O que acontece em um motor sem óleo? Vídeo

Qual a diferença entre rodar sem óleo e rodar com óleo?

Bom, este vídeo mostra o que acontece com um motor estacionário funcionando nas duas condições:


Motores estacionários são usados para acionar diretamente equipamentos como geradores, bombas, compactadores de solo, sopradores de folhas, etc.

Internamente eles são bem parecidos com motores de motos, só não têm câmbio, embreagem e bomba de óleo, mas o essencial para funcionar está lá.

Talvez você não tenha reconhecido porque geralmente a gente só vê esses motores acoplados a equipamentos, e só olha a frente bonitona:

Imagem: https://www.honda.com.br/produtos-de-forca/serie-gx/gx270-qxbr 

Feita a apresentação, vamos falar do vídeo:

— Infelizmente, toda a parte que mostra as temperaturas medidas com a câmera de infravermelho não serve para nada, e vou explicar porquê.

A expectativa do autor — e de todo mundo que assiste ao vídeo — era ver um motor sem óleo muito mais quente, fervendo, soltando fumaça, derretendo, pegando fogo...

Mas para decepção geral, todas as temperaturas foram praticamente idênticas ou menores no motor sem óleo:

Imagem: Vídeo acima https://www.youtube.com/watch?v=eASCK9BDMEU

Resultado, todo mundo coçando a cabeça com cara de tacho. Poker face para os mais jovens.

Então é mentira que o óleo ajuda a esfriar o motor? 
O óleo faz o motor trabalhar mais quente?

Não, isso é apenas erro de interpretação dos fatos.

O vídeo simplesmente partiu de uma premissa errada:

A de que seria possível identificar o aquecimento por falta de lubrificação dos componentes internos com uma câmera de infravermelho monitorando o exterior do motor.

O aquecimento esperado não ocorre simplesmente porque o sistema de medição utilizado não tem condições de captar o que está acontecendo onde realmente importa.

Atrito sempre gera calor.

Sem óleo, as peças em atrito se aquecem muito mais do que com lubrificante, mas não é possível detectar isso usando uma câmera de infravermelho.

Não é possível detectar o aumento da temperatura porque o aquecimento é rápido na região de atrito, mas demora para se propagar até a superfície externa do motor.

O atrito não falha na hora de gerar calor.

Existe até um procedimento de soldagem que aproveita o atrito para soldar metais sem usar energia elétrica nem maçarico.

Veja o vídeo enviado pelo leitor Pedra Veloz, a quem agradeço muito. 

Ele permite ilustrar muito bem como a coisa funciona:


A soldagem por atrito trabalha com pressões bem maiores do que as existentes dentro do motor, mas você capta a ideia.

No motor o aquecimento é um pouco mais demorado, mas funcionando sem óleo o motor logo acabará danificado irremediavelmente.

Mas isso é algo que acontece de maneira rápida e localizada apenas na superfície das peças em atrito.

Não dá tempo de aquecer a parte de fora do motor.

Pode ter certeza, o atrito lá dentro do motor é tão intenso que é suficiente para derreter e soldar peças sim.

É por isso que dizemos que um motor trabalhando sem óleo se funde — é porque os metais lá dentro realmente derretem e se soldam, travando o motor.

Mas então, o que aconteceu realmente lá dentro do motor?

Vamos detalhar o vídeo:

Para começar, esqueça a leitura de temperatura mais alta e mais impressionante.

A temperatura do escapamento não serve para avaliar absolutamente nada em relação ao óleo.

Ela indica apenas o calor proveniente do gás de escapamento da câmara de combustão.

Observe apenas as temperaturas no restante do motor.

Além de diminuir o atrito, outra função essencial do óleo é justamente transportar o calor das áreas mais quentes para todo o motor.

Roubar o calor das peças mais quentes evita sua concentração e a fusão localizada dos metais.

O motivo de as temperaturas estarem mais baixas no motor sem óleo é justamente porque não há óleo para roubar o calor das peças em atrito.

Não há como conduzir de maneira eficiente o calor para as superfícies do motor monitoradas pela câmera de infravermelho.

Na falta de óleo você tem somente o ar, e o ar é um mau condutor de calor. Isopor é praticamente espuma sólida, muito ar preso lá dentro, por isso a boa isolação térmica.

Mas o motor é de metal, e metal é um ótimo condutor de calor, não é?

Metais são bons condutores de calor, mas para ser registrada pela câmera de infravermelho, a energia térmica precisaria viajar por toda a extensão das peças — aquecendo tudo no trajeto.

E uma característica da energia é que, ao aquecer uma região, ela perde sua intensidade, se dissipa.

O calor viaja lentamente do ponto mais quente para o mais frio, por isso não chegou até a carcaça ou tampa do cabeçote.

Mas se o motor não se superaqueceu, como é que está tudo preto lá dentro?

Para começar, o superaquecimento ocorreu apenas nas faces de contato das peças móveis.

E não se iluda, a situação não está tão ruim quanto parece.

O autor diz que o motor estacionário zero km sem uso funcionou apenas 15 minutos com o óleo, e no dia seguinte, depois de esfriar, mais 15 minutos sem óleo.

Imagem: Vídeo acima https://www.youtube.com/watch?v=eASCK9BDMEU

Aquela peça totalmente preta ali na foto não está carbonizada — é a carcaça de plástico preto do sensor de nível de óleo.

Imagem: Vídeo acima https://www.youtube.com/watch?v=eASCK9BDMEU — As setas apontam as conexões do fio elétrico do sensor de nível de óleo.

Esse motor estacionário provavelmente é um QXBR 270 da honda que vem equipado com essa peça. Ou um similar genérico, são todos muito parecidos.

Você pode ver um motor parecido aberto, o QX 200, que não tem o sensor de nível de óleo.

Imagem e divulgação: http://mecanicaonline.com.br/wordpress/2015/12/08/honda-lanca-novo-motor-no-brasil/

E o óleo ficou preto porque é normal um óleo mineral escurecer trabalhando em um motor estacionário. Calma que eu chego lá.

Mineral? Mas o óleo 10W-30 não é semissintético?

Não, aquele é um óleo mineral — só porque é 10W-30 "premium" não quer dizer que seja semissintético ou sintético.

O autor usou o óleo mais barato que encontrou, o tal Signature Home Premium 10W-30.

Nós associamos 10W-30 a semi/sintético porque essa viscosidade só começou a ser usada em motores honda aqui no Brasil em meados da década passada.

Mas lá nos EUA, onde a temperatura é mais fria, óleos minerais 10W-30 são usados pelo menos desde os anos 60.

Mas premium não é o melhor óleo e o melhor óleo não é semi/sintético?

Não. "Premium" é um apelido comercial, uma estratégia de marketing usada por muitos óleos minerais multiviscosos.

A intenção era destacar suas qualidades superiores em relação aos óleos monoviscosos, e isso é feito desde a época de seu lançamento. Eu estava lá ouvindo Ray Milland Frank Sinatra Perez Prado Ray Conniff Elvis Presley The Beatles. Ufa, quase entrego a idade.

Um pouco de carbonização do óleo mineral ocorreu durante o tempo em que o motor trabalhou sem óleo — assim como o pequeno desgaste da capa de biela:

Imagem: Vídeo acima https://www.youtube.com/watch?v=eASCK9BDMEU — à esquerda uma capa de biela nova, à direita a capa de biela riscada após o motor funcionar 15 minutos sem óleo.

Acredite, esses riscos aí são fichinha perto do que acontece com um motor rodando semanas com pouco óleo.

Mas o motor não tinha óleo, como o resto de óleo ficou preto?

Sempre fica um pouquinho de óleo preso nas irregularidades superficiais das peças, essa quantidade é maior nas peças fundidas brutas (sem usinagem).

Nas peças usinadas com precisão, as irregularidades são microscópicas, retêm menos óleo, mas ainda retêm. 

A camada presa é muito fina, mas uma parte virou carvão quando o motor rodou seco e se misturou com o restante que escorreu para o fundo do cárter quando o óleo 10W-30 ficou ainda menos viscoso pelo calor excessivo.

Mas a temperatura no exterior do motor só começaria a aumentar depois que todas as peças internas estivessem quentes o suficiente para transmitir esse calor para a superfície.

A propagação do calor é lenta, comparável à de uma toalha se encharcando, a umidade demora a chegar de uma ponta a outra.

Sem o óleo para espalhar o calor, a superfície externa monitorada pela câmera só começaria a se aquecer depois que todo o interior do motor tivesse se aquecido.

E ainda teria de enfrentar a barreira das juntas de papelão e guarnições de borracha, materiais maus condutores de calor que atuam como barreiras isolantes.

O vídeo da soldagem por atrito mostra como o calor se concentra na área de contato:

Imagem: Vídeo acima https://www.youtube.com/watch?v=F4lAXQRmwRw que é uma coletânea de vídeos sobre o assunto de diversos fabricantes.

Muito antes que ele seja detectado pela câmera de infravermelho externa ao motor, o dano já está feito.

Quinze minutos é muito pouco tempo para a energia térmica vencer todos esses obstáculos.

As superfícies em contato já estariam derretidas e fundidas — e o motor já teria parado de funcionar — muito antes de o calor se propagar o suficiente para ser detectado do lado de fora.

Era só esperar mais uns 15 minutos que o motorzinho abriria o bico.

Essas temperaturas das peças somente poderiam ser medidas com sensores instalados dentro do motor diretamente junto das peças críticas, e ainda assim seria extremamente difícil.

Até registrarem o aumento da temperatura, as superfícies de contato já estariam suficientemente danificadas.

As folgas entre as peças são medidas em centésimos e até milésimos de milímetro — nenhum sensor consegue tamanho foco na medição.

Ele captaria a média de temperatura na região focalizada, tipo uns 2 milímetros. 

Mas a camada superficial das peças que está sendo danificada tem milésimos de milímetro...

Agora você entende porque as temperaturas registradas no vídeo permanecem muito próximas, tanto com óleo quanto sem óleo.

Eu adoraria ver esse mesmo teste sendo repetido comparando um motor rodando com óleo 20W-50 e depois com óleo 10W-30.

Aí sim a câmera de infravermelho permitiria notar alguma diferença, porque nos dois casos ela estaria captando a temperatura externa da carcaça devido ao calor conduzido por um óleo e outro.

Com uma melhor proteção lubrificante entre as peças, meu feeling uou uou uoooou feelings! é de que o calor gerado será menor com óleo 20W-50.

Coisa muito pequena, da ordem de poucos graus celsius, mas perceptível.

Afinal, a primeira coisa que o pessoal relata nas honda mal tratadas com 10W-30 assim que passam a usar 20W-50 é como o motor passa a trabalhar mais frio.

Sintomático é notar que o motor para de estalar ao ser desligado... motor estalando é sinal de aquecimento excessivo.

Mas será fundamental fazer o teste primeiro com o 20W-50 e depois com o 10W-30.

Porque se fizerem o teste primeiro com o óleo 10W-30, o coitado do motor já não será mais o mesmo...

Um abraço, e boa volta do feriadão,

Jeff
PS: Agradeço a todos os leitores que enviaram este vídeo porque sabiam que eu iria gostar, mas justiça seja feita, o primeiro foi o Daniel lá de Floripa (forte abraço!) no dia 05 de abril... faz tempo. O vídeo ainda tinha pouquíssimas visualizações. 

Só que a postagem não ficava do jeito que eu queria, parecia que tinha alguma coisa faltando. Aí o Pedra Veloz enviou o segundo vídeo, fechou. 

Um forte abraço a todo mundo que colabora para este blog ficar cada vez mais interessante!