Anel de segmento

Explicação técnica sobre a função dos anéis

Um motor de combustão interna a pistão, como são quase todos os motores automotivos convencionais atuais (gasolina, álcool, Flex, GNV ou diesel), transforma a energia térmica da queima do combustível na câmara de combustão em energia cinética, através do movimento alternativo dos pistões e bielas, que movimentam o virabrequim.

Os pistões deslizam dentro de cilindros em um movimento linear e transferem movimento rotativo ao virabrequim através das bielas. Mas não deve haver um contato físico entre o pistão e o cilindro. Haveria um atrito muito grande que consequentemente geraria uma alta temperatura, que poderia fundir o pistão. Mas sem este contato não haveria vedação e a consequente compressão. O contato entre o pistão e o cilindro é feito através dos anéis de segmento, ou simplesmente anéis.

As funções básicas dos anéis são duas: compressão e raspagem de óleo. A configuração mais comum para motores ciclo Otto é de 2 anéis para motores 2 tempos e a de 3 anéis para motores 4 tempos, sendo os dois superiores de compressão e o inferior de raspagem de óleo. Motores diesel leves podem usar de 3 a 4 anéis, enquanto que os pesados chegam até 5 anéis.

Os anéis de compressão ficam mais próximos da cabeça do pistão. Eles vedam a folga que existe entre pistão e cilindro, fazendo com que o pistão possa comprimir a mistura ar-combustível para a queima e posteriormente mantém a estanqueidade do cilindro, de forma que a pressão gerada pela queima na câmara de combustão empurre o pistão para baixo, gerando movimento. São eles que permitem o melhor aproveitamento da energia gerada pela combustão.

Já os anéis raspadores de óleo têm a função óbvia de raspar, como um rodo, o excesso de óleo lubrificante jogado sob pressão na parede dos cilindros, a fim de manter uma fina película de óleo (chamada filme), o suficiente para reduzir o atrito entre o cilindro e os anéis. O excesso de óleo raspado retorna ao carter. A função secundária dos anéis é permitir a troca térmica entre o calor do pistão e a parede do cilindro. Isso contribui para o controle da temperatura do motor e evitando a fusão do pistão pela alta temperatura.

Os anéis também contribuem para o controle de blow-by, que é a passagem dos gases de combustão para o carter. Como a vedação não é perfeita, uma parcela dos gases queimados sempre passa da câmara para o carter. Um anel bem projetado permite uma baixa passagem destes gases (low blow-by) e uma redução no consumo de óleo pela não queima deste na câmara de combustão, o que influi significativamente nas emissões de poluentes.

Quando montado na canaleta do pistão, o anel tem que apresentar uma forma rigorosamente circular, para acomodar perfeitamente sobre a parede do cilindro e promover a vedação ou raspagem de óleo. Mas fora da canaleta, em posição livre, o anel tem uma forma ovalada e um corte ou segmento, que permite que seja aberto para posterior montagem na canaleta. Ao fechar o anel dentro do cilindro, as pontas do segmento se aproximam e o anel toma a forma circular, exercendo uma pressão sobre o cilindro devido ao efeito mola. Mas sempre haverá uma pequena folga entre as pontas, que permitirá um vazamento da pressão. Devem-se montar os anéis de forma que estas folgas não fiquem alinhadas entre si, fazendo assim uma vedação extra por labirinto.

O desenvolvimento dos anéis seguiu em paralelo ao dos pistões, pois um interage com o outro. As formas e ângulos das canaletas dos pistões têm influência na capacidade de vedação dos anéis, assim como o movimento de torção de um anel ao subir e descer pelo cilindro afeta a altura da canaleta. Novos materiais como ferro nodular e aço inox permitem uma maior durabilidade e resistência ao desgaste, além de menor tempo para assentamento das peças móveis em atrito, conhecido popularmente como amaciamento.

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