
Cada cilindro de um motor convencional de aeronave possui duas válvulas – admissão e escapamento – que
abrem e fecham, deslizando para dentro e para fora através de uma guia de válvula com uma pequena folga. Uma válvula
presa não desliza com facilidade na guia. Uma válvula presa pode se recusar a abrir, ou uma vez aberta, pode se recusar a
fechar. Essa situação é muito grave.
Travamentos de válvulas são geralmente causados por acúmulos de depósitos e/ou corrosão na haste das
válvulas. Devido à folga entre a haste e a guia ser de pequena dimensão, não é preciso muito acúmulo na haste para que a
válvula deixe de operar livremente na guia.
“A doença da manhã”
A folga entre a haste da válvula e a guia de válvula é mínima quando o motor está frio, conseqüentemente, o
primeiro sinal de travamento de válvula geralmente ocorre quando o motor é acionado, e é freqüentemente identificado
por uma vibração intermitente, ou falha na rotação do motor. A isso chamamos de “doença da manhã”.
A doença da manhã é um alerta que deve ser atendido imediatamente. Válvulas presas nunca melhoram por si
próprias, geralmente pioram rapidamente. Voar em um avião cujo motor exibe sintomas de “doença da manhã” aumenta o
risco de danos graves ao motor, e uma eventual falha geral do motor.
Sendo assim a aeronave deve ser mantida no solo para manutenção logo ao primeiro sinal de válvula presa.
O que provoca válvula presa?
O travamento de válvula é influenciado tanto pelo projeto do motor quanto pelas condições ambientais em que o
motor é operado. Motor Lycoming tem mais problemas de válvula presa do que o motor Continental. Motores com
superaquecimento causam mais travamento de válvula do que motores com refrigeração normal. As válvulas são mais
propícias a travar em dias quentes no verão do que em dias frios no inverno. O uso de combustível com excesso de
chumbo, técnicas inadequadas de correção de mistura e a não troca de óleo regularmente podem causar o travamento de
válvula.
O calor é a causa primária do travamento de válvula. Alta temperatura na guia da válvula de escapamento oxida
o óleo, formando depósitos de carbono na guia da válvula, esse depósito causa o travamento da válvula.
O motivo mais freqüente para temperaturas elevadas na válvula é o vazamento pelas válvulas. Todos os gases da
combustão devem passar ao redor da face da válvula e sair pelo tubo de escapamento. A larga superfície de absorção de
calor na face da válvula de escapamento deve conduzir o calor através desta superfície. Uma válvula que não está
contatando com a sede adequadamente (isto é, está vazando), não pode conduzir grande quantidade de calor para o
cabeçote do cilindro como uma válvula que está bem assentada.
Travamento em motores Lycoming
As hastes das válvulas nos motores Lycoming operam com temperaturas mais elevadas do que nos motores
Continental. Motores Continental utilizam válvulas de haste sólidas, enquanto que os motores Lycoming utilizam sódio
na refrigeração das válvulas de escape, suas hastes são ocas e preenchidas com sódio. O sódio das válvulas nos motores
Lycoming funde a 97,5°C e conduz o calor da cabeça da válvula para a haste, o qual é conduzido através da guia de
válvula para o cabeçote. A haste da válvula Lycoming, opera normalmente a 100°C mais quente do que a haste da válvula
continental. As altas temperaturas nas hastes das válvulas Lycoming tornam mais prováveis o travamento de válvulas.
22 de Novembro de 2009 Página 1

ERMAER – Empresa Revisora de Motores Aeronáuticos
Artigo Técnico Nº 005
A maior parte do calor conduzido através da cabeça da válvula de escape Lycoming sai através da haste da
válvula no cabeçote. Além disso, o furo da guia Lycoming permite que 5% da guia se estenda após o final do furo, e
projete-se para o bocal de escape. Uma saliência na guia absorve o calor do fluxo dos gases de escape. Por causa das altas
temperaturas e depósitos de combustão na haste da válvula
de escapamento, esta área da guia ficam alargadas ou
cônicas em forma de “boca de sino”. Isso aumenta a folga
entre a guia e a haste e permite que os produtos da
combustão e o calor saiam através da haste da válvula. Estes
produtos da combustão criam depósitos de chumbo e ácidos
que aumentam o risco de corrosão.
Válvulas Lycoming podem travar por acúmulo de
corrosão na haste da válvula. A corrosão aumenta o
diâmetro da válvula, reduzindo a folga entre a haste da
válvula e a guia. As altas temperaturas nas hastes,
combinado com um projeto que permite produtos de
combustão no furo da guia, cria um ambiente corrosivo que
raramente é visto em motores Continental.
Motores Lycoming TIO-541 instalados no
Beechcraft Duke usam um óleo de arrefecimento na guia de
escape. O óleo de arrefecimento circula entre a guia de
escape e o recesso da guia. Se esta ranhura entope com óleo
oxidado e fecha , a guia de escape e a válvula superaquecem e travam. Se você tem válvula presa nesse motor, assegurese
de verificar a passagem de óleo usando sopro de ar comprimido na conexão de óleo do cabeçote.
O projeto do motor Continental é mais resistente quanto ao travamento de válvula. Grandes motores Continental
raramente travam válvulas. Nós temos visto uma tendência de travamento de válvulas de admissão nos motores
continental das series O-200 e O-300. A válvula de admissão presa interrompe todo processo do sistema de admissão. O
resultado é a perda de potencia e um pouso forçado.
Ambiente operacional de motores
As influências ambientais que causam travamento de válvulas são: Altas temperaturas, óleo sujo, combustível
com alto teor de chumbo, desligamento do motor aquecido e deficiência de refrigeração. Regimes de mistura impróprios
também pode ser uma causa: um motor que funciona excessivamente rico irá construir carbono, chumbo e outros
depósitos relacionados à combustão nas hastes das válvulas de
escapamento mais rapidamente. Por outro lado um que opera
excessivamente pobre durante regimes de alta potencia poderá
experimentar altas temperaturas, e isto contribui para o
travamento de válvulas.
As oficinas de revisão em motores não podem fazer
muito para evitar o travamento das válvulas. Eles não podem
mudar a engenharia do motor nem tão pouco controlar o
ambiente operacional. Sobre tudo o que se pode fazer é usar
peças corretas (válvulas, guias, sedes, rotocoils, etc), e ajustar as
dimensões cuidadosamente controlando o acabamento da
superfície da guia com usinagem adequada.
Sua oficina de manutenção pode influenciar o ambiente
operacional, inspecionando o motor regularmente (através de
verificações de compressão, análise de óleo, filtro de inspeção, etc), assegurando que os defletores de refrigeração
estejam em boas condições, a calagem dos magnetos correta e pela troca freqüente do óleo do motor.
22 de Novembro de 2009 Página 2

ERMAER – Empresa Revisora de Motores Aeronáuticos
Artigo Técnico Nº 005
O que acontece quando uma válvula trava?
Quando um motor tem válvula presa, uma destas cinco coisas pode acontecer, cada uma delas é uma má notícia:
1. As varetas empenam.
2. A superfície do comando ou o tucho danificam-se.
3. A válvula abre mais não fecha.
4. O apoio do balancim quebra.
5. A capa rotativa cai da ponta da haste da válvula (somente motores Lycoming).
Uma válvula que trava fechada, muitas vezes resulta em sérios e onerosos danos ao motor. Cada vez que o
mecanismo de acionamento das válvulas tenta acionar esta válvula presa ocorre o risco de danificar muito o motor. Com o
travamento de válvula, a válvula não tende a se mover. Uma grande força é desenvolvida através do mecanismo, que tenta
forçar a abertura da válvula. O eixo de comando e o tucho são os componentes mais críticos do motor, mesmo em
condições normais, e a carga adicional provocada por um travamento de válvula, pode resultar em uma falha catastrófica
do eixo do balancim, varetas, tucho e ressalto do comando.
Um ressalto do eixo de comando danificado requer a desmontagem completa do motor. O mesmo é verdadeiro
para um tucho danificado se ele for do tipo cabeça de cogumelo utilizada em alguns motores Lycoming.
Algumas vezes, a válvula de escapamento que trava fechada pode causar o empeno da vareta de admissão, ou
quebra do apoio do balancim de admissão. Como isso pode acontecer? Se a válvula de escapamento trava fechada os
gases de escapamento não irão sair do cilindro. A pressão dos gases dentro do cilindro impede que a válvula de admissão
se abra. Se isso acontecer alguma coisa tem que ser feita, pois neste caso, ou a vareta empena, ou o eixo de apoio do
balancim se quebra.
Você pode pensar que se uma válvula trava aberta, a situação seria menos grave, mais isso não acontece
necessariamente assim. Se for uma válvula de admissão você perde a potencia e terá que fazer um pouso forçado. E se for
uma válvula de escapamento você não terá a menor compressão no seu cilindro.
Em ambos os casos, se a mola de válvula não consegue fechar a válvula, todo mecanismo de acionamento das
válvulas, (tucho, vareta e balancins) ficará sem carga. A ponta da vareta que se apóia no tucho, pode sair do seu apoio e
sair do centro. Se a esfera da vareta se posicionar de volta ao eixo de ressaltos ela poderá ser apertada contra o cárter
normalmente causando sérios danos.
Em motores Lycoming, a capa rotativa da válvula é mantida na haste da válvula de escape pelo balancim. Se a
válvula travar aberta, o balancim pode mover sem atuação uma distância suficiente para permitir a queda da capa rotativa
na ponta da haste da válvula. Quando isso acontece, não é só o claro de válvulas que se torna excessivo, mas também o
apoio do balancim que passa a contatar o prato de retenção da mola. A capa rotativa é demasiado grande para cair abaixo
dos envelopes. Ela ficará dentro da caixa dos balancins até que você retire a tampa dos balancins, e então ela cairá
despercebidamente no chão do hangar. Se você notar a falta de uma capa rotativa, é provável que a válvula de
escapamento travou em algum momento. Procure na caixa de balancins ou no chão que você irá encontrar a capa.
Danos no motor nem sempre ocorrem quando a válvula trava, mas quanto mais tempo o motor funcionar nessa
condição, maiores são as chances de que algum dano ocorra.
Ação corretiva
Reparar uma válvula presa pode ser feito sem retirar o cilindro do motor. O procedimento é descrito na SI
Lycoming 1425 e consiste em deslocar a válvula para a câmara de combustão, usinar a guia, e reinstalar a válvula.
Outro método consiste em amarrar um fio dental na ponta da válvula de escape e deslocá-la para dentro do cilindro. Usine
a guia e puxe a válvula de volta para a guia.
Se for necessário remover o cilindro, nós recomendamos que você inspecione as condições do comando e dos tuchos.
Você pode observar as condições ambientais que o motor opera. Preste atenção especialmente para os intervalos de troca
de óleo, condições dos defletores e técnicas operacionais.
O procedimento descrito na SI Lycoming 1425 e descrito aqui também pode ser usado em motores Continental.
22 de Novembro de 2009 Página 3

ERMAER – Empresa Revisora de Motores Aeronáuticos
Artigo Técnico Nº 005
Não use aditivos ou outros solventes para destravar uma válvula. Os solventes podem destravar a válvula
temporariamente, mas não definitivamente. Eventualmente, uma válvula pode destravar, mas não antes de seu ressalto do
comando ter sido danificado.
Tratamentos com solvente dissolvem as camadas externas de depósito na guia e, temporariamente, destravam a
válvula. Os depósitos restantes empurrar a válvula sobre o lado oposto da guia e causam um rápido desgaste irregular. A
haste da válvula pode travar ou ela pode causar um rápido desgaste na guia, quando a haste é forçada contra o material da
guia no lado oposto ao acúmulo de depósitos.
Fonte: Artigo de John Schwaner - 05 de fevereiro de 1996.
Bons vôos!!
Erci D. Roberto – RPQS da ERMAer
É proibida a divulgação deste Artigo Técnico sem a menção da sua origem. Veja outros artigos em nosso site
www.ermaer.com.br
22 de Novembro de 2009 Página 4