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Eng Jos Claudio Pereira www.joseclaudio.eng.br Pg. 1

MOTORES E GERADORES

PRINCPIOS DE FUNCIONAMENTO, INSTALAO, OPERAO E MANUTENO DEGRUPOS DIESEL GERADORES

1 MOTORES DIESEL

So mquinas trmicas alternativas, de combusto interna, destinadas ao suprimento deenergia mecnica ou fora motriz de acionamento. O nome devido a Rudolf Diesel,engenheiro francs nascido em Paris, que desenvolveu o primeiro motor em Augsburg -Alemanha, no perodo de 1893 a 1898. Oficialmente, o primeiro teste bem sucedido foi

realizado no dia 17 de fevereiro de 1897, na Maschinenfabrik Augsburg.Segundo sua aplicao, so classificados em 4 tipos bsicos:

ESTACIONRIOS

Destinados ao acionamento de mquinas estacionrias, tais como Geradores, mquinas desolda, bombas ou outras mquinas que operam em rotao constante;

INDUSTRIAIS

Destinados ao acionamento de mquinas de construo civil, tais como tratores,carregadeiras, guindastes, compressores de ar, mquinas de minerao, veculos deoperao fora-de-estrada, acionamento de sistemas hidrostticos e outras aplicaes ondese exijam caractersticas especiais especficas do acionador;

VEICULARES

Destinados ao acionamento de veculos de transporte em geral, tais como caminhes enibus;

MARTIMOS

Destinados propulso de barcos e mquinas de uso naval.

Conforme o tipo de servio e o regime de trabalho da embarcao, existe uma vasta gamade modelos com caractersticas apropriadas, conforme o uso. (Laser, trabalho comercialleve, pesado, mdio-contnuo e contnuo)

Alm dos segmentos de aplicaes, os motores Diesel podem ser classificados pelo tipo desistema de arrefecimento que utilizam, normalmente a gua ou a ar e pelo nmero edisposio dos cilindros, que normalmente so dispostos em linha, quando os cilindros seencontram em uma nica fileira, ou em V, quando os cilindros so dispostos em fileiras

oblquas.


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As diferenas bsicas entre os diversos tipos de motores Diesel residem, essencialmente,sobre os sistemas que os compem. Todos funcionam segundo as mesmas leis datermodinmica, porm as alteraes de projeto que se efetuam sobre os sistemas e seuscomponentes resultam em caractersticas de operao que os tornam adequados paraaplicaes diferentes.

Os sistemas que constituem os motores Diesel so:! Sistema de Admisso de ar;

! Sistema de Combustvel, a se incluindo os componentes de injeo de leoDiesel;

! Sistema de Lubrificao;

! Sistema de Arrefecimento;

! Sistema de Exausto ou escapamento dos gases;

! Sistema de Partida;

O motor, propriamente dito, composto de um mecanismo capaz de transformar osmovimentos alternativos dos pistes em movimento rotativo da rvore de manivelas, atravsda qual se transmite energia mecnica aos equipamentos acionados, como, por exemplo,um gerador de corrente alternada, que denominamos ALTERNADOR. Este mecanismo sesubdivide nos seguintes componentes principais:

a) - Bloco de cilindros

Onde se alojam os conjuntos de cilindros, compostos pelos pistes com anis de segmento,camisas, bielas, rvores de manivelas e de comando de vlvulas, com seus mancais e

buchas. Na grande maioria dos motores, construdo em ferro fundido e usinado parareceber a montagem dos componentes. Grandes motores navais tem bloco construdo emchapas de ao soldadas e alguns motores de pequeno porte tm bloco de liga de alumnio.

b) - Cabeotes

Funcionam, essencialmente, como "tampes" para os cilindros e acomodam osmecanismos das vlvulas de admisso e escape, bicos injetores e canais de circulao dolquido de arrefecimento. Dependendo do tipo de construo do motor, os cabeotes podemser individuais, quando existe um para cada cilindro, ou mltiplos, quando um mesmocabeote cobre mais de um cilindro.

c) - Crter

o reservatrio do leo lubrificante utilizado pelo sistema de lubrificao. construdo emferro fundido, liga de alumnio ou chapa de ao estampada. Em alguns motores o crter do tipo estrutural, formando com o bloco uma estrutura rgida que funciona como chassis damquina, como se v em alguns tratores agrcolas.

d) - Seo dianteira

a parte dianteira do bloco, onde se alojam as engrenagens de distribuio de movimentospara os acessrios externos, tais como bomba dgua, ventilador, alternador de carga dasbaterias e para sincronismo da bomba de combustvel e da rvore de comando de vlvulas.


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e) - Seo traseira.

Onde se encontram o volante e respectiva carcaa, para montagem do equipamentoacionado.

Todos os cuidados de manuteno preventiva se concentram sobre os sistemas do motor.O mecanismo principal s recebe manuteno direta por ocasio das revises gerais de

recondicionamento ou reforma, quando totalmente desmontado, ou se, eventualmente,necessitar de interveno para manuteno corretiva, em decorrncia de defeito ouacidente. Os componentes internos esto sujeitos a desgastes inevitveis, porm suadurabilidade e performance dependem unicamente dos cuidados que forem dispensadosaos sistemas.

Motor Diesel CUMMINS modelo 6CT8.3 visto em corte

2 - PRINCPIOS DE FUNCIONAMENTO

Os motores de combusto interna, segundo o tipo de combustvel que utilizam, soclassificados em motores do ciclo Otto e motores do ciclo Diesel, nomes devidos aos seusdescobridores.

Motores do ciclo Otto so aqueles que aspiram a mistura ar-combustvel preparada antes deser comprimida no interior dos cilindros. A combusto da mistura provocada por centelhaproduzida numa vela de ignio. o caso de todos os motores a gasolina, lcool, gs, oumetanol, que so utilizados, em geral, nos automveis.

Motores do ciclo Diesel so aqueles que aspiram ar, que aps ser comprimido no interior

dos cilindros, recebe o combustvel sob presso superior quela em que o ar se encontra. Acombusto ocorre por auto-ignio quando o combustvel entra em contato com o araquecido pela presso elevada. O combustvel que injetado ao final da compresso do ar,

Carter

rvore de Cames(Comando de vlvulas)rvore de Manivelas

Pisto

Filtro deCombustvel

Bloco

Damper Camisa

Biela

Coletor deAdmisso

Turbocompressor

Cabeote

Vlvulas deAdmisso e

EscapeColetor deEscape

Balancins


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na maioria dos motores do ciclo Diesel o leo Diesel comercial, porm outroscombustveis, tais como nafta, leos minerais mais pesados e leos vegetais podem serutilizados em motores construdos especificamente para a utilizao destes combustveis. Oprocesso Diesel no se limita a combustveis lquidos. Nos motores segundo o processoDiesel, podem ser utilizados tambm carvo em p e produtos vegetais. Tambm possvela utilizao de gs como combustvel no processo Diesel, nos motores conhecidos como decombustvel mistoou conversveis, que j so produzidos em escala considervel e vistoscomo os motores do futuro.

Para os combustveis lquidos, as diferenas principais entre os motores do ciclo Otto e doCiclo Diesel so:

Motores de Combusto Interna a Pisto

Caracterstica Ciclo Otto Ciclo Diesel

Tipo de Ignio Por centelha (Vela de ignio) Auto-ignio

Formao da mistura No carburador Injeo

Relao de Compresso 6 at 8 : 1 16 at 20 : 1

(No motor Otto de injeo o combustvel injetado na vlvula de admisso, ou diretamentena tomada de ar do cilindro antes do trmino da compresso).

2.1 - DEFINIES

A nomenclatura utilizada pelos fabricantes de motores, normalmente encontrada nadocumentao tcnica relacionada, obedece a notao adotada pela norma DIN 1940.Existem normas americanas, derivadas das normas DIN, que adotam notaes ligeiramentediferenciadas, porm com os mesmos significados.

Notao Nomenclatura Definio

DDIMETRO DO

CILINDRODimetro interno do Cilindro.

sCURSO DO

PISTO

Distncia percorrida pelo pisto entre os extremos docilindro, definidos como Ponto Morto Superior (PMS)

e Ponto Morto Inferior (PMI).

s /DCURSO/

DIMETRO

Relao entre o curso e o dimetro do pisto. (Osmotores cuja relao curso/dimetro = 1 sodenominados motores quadrados.)

n ROTAONmero de revolues por minuto da rvore demanivelas.

cm VELOCIDADE Velocidade mdia do Pisto = 2s n / 60 = s n / 30

AREA DO

PISTO Superfcie eficaz do Pisto = D2/ 4


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Pe POTNCIA TIL

a potncia til gerada pelo motor, para suaoperao e para seus equipamentos auxiliares (assimcomo bombas de combustvel e de gua, ventilador,compressor, etc.)

zNMERO DE

CILINDROSQuantidade de cilindros de dispe o motor.

VhVOLUME DO

CILINDRO Volume do cilindro = As

VcVOLUME DA

CMARAVolume da cmara de compresso.

VVOLUME DECOMBUSTO Volume total de um cilindro = Vh + Vc

VHCILINDRADA

TOTAL Volume total de todos os cilindros do motor = z Vh

eRELAO DE

COMPRESSO

Tambm denominada de razo ou taxa decompresso, a relao entre o volume total docilindro, ao iniciar-se a compresso, e o volume no fimda compresso, constitui uma relao significativapara os diversos ciclos dos motores de combustointerna. Pode ser expressa por: (Vh +Vc)/Vc . ( > 1).

PiPOTNCIAINDICADA

a potncia dentro dos cilindros. Abreviadamentedenominada de IHP(Indicated Horsepower), consistena soma das potncias efetiva e de atrito nas

mesmas condies de ensaio.

PlPOTNCIADISSIPADA

Potncia dissipada sob carga, inclusive engrenagensinternas.

Psp DISSIPAO Dissipao de potncia pela carga.

PrCONSUMO DE

POTNCIA

Consumo de potncia por atrito, bem como doequipamento auxiliar para funcionamento do motor, parte a carga. Pr= Pi - Pe- Pl-Psp

Pv

POTNCIA

TERICA

Potncia terica, calculada por comparao, demquina ideal. Hipteses para este clculo: ausncia

de gases residuais, queima completa, paredesisolantes, sem perdas hidrodinmicas, gases reais.

pePRESSO

MDIA EFETIVA

a presso hipottica constante que seria necessriano interior do cilindro, durante o curso de expanso,para desenvolver uma potncia igual potncia noeixo.

piPRESSO

MDIANOMINAL

a presso hipottica constante que seria necessriano interior do cilindro, durante o curso de expanso,para desenvolver uma potncia igual potncianominal.


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prPRESSOMDIA DEATRITO

a presso hipottica constante que seria necessriano interior do cilindro, durante o curso de expanso,para desenvolver uma potncia igual potncia deatrito.

B CONSUMO Consumo horrio de combustvel.

bCONSUMO

ESPECFICO

Consumo especfico de combustvel = B / P; com ondicee,refere-se potncia efetiva e com o ndice irefere-se potncia nominal.

mRENDIMENTO

MECNICO

a razo entre a potncia medida no eixo e apotncia total desenvolvida pelo motor, ou seja:

m=e/Pi = Pe/(Pe+ Pr)ou ento, m= Pe/(Pe+ Pr+Pl+ Psp).

e

RENDIMENTO

TIL

Ou rendimento econmico o produto do rendimento

nominal pelo rendimento mecnico = i.

m

iRENDIMENTO

INDICADO o rendimento nominal. Relao entre a potnciaindicada e a potncia total desenvolvida pelo motor.

vRENDIMENTO

TERICO o rendimento calculado do motor ideal.

g EFICINCIA a relao entre os rendimentos nominal e terico;

g= i/v.

%

lRENDIMENTO

VOLUMTRICO a relao entre as massas de ar efetivamenteaspirada e a terica.

2.2 - MOTOR DE QUATRO TEMPOS

Um ciclo de trabalho estende-se por duas rotaes da rvore de manivelas, ou seja, quatrocursos do pisto.

No primeiro tempo, com o pisto em movimento descendente, d-se a admisso, que severifica, na maioria dos casos, por aspirao automtica da mistura ar-combustvel (nosmotores Otto), ou apenas ar (motor Diesel). Na maioria dos motores Diesel modernos, uma

ventoinha empurra a carga de ar para o cilindro (turbocompresso).No segundo tempo, ocorre a compresso, com o pisto em movimento ascendente. Poucoantes de o pisto completar o curso, ocorre a ignio por meio de dispositivo adequado (nomotor Otto), ou a auto-ignio (no motor Diesel).

No Terceiro tempo, com o pisto em movimento descendente, temos a ignio, com aexpanso dos gases e transferncia de energia ao pisto (tempo motor).

No quarto tempo, o pisto em movimento ascendente, empurra os gases de escape para aatmosfera.

Durante os quatro tempos ou duas rotaes transmitiu-se trabalho ao pisto s uma vez.

Para fazer com que as vlvulas de admisso e escapamento funcionem corretamente,abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos, a rvore de comando de vlvulas


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(ou eixo de cames) gira a meia rotao do motor, completando uma volta a cada ciclo dequatro tempos.

1 TempoCurso deAdmisso

2 TempoCurso de

Compresso

3 TempoCurso dePotncia

4 TempoCurso de

Escapamento

2.3 - MOTOR DE DOIS TEMPOS

O ciclo motor abrange apenas uma rotao da rvore de manivelas, ou seja, dois cursos dopisto. A exausto e a admisso no se verificam e so substitudas por:

1 Pela expanso dos gases residuais, atravs da abertura da vlvula de escape, ao fim docurso do pisto;

2 Substituio da exausto pelo percurso com ar pouco comprimido. Os gases soexpulsos pela ao da presso prpria.;

3 Depois do fechamento da vlvula, o ar que ainda permanece no cilindro, servir combusto (a exausto tambm pode ser feita por vlvulas adicionais);

4 O curso motor reduzido. O gs de exausto que permanece na cmara, misturadocom o ar admitido; nos motores de carburao (s usados em mquinas pequenas), o gsde exausto j apresenta a mistura em forma de neblina.

PRIMEIRO TEMPO SEGUNDO TEMPO

Admisso Compresso Potncia Escapamento

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Vantagens:O motor de dois tempos, com o mesmo dimensionamento e rpm, d uma maiorpotncia que o motor de quatro tempos e o torque mais uniforme.

Faltam os rgos de distribuio dos cilindros, substitudos pelos pistes, combinados comas fendas de escape e combusto, assim como as de carga.

Desvantagens: Alm das bombas especiais de exausto e de carga, com menor podercalorfico e consumo de combustvel relativamente elevado; carga calorficaconsideravelmente mais elevada que num motor de quatro tempos, de igualdimensionamento.


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2.4 TEORIA DO MOTOR

O motor tem sua capacidade definida em termos de potncia, em HP (Horsepower) ou CV(Cavalo Vapor). a indicao da quantidade de trabalho que ele capaz de realizar naunidade de tempo.

Por definio, 1 HP a potncia necessria para elevar a altura de um p, em um segundo,uma carga de 550 libras e 1 CV a potncia necessria para elevar a altura de um metro,em um segundo, uma carga de 75 quilogramas. Ou seja: 1 HP = 550 lb-ft/seg e 1 CV = 75kgm/seg. Se a unidade de tempo utilizada for o minuto, multiplicamos 550 x 60 e temos 1HP = 33.000 lb-ft/min e 1 CV = 75 x 60 = 4.500 kgm/min.

2.4.1 DEFINIES DE POTNCIAS

Embora existam normas brasileiras que definam o desempenho e as potncias dos motoresDiesel, as fbricas existentes no Brasil adotam as normas dos seus pases de origem.Assim, Scania, Mercedes, MWM, Volvo e outras de origem europia, adotam as normas

DIN 6270 e 6271 para as definies de potncias dos motores que fabricam, enquanto asde origem americana, tais como Caterpillar, Cummins, General Motors e outras, adotam asnormas ISO8528, 3046, AS2789 e SAE BS5514. As normas brasileiras que tratam dosmotores so: a) MB-749 (NBR 06396) = Motores alternativos de combusto interna noveiculares e b) NB-130 (NBR 05477) = Apresentao do desempenho de motores decombusto interna, alternativos, de ignio por compresso (Diesel).

De acordo com a nomenclatura brasileira (NBR 06396):

! Potncia efetiva contnua no limitada:

(correspondente a DIN 6270-A) a maior potncia efetiva garantida pelo fabricante,

que ser fornecida sob regime de velocidade, conforme sua aplicao durante 24horas dirias sem sofrer desgaste anormal e perda de desempenho. A ajustagemdessa potncia no motor permite ainda uma sobrecarga. Esta a ajustagemrecomendada para grupos geradores. A quantidade de injeo do combustvel bloqueada na bomba injetora para que uma sobrecarga (em geral 10% da potnciaefetiva contnua) do motor Diesel esteja disponvel para a acelerao, tal comorequerido em caso de aplicao sbita de plena carga eltrica.

! Potncia efetiva contnua limitada:

(correspondente a DIN 6270-B) a maior potncia efetiva garantida pelo fabricante,e que ser fornecida, sob regime de velocidade angular, especificado conforme sua

aplicao, continuamente, durante um tempo limitado, ou intermitentemente, sobindicao do fabricante, sem sofrer desgaste anormal e perda de desempenho. Aajustagem dessa potncia no motor no permite uma sobrecarga.

Como esta potncia, para ligao de plena carga do consumidor, no possui reservasuficiente para o processo de recuperao do governador de rpm, em princpio elano deveria ser utilizada para grupos geradores. Caso contrrio, grandes quedas develocidade em que, em casos extremos, a velocidade normal no mais possa seralcanada, tem que ser previstas para o caso de uma aplicao sbita da carga nolimite de potncia, por exemplo, devido a altas correntes de partida de motoreseltricos.

As potncias acima definidas sero consideradas potncias teis se todos os dispositivosauxiliares necessrios operao do motor (por exemplo: bomba injetora, ventilador ebomba dgua) estiverem sendo acionados pelo prprio motor.


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A norma brasileira NBR 06396 no somente estabelece os conceitos de potncia econsumo de motores de combusto interna, mas indica tambm como as potncias e osconsumos de combustveis devem ser convertidos para condies atmosfricasparticulares. As normas DIN e ABNT tomam como padro as mesmas condiesatmosfricas, isto , uma presso baromtrica de 76 mm Hg (equivalente a uma altitude decerca de 270 m acima do nvel do mar), temperatura ambiente de 20C e umidade relativado ar de 60%.

H, entretanto, uma diferena fundamental, entre as normas DIN e ABNT, que necessrioressalvar: a definio dos acessrios que devem ser acionados pelo motor (e cujo consumode potncia no deve ser calculado como potncia efetiva do motor) difere de uma normapara a outra. A norma ABNT mais rigorosa e prev que, por exemplo, as potncias deacionamento da bomba centrfuga e do ventilador devero ser descontadas ao definir apotncia de um motor industrial, normalmente equipado com estes acessrios.

As normas americanas estabelecem as condies atmosfricas padro de acordo com aISO3046 em 29,61 in Hg de presso baromtrica, equivalente a uma altitude de 300 ftacima do nvel do mar e adotam o mesmo conceito de sobrecarga de 10%, como nasnormas DIN. Para os motores Diesel estacionrios destinados a aplicao em gruposgeradores, estabelecem regimes de operao considerando fatores de carga e definem trsregimes de trabalho: Stand-by, Prime Power e Continuous. O regime Stand-by o quedefinimos como emergnciae estabelecido sobre a potncia efetiva contnua limitada; oregime Prime Power o que chamamos de contnuo e estabelecido sobre a potnciaefetiva contnua no limitada e o Continuous um regime definido como sendo umapotncia em que o motor pode operar 24 horas por dia com carga constante.

Embora as normas recomendem o contrrio, todos os montadores de grupos geradoresespecificam seus produtos pela potncia intermitente ou de emergncia (potncia efetivacontnua limitada). Se o usurio pretender adquirir um grupo gerador, deve conhecer bem

suas necessidades e especificar de forma clara o regime de operao. Na maioria doscasos, os grupos geradores so de emergncia, porm, quando solicitados a operar, naausncia do suprimento de energia da rede eltrica local, devem atender os consumidorespelo tempo que for necessrio, suprindo a energia que for exigida. A potncia que definimoscomo efetiva contnua no limitada, permite um regime de trabalho com possibilidade desobrecarga de 10% durante uma hora em cada 12 horas de operao, enquanto a potnciaefetiva contnua limitadano admite sobrecargas.

Para medir a potncia do motor, utiliza-se o DINAMMETRO.

O dispositivo mais antigo, utilizado at os dias de hoje, para medir a potncia do motor constitudo por um volante circundado por uma cinta conectada a um brao cuja

extremidade se apia sobre a plataforma de uma balana. O volante, acionado pelo motor,tem o seu movimento restringido pela presso aplicada cinta, que transmite o esforo aobrao apoiado sobre a balana. A partir das leituras da balana, calcula-se o esforodespendido pelo motor. Este dispositivo conhecido como FREIO DE PRONY, nomedevido ao seu inventor, Gaspard Clair Francois Marie Riche De Prony (17551839).Embora atualmente existam equipamentos sofisticados, o princpio de determinao depotncia ao freio se mantm e os dinammetros modernos so construdos com o objetivode opor uma resistncia controlada e medida ao movimento de rotao da rvore demanivelas. O freio de PRONY ainda utilizado atualmente para determinao da potnciade pequenos motores eltricos.


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5252000.33

2)()(

FRnP

FRnP HPHP &'&

#

2,716500.4

2)()(

FRnP

FRnP CVCV &'&

#

5252

)().()(

rpmRotaolbftTorqueHPPotncia

(&

nF

BALANA

R

Cinta

SapataBarra

Volante

f(Atrito)

r


A determinao da potncia do motor se faz considerando:

Rotao do motor = n(em rpm)Comprimento do brao = R(em m ou ft)Leitura da balana = F(em lb ou Kg)

Com os elementos acima, sabendo-se que a periferia do volante percorre, no intervalo deuma rotao, a distncia 2rcontra a fora de atrito f, aplicada pela cinta, ento, em cadarotao, tem-se:

Trabalho=2 r f.

O conjugado resistente ao atrito formado pelo produto da leitura Fda balana pelo valordo comprimento do brao de alavanca R e ser exatamente igual ao produto r vezes f,conjugado que tende a mover o brao. Logo:

rf = FRe, em uma rotao, Trabalho = 2 F R.

O produto FR tambm conhecido como TORQUEdo motor.

Se o motor funcionar a nrpm, o Trabalho por minuto ser dado por: )= 2 F R n.

A expresso acima define a potncia desenvolvida pelo motor, que pode ser expressa emHP (Horsepower) ou em CV (Cavalo-vapor), dependendo das unidades empregadas. Assim:

Para Fem libras, Rem ps e nem rpm, ou:

Para Fem Kg, Rem metros e n em rpm.

Como FR = Torque, podemos ainda, adotar outras variantes para as frmulas acimaconsiderando as unidades envolvidas:

1 KW = 1,341 HP e, inversamente, 1 HP = 0,746 kW

974

)()()(

rpmRotaokgmTorquekWPotncia

(&

9550

)()()(

rpmRotaoNmTorquekWPotncia

(&


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Tempo

TrabalhoPotncia &

nV

xPotnciap

H

e ((

&)(

A potncia medida como acima resulta da expanso dos gases de combusto no interiordos cilindros do motor, que impulsiona o pisto fazendo girar a rvore de manivelas contra aresistncia oposta pelo freio. Portanto, resulta da presso exercida sobre a superfcie dacabea do pisto. Essa presso (no motor Diesel), constante na primeira parte do tempomotor mais se reduz ao longo da segunda parte do curso de potncia, dado que h umavariao de volume com o deslocamento do pisto. Por essa razo, considera-se para efeitode estudo a presso mdia efetiva, como definida no item 2.1, para os clculos comoveremos a seguir.

O diagrama P V (presso x volume) do ciclo Diesel ideal mostrado abaixo nos d umaviso das transformaes que ocorrem durante um ciclo de trabalho do motor Diesel.

V

P

Qabs

Qced

W

b c

d

a

V2 V3 V1www.joseclaudio.eng.br

Diagrama P V do ciclo Diesel ideal.

Partindo do ponto a, o ar comprimidoadiabaticamente (sem troca de calor) at b,aquecido presso constante at c, expandidoadiabaticamente at d e novamente resfriado, avolume constante, at a.

O trabalho obtido a rea hachurada, com limitesabcd. O calor absorvido fornecido a pressoconstante, ao longo da linha bce o cedido, o quese remove durante da. No h troca de calor nastransformaes adiabticas abe cd.

Das definies do item 2.1, temos que:

pe= Presso mdia efetiva em psi (libra/in) ou em kg/cm;A= rea da cabea do pisto em in ou cm;

s= Curso do pisto em pol. ou cm;

z= Nmero de cilindros do motor;

n= Nmero de revolues por minuto (rpm) e

VH= Cilindrada total do motor em in ou cm.

Consideremos x= Nmero de rotaes por cilindro, entre dois cursos de expanso. (Para

motores de quatro tempos, x= 2). A relao n/xser o nmero de vezes por minuto queocorre um curso de potncia ou tempo motor em cada cilindro;

Sabendo-se que:

e que Tr abalho = Foraxdeslocamento!Fora = pexAe deslocamento= s

podemos escrever: Potncia= pex Ax sx zx (n/x)(em unidades homogneas).

Como VH= A xsxz, resulta Potncia= pexVHx (n/x), dondeconclumos que :


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Tempo

MassaB &

O termo (Potncia) na frmula acima ser Pe quando a presso considerada for pe e,analogamente, Piquando se tratar de pie Prpara pr.

A presso mdia efetiva uma varivel muito expressiva no julgamento da eficcia com queum motor tira proveito do seu tamanho (Cilindrada), sendo, por isso, muito usada para finsde comparao entre motores. O torque, por exemplo, no se presta muito para comparar

motores porque depende das dimenses do motor. Os motores maiores produziro maiorestorques. A potncia, tambm, no um bom elemento para permitir a comparao demotores, pois depende, no somente das dimenses, mas tambm da velocidade derotao. Assim, num projeto tem-se sempre em mente construir motor de presso mdiaefetiva elevada.

Para obter os valores de pe em lb/in2 ou kg/cm2 para motores de 4 tempos quando so

conhecidos Peem BHP, nem rpm e VHem cm3ou in3, so vlidas as relaes:

Para Peem HP, VHem in e nem rpm, ou ento:

Para Peem CV, VHem cm e nem rpm.

2.4.2 CONSUMO DE COMBUSTVEL RENDIMENTO TRMICO

Independentemente do mtodo empregado, a medio do consumo de combustvel fundamental para que se conhea a eficincia com que o motor transforma a energiaqumica do combustvel em trabalho til. De posse dos valores de massa de combustvelconsumido, potncia medida e tempo, pode-se calcular o consumo especifico decombustvel em g/CVh, g/kWh, g/HPh ou lb./HPh. Tomando-se medies em diferentescondies de carga e rpm, possvel plotar em grfico os diversos resultados e traar umacurva de consumo para o motor em prova. Em geral, a curva de consumo especfico domotor apresenta os pontos mais favorveis, de menor valor, com carga em torno de 80% dapotncia nominal e onde so medidos os valores de torque mais elevados.

O consumo horrio dado por:

Em Kg/h ou lb/h.

Medindo-se o consumo horrio sob regime conhecido de carga, pode-se determinar oconsumo especfico, que uma varivel importante a ser considerada na aplicao domotor. De posse desses valores, a Massa ser igual ao produto do Volume pela suaDensidade. [M = *v].

Para o leo Diesel, o valor da densidade tomado habitualmente como *= 0,854 kg/litro,embora algumas variaes para mais ou para menos possam ser verificadas.

)/(792000000.33122 2inlb

nV

Pp

nV

Pp

H

ee

H

ee

(

(&'

(

(((&

)/(900000 2cmKg

nV

Pp

H

ee (

(&


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Onde:

*= Densidade do combustvel;v= Volume de combustvel consumido;P= Potncia do motor em HPt= Tempo

O consumo especfico de combustvel um parmetro de comparao muito usado paramostrar quo eficientemente um motor est transformando combustvel em trabalho. Oemprego deste parmetro tem maior aceitao que o rendimento trmico porque todas asvariveis envolvidas so medidas em unidade padro: Tempo, Potncia e Peso.

Tipicamente, para uma dada rotao, o consumo especfico apresenta-se como na curvaabaixo, onde se pode ver que para cargas inferiores a 30% da capacidade nominal do motor

h um crescimento acentuado do consumo em kg/HPh.

Para os grupos geradores, freqentemente o usurio quer saber o consumo especfico decombustvel em relao aos kWh gerados, da mesma forma como para o veculo importante saber o consumo em termos de quilmetros com um litro de combustvel.

Neste caso, basta considerar o consumo especfico de combustvel em g/kWh do motor edividir pelo rendimento do alternador.

2.4.2.1 RENDIMENTO TRMICO

a relao entre a potncia produzida e a potncia calorfica entregue, ou seja, aeficincia de transformao de calor em trabalho, para um ciclo.

t = (Potncia Produzida / Potncia Calorfica)

Por definio: 1 HPh = 2545 BTU,

A potncia calorfica do combustvel dada em Kcal/kg, BTU/g ou unidades semelhantes,sempre em quantidade de calor em relao massa.

Chamando-se o poder calorfico de Q(em BTU/g) e o consumo especfico de combustvel

de b (em g/HPh), tem-se:

tP

v

TempoPotncia

Massab

((

+(

& *

)()(

CONSUMO ESPECFICO DE COMBUSTVEL(TPICO)

-0,050,100,150,200,250,300,35

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

PERCENTUAL DE CARGA

C

onsumoem

kg/HPh



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comb

ar

M

MRAC&

Calor recebido = bQ e o rendimento trmico resulta:

2.4.3 RELAO AR/COMBUSTVEL

Para a combusto completa de cada partcula de combustvel, requer-se, da mistura, deacordo sua composio qumica, uma determinada quantidade de oxignio, ou seja, de ar: o ar terico necessrio, Armin. A falta de ar (mistura rica) produz, em geral, um consumodemasiado alto de combustvel, e formao de CO (monxido de carbono) ou fuligem.

A combusto, nos motores, exige um excesso de ar. Se estabelece-se a relao entre aquantidade real de ar Arreale a terica, Armin, tem-se a relao %= (Arreal/ Armin), que no motorOtto, fica entre 0,9 e 1,3. No motor Diesel a plena carga, normalmente, no inferior a 1,3 ecom o aumento da carga pode subir bastante. Depende da qualidade da mistura, do

combustvel, da forma da cmara de combusto, do estado trmico (carga) e de outrascircunstncias. A quantidade de ar terico, Armin, pode ser calculada em funo dacomposio qumica do combustvel. Os filtros de ar, tubulaes, passagens eturbocompressor so dimensionados em funo da quantidade de ar necessria combusto e devem ser mantidos livres e desobstrudos, a fim de no comprometer ofuncionamento do motor.

A relao ar/combustvel real definida como a relao entre a massa de ar e a massa decombustvel em um intervalo de tempo t.

Referidas a um mesmo intervalo de tempo

Para determinar a relao ar/combustvel necessrio conhecer as quantidades decombustvel e de ar consumidas pelo motor. Entretanto, medir a vazo de ar no muitofcil. Existem processos que permitem medir, quando necessrio, a quantidade de arconsumida pelo motor. Um processo normalmente utilizado o emprego de um reservatriosob presso controlada, que fornece ar ao motor atravs de orifcios calibrados. Sabendo-sea vazo permitida por cada orifcio, sob a presso medida, possvel calcular a massa de arque o motor aspira. O mtodo tem o inconveniente de permitir quedas de presso no coletorde admisso, na medida em que os orifcios somente so abertos aps constatada anecessidade de suprir mais ar ao motor, uma vez que necessrio manter a presso de

coletor constante. Se um nico elemento medidor for usado, a queda de presso no sistemae a presso no coletor de admisso, estaro sujeitas a variaes, dependendo davelocidade de escoamento, funo direta da rpm do motor. A utilizao de vrios orifciosem paralelo seria um atenuante eficaz para as dificuldades citadas. Para pequenasquantidades de ar, um elemento, apenas, seria aberto, sendo os demais progressivamentecolocados na linha, proporo que a quantidade de ar aumentasse, tendo-se ateno queda total de presso no sistema, que deve ser mantida aproximadamente constante. Otanque ou reservatrio de equilbrio indispensvel, pois se o ar for aspirado diretamente, oescoamento ser pulsante, levando a grandes erros nas medidas de presso atravs dosorifcios calibrados. Em geral, como o conhecimento da quantidade de ar consumida pelomotor s tem importncia para o dimensionamento de filtros de ar, turbocompressores eelementos conexos, prefere-se avaliar a quantidade de ar por meio de clculos. O resultado

Qbt (&

2545$


15/122


RACRCA1

&

obtido por clculos, (Ar terico) a quantidade mnima de ar que contm as molculas deoxignio suficientes para a combusto.

2.4.4 RELAO COMBUSTVEL/AR

o inverso da relao ar/combustvel.

2.4.5 RENDIMENTO VOLUMTRICO

a relao entre a massa de ar aspirado por um cilindro e a massa de ar que ocuparia omesmo volume nas condies ambientes de presso e temperatura.

Sendo:

Ma= Massa de araspirado por hora (lb./h), dividida pelo nmero de aspiraes por hora e

Mt = Massa de ar, nas condies atmosfricas presentes, necessria para preencher ovolume da cilindrada de um cilindro, o rendimento volumtrico ser:

A expresso rendimento volumtrico, na realidade, define uma relao entre massas e noentre volumes, como sugere a denominao.

2.4.6 EFEITO DA VELOCIDADENas altas velocidades, comea haver dificuldade no enchimento dos cilindros, devido aoaumento das perdas de carga e a inrcia da massa de ar, fazendo cair o rendimentovolumtrico.

2.4.7 EFEITO DO TURBOCOMPRESSOR

Normalmente denominado por turbina, supercharger, turbocompressor, sobrealimentador,supercarregador, turboalimentador ou simplesmente turbo, o que mais importa so os seus

efeitos sobre o desempenho do motor. No caso dos motores Diesel, tem a finalidade deelevar a presso do ar no coletor de admisso acima da presso atmosfrica, fazendo comque, no mesmo volume, seja possvel depositar mais massa de ar, e, conseqentemente,possibilitar que maior quantidade de combustvel seja injetada, resultando em mais potnciapara o motor, alm de proporcionar maior presso de compresso no interior do cilindro, oque produz temperaturas de ignio mais altas e, por conseqncia, melhor aproveitamentodo combustvel com reduo das emisses de poluentes. Para melhorar os efeitos do turbo-alimentador, adiciona-se ao sistema de admisso de ar, um processo de arrefecimento doar admitido, normalmente denominado de aftercooler ou intercooler, dependendo da posioonde se encontra instalado, com a finalidade de reduzir a temperatura do ar, contribuindopara aumentar, ainda mais, a massa de ar no interior dos cilindros. A tendncia, para o

futuro, que todos os motores Diesel sejam turbo-alimentados. Nos motores turbo-alimentados, o rendimento volumtrico, em geral, maior que 1.

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16/122


Turbo-alimentador acionado pelos gases de escapepara motor Diesel.

Turbina de gs de escapamento com fluxo de fora paradentro. a= admisso do gs de escapamento; b= sada dogs de escapamento; c= admisso do ar; d= sada do ar;e = entrada do leo lubrificante; f = sada do leolubrificante; g= roda motriz da turbina; h= rotor da turbina;i= rotor da ventoinha; k= bucha flutuante de mancal.

Constitudo por um conjunto de dois rotores montados nas extremidades do mesmo eixo, oturbocompressor acionado pela energia cintica dos gases de escape que impulsiona orotor quente (ou turbina) fazendo com que o rotor frio (compressor radial) na outraextremidade impulsione o ar para os cilindros.

O turbocompressor trabalha em rotaes elevadas (80.000 a 100.000 RPM), temperaturamxima do gs de escape at 790C, proporciona um ganho de potncia, nos motoresDiesel, da ordem de 30 a 40% e reduo do consumo especfico de combustvel no entornode 5%. Devido ao aumento da presso mxima de combusto, exige-se uma vedaoslida e uma maior presso da injeo. O fluxo do leo para as guias das vlvulas deve sergarantido, devido a sobrepresso do gs nos canais, e o primeiro anel de segmento dopisto motor deve ser instalado em canaleta reforada com suporte especial de ao ou ferrofundido.

O turbocompressor, devido s altas rotaes de operao, trabalha com o eixo apoiado

sobre dois mancais de buchas flutuantes, que recebem lubrificao tanto interna quantoexternamente. Ao parar o motor, durante um certo intervalo de tempo, o turbocompressorcontinuar girando por inrcia sem receber leo lubrificante, uma vez que a bomba de leoparou de funcionar. Neste perodo, ocorre contato entre a bucha e a carcaa e tambmentre a bucha e o eixo, provocando desgaste. A durao do perodo em que oturbocompressor permanece girando por inrcia depende da rotao em que operava omotor quando foi desligado, bem como da carga a que estava submetido. Nos gruposDiesel-geradores, onde habitualmente se desliga o motor em alta rotao imediatamenteaps o alvio da carga, a durabilidade do turbocompressor fica sensivelmente reduzida,podendo ser medida em numero de partidas ao invs de horas de operao. Nas demaisaplicaes, onde no h paradas freqentes do motor em alta rotao, a durabilidade do

turbocompressor pode chegar a at 4.000 horas, contra o mximo de 1.000 partidas nosgrupos Diesel-geradores. Por isso, recomenda-se no parar o motor imediatamente aps oalvio da carga, deixando-o operar em vazio por um perodo de 3 a 5 minutos. Existe um


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dispositivo acumulador de presso para ser instalado na linha de lubrificao doturbocompressor que ameniza os efeitos das paradas, porm no fornecido de fbricapelos fabricantes de motores Diesel, devendo, quando for o caso, ser instalado pelo usurio.

Os reparos no turbocompressor devem ser feitos, de preferncia, pelo fabricante. A maioriados distribuidores autorizados disponibiliza para os usurios a opo de venda de

remanufaturado a base de troca, que alm de ser rpida, tem a mesma garantia da peanova. Em geral, as oficinas que se dizem especializadas, utilizam buchas de bronze (emsubstituio das buchas sinterizadas) e usinam as carcaas quando da realizao derecondicionamentos e, na maioria dos casos, no dispem do equipamento parabalanceamento do conjunto rotativo, fazendo com que a durabilidade de umturbocompressor recondicionado nessas condies fique ainda mais reduzida.

O defeito mais freqente o surgimento de vazamentos de leo lubrificante, que quandoocorre pelo lado do rotor frio (compressor), pode consumir o leo lubrificante do crter semque seja percebido. Em geral, o mau funcionamento do turbocompressor percebido pelaperda de potncia do motor sob plena carga e pela presena de leo lubrificante e fumaapreta na tubulao de escapamento. Em alguns casos, pode-se perceber rudo anormal.

Filtro de ar obstrudo tambm uma causa freqente de defeito do turbocompressor. Oefeito da suco do rotor do compressor no interior da carcaa puxa leo lubrificante atravsdas vedaes do eixo, provocando deficincia de lubrificao e consumo excessivo delubrificante.

NOVAS TECNOLOGIAS

Para as prximas geraes de motores Diesel, esto sendo desenvolvidosturbocompressores dotados de recursos para interatividade com gerenciamento eletrnico,assistidos por sensores e atuadores a comandos hidrulicos, eltricos e/ou pneumticos. Jse utilizam atualmente turbocompressores com capacidade para girar at 240 mil rpm.Estes desenvolvimentos incluem novos sistemas de mancais, com a utilizao derolamentos de esferas especiais e mancais a ar. A plataforma de desenvolvimento principalser o conceito atualmente conhecido como geometria varivel (VGT), em que, dependendodas variaes da carga aplicada ao motor, faz-se variar o fluxo de gases de escape sobre aturbina, variando assim a energia fornecida, e, por conseqncia, a quantidade de arenviada pelo compressor para os cilindros. Alm do conceito de geometria varivel, hopes de multiestgios e a combinao de compressores centrfugos com compressoresradiais. O objetivo principal manter a relao ar/combustvel em qualquer situaooperacional do motor em propores que propiciem o melhor aproveitamento possvel da

energia trmica do combustvel, reduzindo as emisses de poluentes e produzindo rudosem nveis reduzidos.

Nos motores atuais para grupos geradores, as respostas s solicitaes das cargas, paramanter constante a rotao do motor, so baseadas unicamente na dosagem docombustvel, podendo ocorrer desequilbrios e produo de fumaa negra em virtude doturbocompressor s poder suprir a quantidade necessria de ar quando impulsionado poruma quantidade correspondente de gases de escape. Nos veculos, este impasse foiparcialmente resolvido com a adoo do dispositivo conhecido como papa fumaa, quecontrola o deslocamento da cremalheira da bomba injetora por meio de um diafragmaacionado pela presso do turbocompressor. Dessa forma, se no h presso de arsuficiente, a quantidade de combustvel reduzida, evitando a formao de fumaa. Nosgrupos geradores, o uso do papa fumaa limitado a poucos equipamentos, em virtudedas caractersticas construtivas das bombas e governadores de rotaes utilizados. Com o


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advento dessas novas tecnologias, tambm os motores estacionrios sero melhorados emfuturo prximo.

TURBOCOMPRESSOR VGT HOLSET

Alguns sensores so utilizados para informaoprimria ao sistema de gerenciamento do motor,

outros para proteo ou para o algoritmo desegurana usado na unidade de controleeletrnico e diagnstico ativo de outros sensores.Muitos j disponveis nas aplicaes atuais.

2.4.8 ENERGIA TRMICA DO COMBUSTVEL

A energia trmica liberada na combusto no totalmente aproveitada para a realizao detrabalho pelo motor. Na realidade, a maior parcela da energia desperdiada de vriasformas. Motores Diesel de grande porte e baixa rotao tem melhor aproveitamento daenergia obtida na combusto. O calor gerado pelo poder calorfico do leo Diesel sedispersa e apenas uma parcela transformada em potncia til. Para os motores Diesel depequeno porte e alta rotao, em mdia, o rendimento trmico se situa entre 36 e 40%, oque para mquinas trmicas, considerado alto. Abaixo vemos um diagrama de fluxotrmico para um motor Diesel de grande cilindrada (diagrama Sankey), onde se pode teruma idia de como o calor aproveitado.

Diagrama de fluxo trmico de um motor Dieselde grande cilindrada com turbocompressoracionado pelos gases de escape e refrigeraoforada.Calor aduzido de 1508 Kcal / CVh com pe= 8 kp/cm. V-se que 41,5% do calor transformadoem potncia til, 22,4% trocado com a guade refrigerao e 36,1% sai com os gases deescape.

2.4.9 CORREES POR INFLUNCIAS DE CONDIES ATMOSFRICAS

O desempenho dos motores Diesel afetado pelas condies ambientais de temperatura,presso e umidade. Se o motor estiver trabalhando em local de baixa presso baromtrica,menor ser a potncia observada, porque piora o enchimento dos cilindros. Da mesmaforma, temperaturas elevadas fazem com que menos massa de ar no mesmo volume seja

admitida. Porm, desejvel um certo aquecimento para proporcionar a vaporizao docombustvel. Em conseqncia, a fim de permitir uma base comum de comparao dos

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

RefrigeraoForada

6,0%

Grupo deAlimentao2,65%

Gases deEscape36,1%

Potncia Efetiva41,5%

leoLubrificante

0,35%

Refrigeraodos pistes

4,0%

Refrigeraodas camisas

14,0%

100% = 1.508 Kcal/CVh



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resultados, deve ser aplicado um fator de reduo para transformar os valorescorrespondentes s condies da atmosfera padro.

CONDIES ATMOSFRICAS PADRO

Segundo a norma NBR 5484 da ABNT:Presso baromtrica Bp = 746 mmHg (150m de altitude,

aproximadamente)Temperatura ambiente Tp= 30CPresso de vapor Hp= 10mmHgPresso baromtrica de arseco

Bs= 736mmHg

Densidade absoluta do ar seco Ds= 1,129 Kg/m

FATORES DE REDUO

O mtodo de reduo recomendado se baseia na premissa de que a relaoar/combustvel, o rendimento trmico indicado, a potncia de atrito e a eficincia volumtricano se alteram com as variaes das condies atmosfricas de presso, temperatura eumidade ou que esse efeito desprezvel. Porm essa suposio s vlida se a faixa dascondies ambientais for pequena, de modo a no serem afetadas as caractersticas dacombusto do motor. A faixa recomendada :

Presso baromtrica = 690 a 770mmHg

Temperatura de admisso do ar = 15C a 45C

Em motores do Ciclo Otto, o fator de reduo calculado pela expresso:

Para Paem inHg e Taem F ou

Para Paem mmHg e Taem C.

Pa= Presso baromtrica do ar seco (presso baromtrica observada = presso parcial devapor levantada com auxlio da carta psicromtrica).

Ta= Temperatura absoluta do ar aspirado (medida a 15 cm da entrada da admisso).

Este fator permite a correo do torque, da potncia e da presso mdia efetiva observadosdurante o ensaio. No deve ser aplicado ao consumo especfico de combustvel, poissupe-se que o motor receba a quantidade correta de combustvel a ser queimado com o araspirado.

Em motores Diesel funcionando com relao ar/combustvel constante, o fator de reduo dado pela expresso:

Para Paem mmHg e Taem C, ou:-.

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Para Paem inHg e Taem F.

NOTA:

Para motores Diesel, em ensaios com fornecimento constante de combustvel (limitao fixada bomba injetora) o mtodo empregado para reduo dos resultados grfico. A descriodeste mtodo pode ser encontrada na norma NBR 5484 da ABNT.

2.5 - COMBUSTO NO MOTOR DIESEL

! Processo por injeo:

O gs de combusto aspirado ou induzido sob presso to comprimido(temperatura entre 550 e 600 C), que se d a auto-ignio. Uma parte docombustvel, injetada em primeiro lugar, queima rapidamente e o que injetado em

seguida, em maior quantidade, queima a presso aproximadamente constante. Acombusto no ocorre inteiramente, caso no se sucedam no tempo certo oaquecimento do combustvel e a ignio. A injeo comea antes do pisto atingir oPMS, no tempo de compresso. S se consegue uma boa combusto, quando h amelhor mistura possvel entre as gotculas de combustvel e o ar necessrio combusto. Para tanto, faz-se necessrio, entre outras coisas, a adequao do jatode combustvel forma da cmara de combusto (com ou sem reparties). Outraspossibilidades: um ou mais jatos; disposio dos jatos; comprimento dos jatos; suafora; tamanho das gotculas, turbilhonamento mais intenso do ar de combusto.Forma do pisto; cmara de combusto repartida, com cmaras de ar, pr-cmaras,ou cmaras de turbilhonamento e tambm fluxo de ar tangencial.

! Ignio:

Pode no se dar uma sensvel vaporizao do combustvel Diesel, de elevado pontode ebulio, devido rapidez do processo. As gotculas de combustvel que soinjetadas, inflamam-se aps terem sido levadas temperatura de auto-ignio, peloar pr-aquecido e comprimido no cilindro. O intervalo de tempo entre a injeo e aignio deve estar sincronizada com a calagem da rvore de manivelas,correspondente a elevao adequada de presso. O retardo da ignio deve ser omnimo possvel; caso contrrio, chega cmara de combusto uma quantidadeexcessiva de combustvel no queimado, que ir produzir aumento de presso noprximo tempo de compresso e reduzir a lubrificao entre as camisas dos cilindros

e os anis de segmento, resultando, com a continuidade do processo, em desgaste,que num primeiro momento, conhecido como "espelhamento" das camisas doscilindros. Combustveis Diesel com boa ignio, tem um pequeno retardo;proporcionam compresso uniforme para a combusto e operao suave do motor. Oretardo da ignio, depende do tipo de combustvel, presso e temperatura nacmara de combusto.

! Retardo da injeo:

Medido pela calagem da rvore de manivelas, o intervalo de tempo necessrio aopisto da bomba de injeo, para levar a quantidade de combustvel situada entre acanalizao da bomba e o assento da vlvula de injeo (bico injetor), presso deinjeo. Infelizmente, quase impossvel, especialmente nos motores defuncionamento rpido, controlar de maneira satisfatria o programa de combusto

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("Lei de aquecimento") e a variao da presso durante a combusto mediante oincio e o desenvolvimento da injeo, a no ser com baixa compresso, que poroutro lado diminui o rendimento e se ope frontalmente ao princpio do motor Diesel.No tempo de alguns centsimos de segundo, entre o comeo da injeo e a ignio,uma parte importante da quantidade injetada penetra na cmara de combusto e seinflama rpida e simultaneamente com o sbito aumento de presso. Alm disto,durante a ignio na fase fluida se formam perxidos com um indesejvel carterexplosivo. Estas "batidas" do aos carburantes um maior retardamento de ignioimprprio para motores Diesel.

A temperatura dos gases tem como limite superior a resistncia das peas altatemperatura e a qualidade do leo lubrificante e como limite inferior, a temperatura daatmosfera. O limite superior de presso dado pelo fato de que um aumento decompresso, mesmo que pequeno, acarreta um aumento nas foras do motor e,conseqentemente, um aumento de resistncia s seria possvel com um aumento no seupeso. As limitaes de Volume so conseqncia da necessidade de se evitar expansesdemasiado grandes, pois s se consegue uma pequena vantagem de potncia com a

desvantagem de um motor muito grande e pesado.Para avaliar o nvel da converso de energia no motor, h processos de clculo quepermitem determinar as limitaes acima.

2.5.1 TIPOS DE INJEO

O ponto mais importante a formao da mistura mediante a injeo do combustvel antese durante a auto-ignio e combusto na carga de ar fortemente comprimida. Nodesenvolvimento dos motores Diesel, ao longo dos ltimos cem anos, foram encontradasvrias solues que, em parte, coexistem ainda em nossos dias.

! Injeo indireta:

Uma pequena parte da cmara de combusto (antecmara) separada da parteprincipal mediante um estreitamento. O combustvel, que em sua totalidade injetadona antecmara mediante uma bomba dosificadora a mbolo com funcionamento deexcntrico, com uma presso entre 80 e 120 at, dependendo do projeto do motor,inflama-se e queima parcialmente ali; a sobre-presso instantnea assim formadasopra a mistura inflamada com um efeito de pulverizao e turbulncia violentasatravs do "canal de disparo" at a cmara principal rica de ar. As paredes daantecmara, sobretudo o ponto de impacto do jato entrante, so mantidas com atemperatura mais elevada possvel, pois desta forma auxiliam na preparao e

ignio do combustvel. Embora tenha a vantagem de produzir menos componentesde gs de escape prejudiciais sade, produz maiores perdas de calor, devido amultiplicao de superfcies de permutao, o que resulta em maior consumoespecfico de combustvel e, atualmente, um processo pouco utilizado nos motoresmodernos.


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Antecmara no cabeote de um motor Diesel de 4tempos.

A parte inferior da antecmara a quente, porque se

encontra separada das paredes refrigeradas peloentreferro. Descontinuidade da presso naantecmara e insuflao na parte principal da cmarade combusto mediante um canal injetor. b =tubulao de combustvel; c = ignio auxiliar parapartidas a frio; d= passagem da gua de refrigeraopara o cabeote.

Antecmara tipo esfrica.

A cmara de turbulncia a contm quase toda acarga de ar que, no percurso de compresso, penetra

tangencialmente pelo canal b comeando ummovimento circular; c= tubulao de combustvel.

! Injeo direta:

O combustvel injetado diretamente sobre a cabea do pisto mediante um bicoinjetor, com um ou vrios pequenos furos (dimetros de 0,1 a 0,3 mm) direcionadossegundo um ngulo apropriado. Funciona com presses elevadas (at 400 at) paraconseguir uma pulverizao muito fina e uma distribuio adequada do combustvelno ar de carburao. O jato nico forma uma neblina composta de gotas minsculas,que costuma se inflamar em primeiro lugar na proximidade da entrada. A formaoda mistura acelerada e melhorada quando o ar de carburao executa ummovimento rpido em relao nvoa de combustvel. Para isto, o movimentocircular e turbulento do ar se produz de vrias formas j com o processo de sucoou com a compresso. A maioria dos motores modernos utiliza o processo de injeodireta de combustvel, em virtude do seu melhor rendimento trmico.

Processos de injeo direta.a= injeo direta no ar parado (Cummins); b = jato sobre a cabea

do pisto com cmara de mistura trmica (processo MAN-M).


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Muitas pesquisas tm sido desenvolvidas sobre o processo da combusto em motoresDiesel. Inicialmente, acreditava-se que ocorria uma exploso no interior do cilindro, razopela qual, os motores de combusto interna eram tambm chamados de motor a exploso.Por meio de observaes, testes diversos, tentativas, erros e acertos, os componentes dosistema de injeo vm sendo aperfeioados nos seus desenhos, preservando, no entanto,o que de melhor se alcanou, em termos de resultados com o processo de injeo direta.Recentemente, descobriu-se mais detalhes do processo de combusto e isto, certamente,trar novos desenvolvimentos. Com o auxlio de um equipamento de raios-x de altavelocidade, foi possvel registrar os diversos instantes em que a combusto se processa.At ento, todas as observaes feitas eram por meio de iluminao estroboscpica, quepermitia visualizar uma frao de cada tempo de combusto e, formando uma seqncia deimagens, tinha-se uma idia do processo.

2.5.1.1 SISTEMA DE INJEO

Desde a construo do primeiro motor Diesel, o principal problema tem sido o processo de

injeo do combustvel para a combusto ideal. Os sistemas existentes no sofreramgrandes modificaes no correr dos anos. As principais alteraes, que resultaram emevoluo significativa, foram, primeiramente o advento da bomba rotativa em linha,desenvolvida por Robert Bosch em 1927, que permitiu aos motores alcanarem rotaesmais elevadas e, conseqentemente, mais potncia. Depois, no decorrer da dcada de 80,surgiram os primeiros sistemas de gerenciamento eletrnicos (EDC, de Electronic DieselControl). O desenvolvimento dos sistemas EDC, embora trazendo considerveis resultados,esbarrava na limitao mecnica dos sistemas em uso, que no podiam prescindir de ummeio de comprimir o leo Diesel pela ao de um pisto comandado no instante adequado.Assim, mantinham-se os componentes bsicos dos sistemas de injeo, utilizando-se osrecursos eletrnicos para monitoramento e controle, sem possibilidade de intervenes

importantes no processo de injeo. O incio, durao e trmino da injeo permaneciamacoplados posio da rvore de manivelas, uma vez que as bombas injetoras nopermitiam variaes, por serem acionadas por engrenagens conduzidas pela rotao domotor. Diferentemente dos motores do ciclo Otto, que j utilizavam a injeo eletrnica decombustvel e sistema de ignio transistorizado independentes, os motores Diesel aindaesperavam por novas tecnologias.

Em 1997, a Alfa Romeu lanou o seu modelo 156 equipado com um motor Diesel dotado deum sistema de injeo revolucionrio, que ela denominou de JTD. Tal sistema, aumentava apotncia e o torque com reduo do consumo e, por conseqncia, os nveis de emisses eabriu novas perspectivas para o futuro dos motores Diesel. Posteriormente, os direitos de

fabricao deste sistema foram cedidos Robert Bosch, que comeou a equipar motorespara a Mercedes Benz, BMW, Audi, Peugeot e Citron (estes ltimos denominam o sistemade HDI). Em 2003 chegar ao mercado um modelo da Fiat. A Ford est testando um modeloFocus e a Volkswagen j apresentou um Passat equipado com o novo sistema. Nosegmento de motores mais pesados, as fbricas Mercedes, Scania e Volvo j anunciaramos lanamentos dos novos motores equipados com este sistema, que ganhou adenominao de COMMON RAIL.

Segundo a Robert Bosch do Brasil:

O SistemaCommon Rail Bosch um moderno e inovador sistema de injeo diesel. Ele foidesenvolvido para atender atual demanda do mercado em relao diminuio do

consumo de combustvel, da emisso de poluentes e maior rendimento do motor exigidospelo mercado. Para isto so necessrias altas presses de injeo, curvas de injeoexatas e dosagem extremamente precisa do volume do combustvel.


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Com a introduo da primeira bomba injetora em linha fabricada em srie no ano de 1927,estavam criadas as condies para o emprego do motor Diesel de alta rotao em veculosautomotivos. O emprego da bomba injetora em linha ainda hoje est em diversos veculosutilitrios e motores estacionrios, chegando at a locomotivas e navios com presses deinjeo para motores de at cerca de 160 kw por cilindro. Os diferentes requisitos para autilizao dos motores Diesel levaram ao desenvolvimento de diversos sistemas de injeo,adequados s respectivas exigncias.

O sistema de injeo de presso modulada "Common Rail" para motores de injeo diretaabre perspectivas completamente novas:

Ampla rea de aplicao (para veculos de passeio e utilitrios leves com potnciade at 30 kw / cilindro, para utilitrios pesados chegando at a locomotivas e navioscom potncia de at 200 kw / cilindro);

Alta presso de injeo de at cerca de 1400 bar;

Incio de injeo varivel;

Possibilidade de pr-injeo, injeo principal e ps-injeo; Volume de injeo, presso no "Rail" e incio da injeo adaptados a cada regime

de funcionamento, assim como;

Pequenas tolerncias e alta preciso durante toda a vida til.

O sistema de injeo de presso modulada "Common Rail", produo de presso e injeoso acoplados. A presso de injeo produzida independente da rotao do motor e dovolume de injeo e est no "Rail" (acumulador de combustvel de alta presso) pronta paraa injeo.

Momento e qualidade de injeo so calculados na unidade de comando eletrnica e

transportados pelo injetor (unidade de injeo) em cada cilindro do motor atravs de umavlvula magntica ativada. Com o injetor e a alta presso sempre iminente, obtm-se umacurva de injeo muito precisa.

Com a ajuda dos sensores a unidade de comando pode captar a condio atual defuncionamento do motor e do veculo em geral. Ela processa os sinais gerados pelossensores e recebidos atravs de cabos de dados. Com as informaes obtidas ela temcondio de exercer comando e regulagem sobre o veculo e, principalmente, sobre omotor.

O sensor de rotao do eixo de comando, determina, com o auxlio do efeito "Hall", se ocilindro se encontra no PMS da combusto ou da troca de gs. Um potencimetro na funo

de sensor do pedal do acelerador, informa atravs de um sinal eltrico unidade decomando, com que fora o condutor acionou o pedal (acelerao).

O medidor de massa de ar informa unidade de comando qual a massa de ar atualmentedisponvel para assegurar uma combusto possivelmente completa. Havendo umturbocompressor, atua ainda o sensor que registra a presso de carga. Com base nosvalores dos sensores de temperatura do agente de refrigerao e de temperatura do ar. Deacordo com o veculos so conduzidos ainda outros sensores e cabos de dados at aunidade de comando para fazer cumprir as crescentes exigncias de segurana e deconforto.


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1. medidor de massa de ar,

2. unidade de comando,3. bomba de alta presso,4. acumulador de alta presso (Rail),5. injetores,

6. sensor de rotao do eixo da

manivela,7. sensor de temperatura do motor,8. filtro de combustvel,9. sensor do pedal do acelerador.

Esta nova tecnologia ainda no est disponvel para os motores utilizados nos gruposgeradores. Tudo indica que brevemente tambm os motores estacionrios e industriaissero incrementados com novos desenvolvimentos tecnolgicos.

Um indicativo importante do sucesso do sistema, por exemplo, o anncio da Delphi Dieselde investimento de 2 bilhes de dlares no desenvolvimento das suas linhas de produopara fabricar componentes Common Rail.

Com o advento destas inovaes, muda sensivelmente o perfil do profissional demanuteno de motores, que dever adquirir conhecimentos tambm de sistemas digitais eda utilizao de ferramentas computadorizadas para diagnstico de falhas e correo dedefeitos.

3 COMPONENTES DO SISTEMA DE INJEO

! Bomba injetora:

A injeo do combustvel Diesel controlada por uma bomba de pistes responsvel

pela presso e dosagem para cada cilindro, nos tempos corretos. Na maioria dosmotores Diesel, utiliza-se uma bomba em linha dotada de um pisto para cadacilindro e acionada por uma rvore de cames que impulsiona o combustvel quando ombolo motor (pisto) atinge o ponto de incio de injeo, no final do tempo decompresso. Alguns motores utilizam bombas individuais para cada cilindro e houtros que utilizam uma bomba de presso e vazo variveis, fazendo a injeodiretamente pelo bico injetor acionado pela rvore de comando de vlvulas. H aindaaqueles que utilizam bombas rotativas, que distribuem o combustvel para oscilindros num processo semelhante ao do distribuidor de corrente para as velas,utilizado nos motores de automveis.

As bombas injetoras, rotativas ou em linha, para que funcionem, so instaladas nomotor sincronizadas com os movimentos da rvore de manivelas. Ao processo deinstalao da bomba injetora no motor d-se o nome de calagem da bomba. Cada


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fabricante de motor adota, segundo o projeto de cada modelo que produz, umprocesso para a calagem da bomba injetora. Na maioria dos casos, a coincidncia demarcas existentes na engrenagem de acionamento da bomba com as marcasexistentes na engrenagem acionadora suficiente para que a bomba funcionecorretamente. Em qualquer caso, porm, absolutamente necessrio consultar adocumentao tcnica fornecida pelo fabricante, sempre que se for instalar umabomba injetora, pois os procedimentos so diferentes para cada caso.

A dosagem do combustvel feita pela posio da cremalheira, conectada aoacelerador por meio do governador de rotaes.


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Dosagem do combustvel. Com o mesmo deslocamento vertical, o pisto injeta mais oumenos combustvel em funo da sua posio. O que muda o tempo final de dbito.


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Bicos injetores:

Normalmente instalados nos cabeotes, tem a finalidade de prover o suprimento decombustvel pulverizado em forma de nvoa. A agulha do injetor se levanta nocomeo da injeo devido fora exercia pela presso na linha de combustvel,suprida pela bomba injetora. Durante os intervalos de tempo entre as injees, se

mantm fechado automaticamente pela ao de uma mola. Uma pequenaquantidade de combustvel, utilizada para lubrificar e remover calor das partesmveis dos injetores retornada ao sistema de alimentao de combustvel. Osbicos injetores, assim como as bombas, so fabricados para aplicaes especficas eno so intercambiveis entre modelos diferentes de motores. Em muitos casos, ummesmo modelo de motor, em decorrncia de alguma evoluo introduzida na suaproduo, utiliza um tipo de bico injetor at um determinado nmero de srie e outroa partir de ento, sem que sejam intercambiveis entre si. necessrio ter atenoespecial quando for o caso de substituir bicos ou bombas injetoras, para que sejamutilizados os componentes corretos.

Porta-injetor e Bico Injetor.A agulha do bico bque fecha com o auxlio de umaforte mola a, levantada pela elevada presso docombustvel bombeado em c. d= linha de presso;e= parafuso de ajuste para a regulao da pressode injeo; f = linha de retorno do combustvelutilizado para lubrificao e refrigerao do bicoinjetor. Injetor Common Rail BOSCH

4 REGULAO DA VELOCIDADE

A rotao de trabalho do motor Diesel depende da quantidade de combustvel injetada e dacarga aplicada rvore de manivelas (potncia fornecida mquina acionada). Tambm necessrio limitar a rotao mxima de trabalho do motor, em funo da velocidade mdiado pisto (cm = s n / 30), que no deve induzir esforos que superem os limites deresistncia dos materiais, bem como da velocidade de abertura e fechamento das vlvulasde admisso e escapamento, que a partir de determinados valores de rotao do motor,comeam a produzir efeitos indesejveis. Nas altas velocidades, comea haver dificuldade

no enchimento dos cilindros, devido ao aumento das perdas de carga e a inrcia da massade ar, fazendo cair o rendimento volumtrico.


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Como a quantidade de combustvel injetada dosada pela bomba injetora, por meio davariao de dbito controlada pelo mecanismo de acelerao, limita-se a quantidademxima de combustvel que pode ser injetada. Dependendo do tipo de motor, essa limitao feita por um batente do acelerador, que no permite acelerar o motor alm daquele ponto.O mecanismo de acelerao, por si s, no capaz de controlar a rotao do motor quandoela tende a cair com o aumento da carga ou a aumentar com a reduo da mesma carga. necessrio ento outro dispositivo que assegure controle da dosagem de combustvel emfuno das solicitaes da carga. Na maioria dos motores, este dispositivo constitudo porum conjunto de contrapesos girantes, que por ao da fora centrfuga, atua no mecanismode acelerao de modo a permitir o suprimento de combustvel sem variaes bruscas erespondendo de forma suave s solicitaes da carga. Conhecidos como reguladores ougovernadores de rotaes, so utilizados em todos os motores Diesel e, dependendo daaplicao, como visto no incio deste trabalho, tem caractersticas distintas e bem definidas.No caso especfico dos motores para grupos Diesel-geradores, a regulao da velocidade um item particularmente crtico, uma vez que a freqncia da tenso gerada no alternadornecessita ser mantida constante, ou seja, o motor Diesel deve operar em rotao constante,

independente das solicitaes da carga. Isto significa que a cada aparelho eltrico que seliga ou desliga, o governador deve corrigir a quantidade de combustvel injetada, sempermitir variaes da RPM, o que quase impossvel, dado o tempo necessrio para que ascorrees se efetivem. Para solucionar o problema, existem quatro tipos bsicos degovernadores, que so:

! Governadores mecnicos:

Constitudos por um sistema de contrapesos, molas e articulaes, atuam nomecanismo de acelerao aumentando ou diminuindo o dbito de combustvelsempre que a rotao se afasta do valor regulado, em geral, 1800 RPM. Tem

tempo de resposta considerado longo e permitem oscilaes em torno do valorregulado. Dependendo da carga que for aplicada bruscamente, permitemquedas acentuadas da RPM e, na recuperao, permitem ultrapassar o valorregulado para, em seguida, efetuar nova correo de menor grau. So maisbaratos e utilizados em grupos Diesel-geradores que alimentam equipamentospouco sensveis s variaes de freqncia. Tem preciso de regulao emtorno de 3%, podendo chegar at 1,5%. O tipo mais comum, utilizado emgrande numero de motores equipados com bombas injetores Bosch em linha, o governador Bosch modelo RSV.


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! Governadores hidrulicos:

De maior preciso que os governadores mecnicos, podem ser acionados pelo motorDiesel independentemente da bomba injetora e atuam sobre a alavanca de

acelerao da bomba, exercendo a funo que seria do pedal do acelerador doveculo. So constitudos por um sistema de contrapesos girantes, que fazem o papelde sensor de rotao e uma pequena bomba hidrulica para produzir a presso deleo necessria ao acionamento. As variaes de rotao "sentidas" peloscontrapesos so transformadas em vazo e presso de leo para alimentar umpequeno cilindro ligado haste de acelerao da bomba. Por serem caros enecessitarem de um arranjo especial para montagem no motor, so pouco utilizados.O modelo mais conhecido em uso no Brasil o Woodward PSG.


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Governador Hidrulico WOODWARDmodelo PSG

! Governadores eletrnicos:

Atualmente esto sendo utilizados em maior escala, dado o custo, que vem sereduzindo nos ltimos anos. Oferecem a melhor preciso de regulao que se podeconseguir e so constitudos por trs elementos bsicos:

1) Pick-up magntico, que exerce a funo de sensor de RPM;

2) Regulador eletrnico, propriamente dito (ou unidade de controle) e

3) Atuador.

A construo pode variar, conforme o fabricante, mas todos funcionam segundoos mesmos princpios. O pick-up magntico uma bobina enrolada sobre um

ncleo ferromagntico e instalado na carcaa do volante, com a proximidadeadequada dos dentes da cremalheira. Com o motor em funcionamento, cadadente da cremalheira, ao passar prximo ao pick-up magntico, induz um pulsode corrente eltrica que captado pelo regulador. A quantidade de pulsos porsegundo (freqncia) comparada, pelo regulador, com o valor padro ajustado.Se houver diferena, o regulador altera o fluxo de corrente enviada para oatuador, que efetua as correes do dbito de combustvel, para mais ou paramenos, conforme necessidade. H atuadores que trabalham ligados haste deacelerao da bomba injetora, como nos governadores hidrulicos e outros queso instalados no interior da bomba e atuam diretamente sobre o fluxo decombustvel. Os atuadores externos mais conhecidos so os fabricados pela

Woodward, (governadores modelo EPG) e os internos so os utilizados nosmotores Cummins (governador EFC).

Governador Eletrnico WOODWARDmodelo EPG - 12 ou 24 Volts


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Governador EletrnicoCUMMINS modelo EFC.

! Governadores Digitais

Os governadores digitais utilizados atualmente, embora possam oferecer recurso decomunicao via porta serial e funes de controle PID (Proportional Integral Derivate),dependem de um atuador analgico para comandar as correes de RPM do motor, o queos torna iguais, em termos de resultados, aos governadores eletrnicos analgicos.

Governador Eletrnico Digital

Woodward 2301D

Load Sharing and Speed Control

Nos grupos geradores, assim como em outras aplicaes, a variao de RPM funoda variao da carga e o tempo de correo tambm proporcional intensidade da

mesma variao. No caso do veculo que sobe uma ladeira, o motorista aciona o pedaldo acelerador para manter a rotao e vencer a subida. Nos grupos geradores, quemaciona o acelerador o governador de rotaes.

Os governadores so ditos iscronos quando asseguram rotao constante entre vazio eplena carga, corrigindo no menor tempo possvel as variaes de RPM. Por maisiscronos que possam ser, no podem corrigir instantaneamente as variaes derotao do motor, devido inrcia natural do sistema. necessrio, primeiro, constatarque houve uma variao de RPM para, em seguida, efetuar a correo.

O tempo de resposta ajustado at um limite mnimo, a partir do qual o funcionamentodo motor se torna instvel, por excesso de sensibilidade. Neste ponto, necessrio

retroceder um pouco at que a rotao se estabilize. Uma vez obtido o melhor tempo deresposta, a quantidade de RPM que pode variar dentro deste tempo depende dasolicitao da carga. Uma grande variao brusca na carga induz uma variao


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proporcional da RPM. Alm da sensibilidade, necessrio ajustar o valor mximo que sepode permitir de queda ou de aumento de RPM, entre vazio e plena carga, que nemsempre pode ser zero RPM. Esta variao conhecida como droop e necessria,especialmente para grupos geradores que operam em paralelo (mais de um grupoDiesel-gerador alimentando a mesma carga).

Todos os governadores de rotao, atualmente, ajustam a quantidade de combustvelpor meios mecnicos. Utiliza-se sempre um dispositivo atuador, que nos governadoreseletrnicos acionado eletricamente, para fazer variar a quantidade de combustvelinjetada e corrigir a rotao para o valor nominal.

CARACTERSTICAS DE REGULAO

O problema de manter constante a velocidade do motor o mesmo de qualquer sistemasubmetido a um controle para correo.

No grupo gerador, teramos:

Com reguladores ou governadores ditos proporcionais, as correes das variaesacontecem de forma semelhante curva:

Com governadores digitais PID (Proportional Integral Derivate) as correes sosemelhantes curva:

SISTEMA

Controle

SadaEntrada

FeedbackCorreo

BombaInjetora MotorDiesel

Governador

RPMCombustvel


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Alguns exemplos de ajustes de governadores eletrnicos e digitais:


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DROOP:

a variao percentual entre as velocidades nominal em vazio e a final, com aplicaode 100% de carga. = (RPMnom RPMfin) / RPMnom

Por exemplo:

Rotao nominal em vazio: 1800 RPMCom 100% de carga: 1740 RPM

Droop = (1800 1740) / 1800 = 0,0333.... ou 3,3%

Para os motores das prximas geraes, no sero mais necessrios governadores derotaes, uma vez que bastar programar a ECU do sistema de injeo eletrnica paraoperar em rotao constante sob qualquer condio de carga ou com o droop desejado.

5 O COMBUSTVEL

Motores Diesel precisam, para a auto-ignio e queima perfeita, de combustveis de altoponto de ignio.

Apr-combusto a tendncia do combustvel auto-ignio quando da injeo, no motorDiesel, e caracterstica importante para o desempenho do combustvel, neste tipo demotor; medida pelo ndice de cetana.

O leo Diesel uma mistura de hidrocarbonetos com ponto de ebulio entre 200 e 360C,obtido por destilao do petrleo por hidrogenao, sntese, ou craqueamento cataltico abaixas temperaturas. Tem poder calorfico mdio (ou calor de combusto) de 11.000 Kcal /

Kg.O leo Diesel comum, ou comercial, utilizado universalmente, embora atenda aos requisitosbsicos em termos de caractersticas fsicas e qumicas, requer cuidado quanto ao manejo eutilizao. A gua, presente, em maior ou menor concentrao, o principal contaminante edeve sempre ser removida, por centrifugao ou filtragem especial com decantadores.Como os componentes das bombas e bicos injetores so construdos com folgasadequadas lubrificao pelo prprio leo Diesel, a presena de gua os danificaimediatamente. Alm de gua, todo leo Diesel tem um certo teor de enxofre, que no podeser removido, do qual resulta, aps a combusto, compostos nocivos sade. So asseguintes as caractersticas e especificaes para o leo Diesel adequado:

RPM

100%

Carga50% 100%

Iscrono

Droop


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PROPRIEDADE ESPECIFICAO MTODO DE TESTE EM LABORATRIO

Viscosidade ASTM D-445 1,3 a 5,8 CentiStoke a 40C

Numero deCetana

ASTM D-613

No mnimo 40, exceto em clima frio e servioem marcha lenta por perodos prolongados,quando ser necessrio numero mais

elevado.

Teor de EnxofreASTM D-129

ou 1552No deve exceder a 1,0% em peso.

Teor de gua esedimentos

ASTM D-1796 No deve exceder a 0,1% em peso.

Resduos decarbono

ASTM D524ou D-189

No deve exceder a 0,25% em peso em 10%de resduos.

Ponto de fulgor ASTM D-9352C (125F) mnimo. Algumas sociedadesclassificadoras exigem ponto de fulgor maiselevado.

Ponto de Nvoa ASTM D-97 12C abaixo da temperatura esperada deoperao.Corroso porenxofre ativo

sobre lmina decobre

ASTM D- 130No deve exceder o n 2 aps 3 horas a50C.

Teor de cinzas ASTM D-482 No deve exceder a 0,02% em peso.

DestilaoASTM D-86

A curva de destilao deve ser suave econtnua. 98% do combustvel deve evaporarabaixo de 360C. Todo o combustvel deveevaporar abaixo de 385C.

Os hidrocarbonetos no carburados (perdas na exausto e por vazamentos nas vedaesdos pistes), o formaldedo (reao parcial da mistura de combustvel e ar), o monxido decarbono, os xidos ntricos (reao do ar com presso e temperaturas elevadas) e todos oscomponentes de mau cheiro como a fuligem podem causar problemas. A importncia doscomponentes carcingenos e txicos nos gases de escapamento preocupao no mundointeiro e vem sendo objeto de padres e normas para a proteo ambiental.

6 GASES DE ESCAPE - EMISSES

O processo de combusto uma reao qumica de oxidao que se processa em altastemperaturas.

Nos motores em geral, o processo de combusto oxida uma parcela dos componentes queso admitidos no interior do cilindro. O combustvel, principalmente os derivados depetrleo, , na realidade uma mistura de hidrocarbonetos que contm tambm outrosmateriais, tais como enxofre, vandio, sdio, potssio, etc. Por outro lado, o ar, utilizadocomo comburente, uma mistura de gases diversos, como sabemos. O oxignio contido noar o que realmente interessa ao processo de combusto. Os demais gases, como onitrognio, ao se combinarem com alguns outros componentes do combustvel, podemproduzir compostos indesejveis, os quais so lanados na atmosfera, misturando-se ao ar

que respiramos. Alguns desses compostos, como o SO2, so prejudiciais e atualmente soobjeto de preocupao mundial. As organizaes internacionais, como a EPA, nos EstadosUnidos, o CONAMA, do Brasil e outras entidades, vem estabelecendo padres para controle


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dos nveis de emisses desses poluentes e, se considerarmos os milhes de motores queexistem no planeta, emitindo milhes de toneladas desses produtos diariamente, veremosque, realmente, existem motivos para preocupaes.

Para os automveis, na Europa j obrigatrio o uso de catalisadores e no Brasil essaobrigao ser estabelecida em futuro prximo. Os DETRAN j esto equipados com os

equipamentos de medio de emisses e, nos prximo anos, no mais sero licenciadosveculos com altos nveis de emisses. Os motores Diesel produzidos atualmentenecessitam atender a limites estabelecidos em normas internacionais, sendo esses limites,periodicamente, reduzidos a fim de obrigar os fabricantes a desenvolverem motorescapazes de produzirem potncia com o mximo aproveitamento do combustvel e o mnimode emisses. Como ilustrao, vide abaixo tabela de emisses de um motor Diesel novo,em boas condies de operao e aprovado em testes de emisses:

HC Hidrocarbonetos no queimados 2,40NOx xidos de Nitrognio como N2 11,49

CO Monxido de Carbono 0,40PM Material particulado 0,50SO2 Anidrido Sulfuroso 0,62CO2 Gs Carbnico 510N2 Nitrognio 3.400O2 Oxignio 490

H2O Vapor dgua 180Os valores so expressos em gramas/HPh

Para saber mais sobre as limitaes de emisses, consulte a Resoluo CONAMA n 001de 08/03/90 e veja a norma brasileira NBR14489 Motor Diesel Anlise e determinao

dos gases e do material particulado emitidos por motores do ciclo Diesel ciclo de 13pontos, publicada pela ABNT em 04/2000.

7 LUBRIFICAO DO MOTOR DIESEL

O sistema de lubrificao do motor Diesel dimensionado para operar com um volume deleo lubrificante de 2 a 3 litros por litro de cilindrada do motor e vazo entre 10 e 40 litrospor Cavalo-hora, conforme o projeto do fabricante. Os componentes bsicos do sistema delubrificao, encontrados em todos os motores Diesel, so:

! Crter de leo, montado sob o bloco, dotado de capacidade adequada potncia

do motor;

! Bomba de circulao forada, geralmente do tipo de engrenagem, acionada pelarvore de manivelas do motor;

! Regulador de presso (geralmente uma vlvula na prpria bomba);

! Trocador de calor do leo lubrificante;

! Filtro(s) de fluxo integral e de desvio e

! Acessrios, tais como sensores de presso, pressostatos e manmetro.


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Sistema de lubrificao:

a= crter de leo, b= pescador com filtro de tela; c= bomba; d = linha de presso; e = vlvula paralimitao da presso; f= filtro de fluxo total; g= linhade derivao (bypass para o filtro auxiliar); h =indicador de presso ou comutador de segurana; i=

trocador de calor e k= linha para o motor.

Bomba de leo lubrificante e montagem do sensor de presso SCANIA

Sistema de Lubrificao do motor Cummins SrieN/NT/NTA-855.

1. Bomba de leo

2. Para o arrefecedor de leo

3. Saindo do arrefecedor de leo

4. Bico pulverizador de arrefecimento do pisto

5. Galeria principal de leo

6. Buchas da rvore de comando

7. Lubrificao para a parte superior do motor

8. Mancais principais

9. Passagem para lubrificao das bielas

10. Linha sinalizadora da presso do leo na

galeria principal.


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7.1 FILTROS

Os filtros, na maioria dos casos, so do tipo cartucho de papel descartvel e devem sersubstitudos a cada troca do leo lubrificante, nos perodos recomendados pelo fabricantedo motor. Atualmente, o tipo mais utilizado o "spin-on", atarrachante. O filtro de fluxointegral dotado de uma vlvula acionada por presso diferencial que, em caso de

entupimento do elemento, abre-se, deixando circular o leo sem filtrar, no permitindo que omotor trabalhe sem circulao de lubrificante. Nem sempre vantajoso utilizar o elementode filtro mais barato. Aparentemente, todos os elementos de filtro disponveis no mercado (eso muitos) so iguais. Entretanto, h diferenas imperceptveis que devem serconsideradas. Como no possvel, para o consumidor fazer testes de qualidade dos filtrosaplicados nos motores que utiliza, recomendvel que se adquiram somente elementos defiltro que sejam homologados pelos fabricantes de motores, os quais j efetuarem os testesde qualidade apropriados. So conhecidos como marcas de primeira linha e, em geral,equipam motores que saem da linha de montagem.

Filtros de lubrificante SCANIA

7.2 TROCADOR DE CALOR

O trocador de calor (ou radiador de leo) tem a finalidade de transferir calor do leolubrificante, cuja temperatura no pode ser superior a 130C, para o meio refrigeranteutilizado no motor. Nos motores refrigerados a ar o trocador de calor instalado na correntede ar. A transferncia de calor para o refrigerante de aproximadamente 50 Kcal / CVh para

os motores refrigerados a gua e de 100 Kcal / CVh nos motores com refrigerao a ar.


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7.3 LEO LUBRIFICANTE

O leo lubrificante est para o motor assim como o sangue est para o homem. Graas aodesenvolvimento da tecnologia de produo de lubrificantes, possvel, atualmente, triplicara vida til dos motores pela simples utilizao do lubrificante adequado para o tipo deservio. Os leos lubrificantes disponveis no mercado so classificados primeiro, pelaclasse de viscosidade SAE (Society Of Automotive Engineers) e a seguir, pela classe depotncia API (American Petroleum Institute).

A caracterstica mais importante do leo lubrificante a sua viscosidade, que a resistnciainterna oferecida pelas molculas de uma camada, quando esta deslocada em relao aoutra; o resultado de um atrito interno do prprio lubrificante. Existem vrios aparelhospara medir a viscosidade. Para os leos lubrificantes utilizados em motores, adotado oViscosmetro Saybolt Universal.

O sistema Saybolt Universal consiste em medir o tempo, em segundos, do escoamento de60 ml de leo, determinada temperatura. A indicao da viscosidade em SSU(Segundos Saybolt Universal). As temperaturas padronizadas para o teste so 70, 100,130 ou 210F, que correspondem, respectivamente, a 21,1C, 37,8C, 54,4C e 89,9C.Em essncia, consiste de um tubo de 12,25 mm de comprimento e dimetro de 1,77 mm,por onde deve escoar os 60 ml de leo.

7.3.1 - CLASSIFICAES

A SAE estabeleceu a sua classificao para leos de crter de motor segundo a tabela:


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VISCOSIDADENSAE SSU a 0 F SSU a 210 F

Mnimo Mximo Mnimo Mximo

5 w - 4.000 - -

10 w 6.000 < 12.000 - -20 w 12.000 48.000 - -20 45 < 5830 58 < 7040 70 < 8550 85 < 110

A letra w (Winter = inverno) indica que a viscosidade deve ser medida a zero grau Farenheit.Observa-se que o nmero SAE no um ndice de viscosidade do leo, mas sim uma faixade viscosidade a uma dada temperatura; exemplificando, um leo SAE 30 poder ter uma

viscosidade a 210 F entre 58 e 70 SSU.

O API classificou os leos lubrificantes, designando-os segundo o tipo de servio. Asclassificaes API, encontradas nas embalagens dos leos lubrificantes, so:

ML(Motor Light).

leos prprios para uso em motores a gasolina que funcionem em servio leve; taismotores no devero ter caractersticas construtivas que os tornem propensos formao de depsitos ou sujeitos corroso dos mancais.

MM(Motor Medium)

leos prprios para motores a gasolina, cujo trabalho seja entre leve e severo; taismotores podero ser sensveis formao de depsitos e corroso de mancais,especialmente quando a temperatura do leo se eleva, casos em que se tornaindicado o uso de leos motor medium.

MS(Motor Severe)

leos indicados para uso em motores a gasolina sob alta rotao e servio pesado,com tendncia corroso dos mancais e formao de verniz e depsitos decarbono, em virtude no s de seus detalhes de construo como ao tipo decombustvel.

DG(Diesel General)

leos indicados para uso em motores Diesel submetidos a condies leves deservio, nos quais o combustvel empregado e as caractersticas do motor tendem ano permitir o desgaste e a formao de resduos.

DM(Diesel Medium)

So leos prprios para motores Diesel funcionando sob condies severas, usando,alm disso, combustvel tendente a formar resduos nas paredes dos cilindros sendo, porm, as caractersticas do motor tais, que o mesmo menos sensvel ao do combustvel do que aos resduos e ao ataque do lubrificante.

DS(Diesel Severe)


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leos prprios para motores Diesel especialmente sujeitos a servio pesado, ondetanto as condies do combustvel q

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