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Curso de Engenharia Mecânica
CONSTRUÇÃO
Curso de Engenharia Mecânica – Automação e Sistemas
CONSTRUÇÃO DE BANCADA DIDÁTICA MOT
TURBODIESEL
Rodolfo de Lima Oliveira
Itatiba – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
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Automação e Sistemas
BANCADA DIDÁTICA MOTOR
Curso de Engenharia Mecânica
CONSTRUÇÃO
Curso de Engenharia Mecânica – Automação e Sistemas
CONSTRUÇÃO DE BANCADA DIDÁTICA MOT
TURBODIESEL
Rodolfo de Lima Oliveira
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de
Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia
Automação e Sistema da Universidade São Francisco, sob
a orientação do Prof. Paulo R Tardin Jr, como exigência
parcial para conclusão do curso de graduação.
Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto Tardin Junior
Itatiba – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
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Automação e Sistemas
BANCADA DIDÁTICA MOTOR
apresentada à disciplina Trabalho de
Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia Mecânica –
Automação e Sistema da Universidade São Francisco, sob
a orientação do Prof. Paulo R Tardin Jr, como exigência
parcial para conclusão do curso de graduação.
: Prof. Dr. Paulo Roberto Tardin Junior
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Construção de Bancada Didática Motor Turbodiesel
Rodolfo de Lima Oliveira
Monografia defendida e aprovada em 16 de Dezembro de 2008 pela Banca
Examinadora assim constituída:
Prof. Dr. Paulo Roberto Tardin Junior (Orientador)
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
Prof. Dr. Eduardo Balster Martins
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
Prof. Ms. Paulo Eduardo Silveira
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
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A meus pais Fernando e Regina, sem os quais não chegaria até aqui. A minha namorada Michelle, que sempre esteve ao meu lado com muita paciência, amor sempre me incentivando. Sou eternamente grato a todos.
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Agradecimentos
Agradeço primeiramente ao Professor Dr. Paulo Roberto Tardin Junior, meu orientador, que acreditou em mim e incentivou-me para a conclusão deste trabalho, face aos inúmeros percalços do trajeto. Agradeço também ao Técnico Celso Godoy, Professores Eduardo Balster e Paulo Silveira companheiros de percurso e de discussões profícuas, dentro e fora do contexto deste trabalho, agraciando-me incontáveis vezes com suas paciências, conhecimentos e amizades. Alguns experimentos e vários “entendimentos” não teriam sido possíveis sem a colaboração e ajuda do colega Leonardo José de Oliveira. Eu agradeço fraternalmente a todos.
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6
Sumário
RESUMO.....................................................................................................................vi
ABSTRACT.................................................................................................................vii
1 - INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1
1.1 - Objetivo ................................................................................................... 1
2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 3
2.1 - Primeiras Patentes ................................................................................... 4
2.2 - Primeiros passos em aplicações comerciais............................................ 5
2.3 – Lenoir ...................................................................................................... 7
2.4 - Compressão - A chave do sucesso ......................................................... 8
2.5 - A Era do Petróleo ..................................................................................... 9
2.6 – Common Rail ........................................................................................ 14
2.7 – Motor Diesel em Aviões? ...................................................................... 16
2.8 - Um novo Combustível – Biodiesel ........................................................ 17
3 - ASPECTOS TEÓRICOS ..................................................................................... 19
3.1 – Eficiência Volumétrica [Taylor, 1988] .................................................... 19
3.2 – Eficiência Volumétrica Global [Taylor, 1988] ......................................... 20
4 – METODOLOGIA EXPERIMENTAL .................................................................... 21
5 - ANALISE E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS ................................................... 26
6 – CONCLUSÃO ................................................................................................... 333
7 – RECOMENDAÇÕES .......................................................................................... 34
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................... ......................35
ANEXO I.....................................................................................................................36
ANEXO II....................................................................................................................37
v
7
RESUMO
Este trabalho tem por objetivo principal disponibilizar uma bancada didática
para o desenvolvimento de estudos, pesquisas e aulas práticas, assim
proporcionando a instituição mais versatilidade para os docentes em explanar os
temas envolvidos e aos alunos uma melhor maneira de aprendizagem, como por
exemplo, conhecer o funcionamento de um motor Ciclo Diesel. Com a evolução
constante dos combustíveis ecologicamente corretos, os chamados biocombustíveis,
e a evolução dos projetos de motores de Ignição por Compressão (Diesel), assim
como os sistemas eletrônicos de injeção de combustíveis, existem a necessidade
deste tipo de equipamento em funcionamento na Universidade. Foi então construída
uma Bancada Didática Turbodiesel, onde também foram instalados sensores de
temperatura e vazão, possibilitando a utilização da Interface LabView para a coleta
destes dados. Com isso estudos nas áreas de Termodinâmica, Energéticas,
Mecânica e Instrumentação contarão com um equipamento a disposição para uma
diversificação de aulas práticas. O resultado obtido foi a disponibilização do
equipamento funcionando, assim como coletados os dados para cálculo de
eficiência e levantamento das temperaturas tudo em função do regime de trabalho
do motor.
Palavras Chave: Termodinâmica; Motor Ciclo Otto; Motor Turbodiesel; Bancada Didática; Sensores; LabView.
vi
8
ABSTRACT
This work aims to build an experimental set up composed by a diesel internal
combustion engine. The engine was instrumented in a way that temperature,
pressure and rpm were acquired thru the use of a LabVIEW Interface. Several
analysis were carried out related to temperature, mass flow rates and rpm.
Key Words: Thermodynamics; Diesel Cycle Engines; Turbodiesel Engines; Sensors;
LabVIEW.
vii
1
1 - INTRODUÇÃO
Nos dias de hoje as normas ambientais de emissões de poluentes na
atmosfera estão cada vez mais severas e exigentes, fazendo com que fabricantes
de todo o mundo se empenhem em atendê-las e até mesmo superá-las. Isto ocorre
em todos os seguimentos industriais e não seria diferente no ramo de fabricantes de
motores a combustão interna.
Com isso o desafio na redução de emissão dos motores de combustão
interna movidos a Diesel desencadeou muitas pesquisas, tanto na composição dos
combustíveis, quanto na melhoria nos motores. Na questão de melhorias no próprio
combustível utilizado, hoje temos a tecnologia do Biodiesel, óleo vegetal combustível
totalmente renovável, ajudando reduzir as emissões de poluentes e diminuindo seu
impacto ao meio ambiente. Ocorreram muitas melhorias nos motores, como
otimização das câmaras de combustão, sistemas de injeção mais eficientes e
gerenciados eletronicamente.
O tema deste projeto é: “Construção de Bancada Didática Motor Turbodiesel”. O
Campus de Itatiba da Universidade São Francisco, não possuía em seus
laboratórios nenhuma bancada didática de motor de combustão interna movido a
Diesel. Tal equipamento possibilitará muitas outras pesquisas e estudos nas áreas
de Ciências Térmicas, Energéticas e Mecânicas.
1.1 - Objetivo
O objetivo principal deste projeto foi disponibilizar uma bancada didática
Diesel para o desenvolvimento de estudos, pesquisas e aulas práticas, assim
proporcionando à instituição mais versatilidade para os docentes em explanar os
temas envolvidos e aos alunos uma melhor maneira de aprendizagem.
2
Este projeto foi importante, pois possibilitará pesquisas na utilização de
Biodiesel, tema este que se encontra em muita evidência atualmente e permitirá o
desenvolvimento de muitos outros trabalhos de graduação. Foi também oportuno
pois supriu a falta do equipamento funcionando na instituição, trazendo benefícios
tanto para a universidade quanto para os alunos, e ao mesmo tempo viável pois a
Universidade possuía parte do equipamento necessário.
3
2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O surgimento da máquina a vapor abriu novas possibilidades de produção
gerando forte demanda industrial. O conhecimento adquirido e o aperfeiçoamento
técnico que seu sucesso comercial trouxe aos meios de produção e manufatura
passou a viabilizar a materialização de idéias e inventos com muito mais facilidade.
Contrariamente, a eficiência alcançada pela máquina a vapor, principalmente depois
de Watt, dificultava a introdução de novas forças motrizes distintas que não tivessem
eficiência comparável ou outras vantagens globais. Parece ser esse o motivo que
mais contribuiu para que o aparecimento do motor de combustão interna demorasse
tanto desde as primeiras idéias até seu desenvolvimento pleno, apesar de possuir a
maior parte de seus componentes básicos conceitualmente comuns a sua
antecessora, a máquina a vapor.
Certo é que o motor de combustão interna como conhecemos é fruto de
muitos inventores e teóricos que aos poucos foram idealizando conceitos e
concebendo os diversos sistemas auxiliares que formam um motor de combustão
interna. Provavelmente muitas contribuições importantes ficaram sem registro. Por
outro lado, muitas receberam descrições pouco consistentes dificultando seu
reconhecimento.
Alguns autores consideram Christiam Huygens e Denis Papin os precursores
dos motores de combustão interna. Apesar de ter se limitado a experimentos, o
engenho dotado de cilindro e pistão construído por Huygens, por volta de 1680, e
depois refeito por Papin, em 1690, para demonstrar o poder da pressão
atmosférica, usava pólvora, que era inflamada dentro do cilindro para produzir
massa de ar quente. Essa massa de ar no cilindro produzia trabalho não por
expansão, pois a pressão no cilindro nunca era maior que a atmosférica, mas, por
depressão provocada pelo posterior esfriamento externo do cilindro com a válvula
fechada.
4
Os aparatos não produziam trabalho prático, nem tinham funcionamento
cíclico. Foram substituídos nas experiências dos inventores por outros que
utilizavam água para produzir vapor no cilindro através do aquecimento externo e
que inspirou as primeiras máquinas a vapor de uso geral. Os experimentos de
Huygens e Papin não eram ainda a proposta de um motor propriamente dito, mas,
certamente os conceitos básicos ganharam registro prático e devem ter servido de
aporte e inspiração para muitos inventos posteriores que resultaram no motor de
combustão interna. [Motores de Combustão]
2.1 - Primeiras Patentes
A lista das primeiras patentes para motores de combustão interna é bem
extensa, não havendo muita conformidade entre autores. As mais comumente
citadas, entretanto são:
� Em 1794, para Robert Street
� Em 1801, para o francês Philippe Lebon, inventor do gás de hulha. A patente,
ao que consta, descrevia um motor baseado na expansão de mistura gás e ar
por inflamação da mistura. O trabalho foi descontinuado com o assassinato
de Lebon.
� Em 1807, para Isaac de Rivaz, da construção de um motor sem fase de
compressão, alimentado por hidrogênio e ar. Os esquemas mostram que a
mistura era inflamada por fagulha elétrica. O rudimentar sistema de ignição
era energizado por uma pilha de Volta. Rivaz aplicou seu motor a um veículo.
� Em 1820, para o Rev. W. Cecil, na Inglaterra, de um motor movido pela
combustão de hidrogênio e ar.
� Em 1823 para Samuel Brown de um motor de combustão aplicado a um
veículo.
Em 1838, para o inglês William Barnett de um motor funcionando em dois tempos
com pré-compressão utilizando gás de hulha. (Motores de Combustão)
5
2.2 - Primeiros passos em aplicações comerciais
Por volta de 1850, na Itália, o padre, físico e cientista Eugênio Barsanti uniu-
se a um empreendedor também italiano Felice Matteucci. Juntos produziram os
primeiros motores à combustão interna práticos. O invento dos dois italianos
funcionava a gás num ciclo sem compressão de três fases e dois cursos ou tempos
mecânicos:
Primeiro curso
a} Admissão de ar e gás na primeira fração do curso do pistão
b) Inflamação por centelha e expansão da mistura na segunda fração
Segundo curso
c) Restabelecimento da pressão interna seguida pela descarga dos gases
resultantes da combustão, para todo o curso do pistão
O motor inventado por Barsanti e Matteucci tinha um sistema de conversão do
movimento alternado dos pistões em movimento de rotação bastante curioso e
original. Algo inusitado, já que o virabrequim era peça consagrada nos motores a
vapor da época. Mas, Barsanti acreditava que o acionamento direto fosse inviável
devido à força abrupta de explosão e o grande choque mecânico que se sucederia
no final do curso. Sua preocupação com o custo final também é citada como um
fator motivador para essa escolha.
O sistema aplicado por eles no primeiro motor, um monocilíndrico vertical,
possuía uma espécie de cremalheira ligada rigidamente ao pistão que acionava uma
roda dentada com uma espécie de roda livre ligada ao eixo motor. O mecanismo só
transmitia força do pistão ao eixo de saída no curso de retorno que dependia da
força da gravidade associada à depressão dentro do cilindro vertical. A depressão
era provocada pela inércia do pistão que dispunha de um curso suficientemente
longo e que tinha seu impulso provocado por uma explosão sem compressão no
início do seu deslocamento. Essa combinação resultava em pressões internas
inferiores a atmosférica para o final do curso. De modo que o motor funcionava a
6
explosão, mas de forma indireta, ou seja, o trabalho no eixo era função das forças
de gravidade e pressão atmosférica. Uma variação desse arranjo foi utilizada por
Otto e Langen em um motor de 1867, conforme afirmação constante no site oficial
em homenagem aos dois inventores italianos.
Figura 2.1 - Réplica de um dos motores de Barsanti e Matteucci
Fonte: Site: <www.motoresdecombustao.eng.br/Textos/HistoricoMCInterna01.htm>; acessado em 05.abr.2008.
O invento foi reconhecido por certificação inglesa em 13 de maio de 1854. A
unidade avaliada tinha configuração de dois cilindros em paralelo e desenvolvia 5
CV, era alimentada por gás de iluminação e já possuía ignição por centelha elétrica.
Nesse as duas cremalheiras eram interligadas por uma engrenagem, de forma que
os pistões trabalhavam em movimentos opostos, defasados a 180º. O motor tinha
rendimento térmico e volumétrico baixos pelo fato de funcionar sem compressão.
Barsanti e Matteucci continuaram a evoluir seus motores. No entanto no ano de
1864, durante uma exposição na Bélgica, quando já se preparavam para produzir os
motores em série, o padre Eugênio Barsanti contraiu tifo e veio a falecer a 19 de
7
abril do mesmo ano. O empreendimento foi descontinuado após a tragédia (Motores
de Combustão).
2.3 – Lenoir
No mesmo tempo em que os italianos aprimoravam seus motores, o francês
Jean Joseph Lenoir patenteou um novo motor a combustão interna, no ano de 1859.
Lenoir só concluiu seu motor no ano seguinte e em 1863 já havia construído um
automóvel com um de seus motores. Logo Lenoir passou a produzir motores com
fins comerciais. Em 1865 já havia mais de 130 motores “Lenoir” funcionando em
Paris.
Os motores construídos por Lenoir eram visivelmente inspirados nos motores a
vapor da época, tinham a constituição quase idêntica: monocilíndricos com duplo
efeito, válvulas tipo gaveta, mecanismo de virabrequim e bielas. Entretanto,
dispunham de sistema de refrigeração líquida.
Figura 2.2 - Desenho da vista lateral do motor de Lenoir
Fonte: Site:<www.motoresdecombustao.eng.br/Textos/HistoricoMCInterna01.htm>; acessado em 05.abr.2008.
8
Em comparação com os motores de Barsanti, os motores de Lenoir tinham o
ciclo de funcionamento semelhante, funcionando sem compressão em dois tempos e
três fases. A ignição também era feita por centelha elétrica, no caso uma em cada
extremidade do cilindro. No entanto o motor funcionava com acionamento direto, ou
seja, o trabalho útil no eixo era produzido diretamente pela força de explosão. O
rendimento térmico era superior ao motor dos italianos.
Em comparação aos motores a vapor, que na época reinavam como força motriz, o
motor de Lenoir tinha as vantagens de partida mais rápida e de menor tamanho. Seu
sucesso atraiu a atenção de muitos empreendedores e abriu as portas para que
novos inventores continuassem aperfeiçoando o motor de combustão interna
(Motores de Combustão).
2.4 - Compressão - A chave do sucesso
O motor de Lenoir abriu o caminho para difusão do motor de combustão
interna. Mas, apesar de apresentar algumas vantagens em relação ao motor a
vapor, ainda apresentava alguns pontos fracos. Entre eles, potência e consumo de
combustível. Foi G. Schmidt que, por volta de 1859, identificou a solução para elevar
o rendimento térmico dos motores de combustão interna. Ele entendeu que era
necessário comprimir a mistura nos motores, antes de inflamá-la, para poder tirar
maior proveito da queima do combustível.
O físico francês Alphonse Beau de Rochas concebeu de forma teórica o ciclo
de quatro tempos que incluía compressão e patenteou sua idéia em 1862. Não
chegou a construir nenhum motor, mas, seu trabalho desencadeou um dos maiores
saltos no desenvolvimento tecnológico do motor a combustão interna.
O ciclo idealizado por Beau de Rochas foi aplicado em um motor construído
pelo alemão Nikolaus Otto no ano de 1866. Um motor de quatro tempos, alimentado
com gás de iluminação. Seu funcionamento confirmou o aumento de potência em
9
relação ao motores sem fase de compressão, previsto por Rochas. Paralelo a isso, o
consumo de combustível se mostrou menor, de forma significativa. Diversos autores
citam que Otto afirmava desconhecer os trabalhos teóricos de Schmidt e de Beau de
Rochas. O fato é que sua patente é posterior a de Beau de Rochas.
Com a construção do motor de Otto foi estabelecida a configuração básica dos
motores a explosão de quatro tempos em conformidade com o arranjo teórico de
Beau de Rochas, que colocou os motores de combustão interna em outro patamar
de rendimento e que seria seguida até os dias de hoje. Mas, os motores ainda
haveriam de evoluir muito principalmente no que diz respeito aos sistemas
agregados como ignição, refrigeração, lubrificação e alimentação (Motores de
Combustão).
2.5 - A Era do Petróleo
A adequação entre motores e combustíveis foi um dos fatores de grande
importância na evolução e afirmação de mercado do motor de combustão interna.
Desde os motores de Barsanti o combustível utilizado era gás de iluminação. A
disponibilidade desse combustível, gerada graças aos sistemas de iluminação
pública da época, tornava o gás bastante oportuno para as aplicações
estacionárias. Gases de fornos de fundição também passaram a alimentar esses
motores no final do século XIX, a verificação de tal possibilidade integrou os motores
de combustão as atividades fabris de produção de aço e ferro, abrindo demanda
para fabricação de motores maiores. Mas, as características do motor a explosão de
baixo peso e partida imediata era um grande atrativo para que este fosse aplicado a
veículos autopropelidos de pequeno porte que servisse ao transporte individual. Vale
lembrar que as locomotivas a vapor já existiam desde 1808 e, fora dos trilhos, os
ônibus a vapor já circulavam comercialmente desde 1825. Mas, o automóvel ainda
não existia de forma concreta, havia a idéia, mas faltava a viabilidade técnica.
A visão da grande oportunidade que seria a aplicação de motores à explosão
em veículos leves fez com que vários inventores se colocassem a desenvolver
10
sistemas para adequar o motor de combustão aos combustíveis líquidos. A
densidade energética e a facilidade de transporte tornavam evidentes as vantagens
do uso desse combustível em pequenos veículos. A descoberta de poços de
petróleo, por volta de 1854 nos EUA, com boas reservas e relativa facilidade de
exploração, era outro fator instigante para esse desenvolvimento.
O austríaco Siegfried Marcus é apontado por alguns autores como o pai do
carburador, peça essencial para a utilização da gasolina nos motores de combustão
interna. Seu invento teria sido aplicado num motor de dois tempos instalado em um
automóvel construído por ele em 1865. Mas, a afirmação do motor a gasolina só
vem com o trabalho de Gottlieb Daimler que, em 1883, juntamente com Wilhelm
Maybach, construiu um carburador de funcionamento convincente e associou ao
mesmo motor um novo sistema de ignição por aquecimento elétrico, controlado por
resistência, também desenvolvido por eles. O resultado do refinamento alcançado
foi um grande salto na evolução dos motores de combustão interna. O motor de
Daimler alcançava 900 RPM enquanto os motores a gás da época mal atingiam 200
RPM em regime de trabalho. Com isso, se celebrava o casamento do motor de
combustão com os derivados de petróleo, ao mesmo tempo em que se armava o
palco para o desenvolvimento do automóvel, com o qual o desenvolvimento do
motor de combustão interna estaria, cada vez mais fortemente ligado.
Na mesma década, Rudolf Diesel buscou bases científicas para desenvolver
um motor de combustão interna que tivesse o maior rendimento possível. Diesel
utilizou uma configuração mecânica semelhante à utilizada por Otto: ciclo a quatro
tempos e mecanismos de válvulas de admissão e escape similares. Mas, neste, a
combustão era provocada pela injeção de combustível na câmara de combustão, no
final da fase de compressão. A temperatura elevada do ar no cilindro, devido à alta
compressão a que era submetido, provocava a autocombustão do combustível
injetado. A idéia não era original, Usher afirma que Herbert Ackroyd-Stuart já haviam
trabalhado num motor que usava princípio semelhante e que foram obtidas muitas
patentes antes da de Diesel. Mas, Diesel foi o primeiro a conceber um motor prático
e de alto rendimento utilizando a inflamação de combustível por injeção na câmara
11
com ar superaquecido por compressão, que foi patenteado em 1892. O rendimento
térmico alcançado por esse motor atingia os 34%, praticamente o triplo da máquina
a vapor e mais de uma vez e meia a dos motores a gasolina da época.
O motor diesel, como foi concebido, tinha características que o apontavam
para aplicações pesadas e, desde logo, foi visto como um forte sucessor do motor a
vapor em quase todas aplicações. Em relação ao motor a gasolina, conseguia se
destacar nas instalações de grande porte, mas era bastante pesado para competir
no transporte rodoviário e aplicações leves. De certa forma os dois tipos, motor
Diesel e motor Otto, se tornaram complementares na grande faixa de aplicações dos
motores térmicos, cada qual dominando uma fatia distinta. O binômio ”leveza x
economia” seria o parâmetro de maior definição na escolha. A evolução e o
aparecimento dos motores diesel ligeiros aumentaria em muito as aplicações em
que os motores.diesel passaria a se sobressair em relação ao motor Otto. Além das
vantagens singulares de cada um , um fator importante ajudaria a manter o equilíbrio
nessa queda de braço, os dois haviam passado a beber na mesma fonte: o petróleo.
Como o óleo diesel e a gasolina são obtidos por destilação fracionada, a
oferta de um estava ligada ao consumo do outro. É como se, do mesmo fruto, um
comesse a polpa e o outro o caroço. Essa “simbiose” fez com que os dois
encontrassem o equilíbrio na disputa e continuassem a evoluir em aplicações cada
vez mais diversas, ao mesmo tempo em que praticamente punham fim ao reinado
absoluto da máquina a vapor. O novo reinado das máquinas térmicas estava dividido
entre os motores do ciclo Beau de Rochas e de ciclo Diesel. E como em toda
convivência pacífica, estariam cada vez mais assemelhados na aparência e no
funcionamento.
Com a introdução do turbocompressor nos motores de ciclo diesel (que
aumenta consideravelmente a entrada de ar no cilindro) houve grande melhoria no
seu enchimento volumétrico, produzindo ganhos de potência em torno de até 40%
com relação aos motores diesel de aspiração normal.
12
Outra grande evolução obtida nesse tipo de motor diz respeito à câmara de
combustão. O desenvolvimento de novos desenhos está tornando o seu
desempenho semelhante aos dos motores a gasolina em termos de potência,
porém, com o benefício do menor custo do combustível e menor índice de poluição
atmosférica. Esses são fatores que vêm aliados a uma prolongada vida útil, alta
confiabilidade do conjunto propulsor e menores preocupações com manutenção.
Recentes pesquisas resultaram em benefícios na redução dos ruídos de
funcionamento, nas vibrações em marcha lenta e no seu peso. Também com o
advento e a popularização do common rail ― sistema comandado eletronicamente
que recebe combustível em altíssima pressão para que haja uma queima próxima da
perfeição, tornando o diesel ainda mais econômico e potente ― eles passaram,
inclusive, a equipar automóveis de luxo, coisa impensável em um passado recente.
Os motores com gerenciamento eletrônico de injeção de combustível são
extremamente precisos em seu funcionamento. Como são isentos de manutenção
periódica, acabam gerando menor custo de operação para o usuário. Outra
vantagem dos sistemas monitorados eletronicamente é o baixo índice de emissões
― com redução de até 30% ―, além de proporcionar melhor desempenho, maior
durabilidade, economia de combustível e aumento da autonomia. Em relação aos
motores a gasolina, os diesel eletrônicos oferecem a grande vantagem de
proporcionar maior torque e eficiência operacional, principalmente no caso dos
veículos de transporte.
Motores de última geração, principalmente os que são equipados com
gerenciamento eletrônico do tipo Common Rail, têm uma característica que os
tornam excelente para as situações de muita exigência de força. Trata-se de um
propulsor que tem torque máximo, ou a maior parte desse torque máximo, em uma
faixa mais ampla de rotações. Em outros termos, esse motor teria o torque máximo
― ou sua força máxima ― já a partir das 2.000 rpm. Ou seja, praticamente desde o
início da sua aceleração ele já estaria apresentando a sua melhor performance,
13
momento que outros motores só atingiriam ao alcançar as 4.000 rpm. Isso já é uma
realidade nos motores diesel.
Figura 2.3 – Curva Torque Motor gerenciamento eletrônico de injeção de combustível
Fonte: Site: < http://www.mercedes-benz>; acessado em 16.jun.2008.
Atualmente, os motores a diesel para aplicação no transporte estão cada vez
mais econômicos, menores, menos ruidosos e mais potentes, respeitando as últimas
normas ambientais sobre emissão de poluentes e com gerenciamento eletrônico de
injeção de combustível. Hoje utilizamos o chamado Biodiesel B2, ou seja, uma
mistura de 2% de óleo vegetal em sua composição, e a tendência é que essa taxa
de mistura aumente. Mas já existem protótipos que utilizam o Biodiesel B100, ou
seja, 100% de óleo vegetal.
Com isso a contribuição para a redução de emissão de gases na atmosfera
será ampliada gradativamente com a evolução dos motores e a maturação do
processo de extração e refino do Biodiesel (Motores de Combustão, Clube do
Diesel).
14
2.6 – Common Rail
A tecnologia indiscutivelmente é de última geração, e vem sendo aplicada na
maioria dos veículos equipados com motores diesel da atualidade. Porém, a sua
concepção remonta ao final da década de 1960. O suíço Robert Huber foi quem
idealizou os primeiros conceitos do sistema common rail (tubo distribuidor de
combustível, tubo comum, do inglês) para motores do Ciclo Diesel.
Figura 2.4 – Detalhe do tubo distribuidor de combustível.
Fonte: Site: < http://www.clubedodiesel.com.br>; acessado em 16.jun.2008.
Mas foi somente nos anos 1990 que o Common Rail começou a ser
empregado em veículos pesados, e um caminhão japonês tornou-se o primeiro
exemplo de uso prático desse sistema, mais tarde sendo desenvolvido e empregado
em veículos leves. Este sistema mais moderno atualmente segue o mesmo principio
inicial de funcionamento da década de 1960. Este sistema de alimentação possibilita
o aumento de potência e proporciona maior torque em baixas rotações, além de
reduzir o consumo de combustível, ruído e emissões de poluentes.
O sistema eliminou a bomba injetora convencional, o mesmo opera injetando
diretamente o combustível na quantidade e tempo exatos, e é gerenciado
eletronicamente. A função do tubo comum é de garantir que a pressão do
combustível seja constante sem flutuações, devido à operação dos bicos injetores e
bomba de alta pressão. Possue basicamente uma Unidade de Controle Eletrônico
(ECU), que gerencia as informações captadas por sensores do motor, gerencia
atuadores, monitorando o funcionamento de todo o conjunto, duas bombas de
combustível, uma de baixa pressão e outra de alta pressão. Assim cada unidade
injetora alimenta um cilindro.
15
A injeção de combustível ocorre em duas etapas, a pré-injeção e a injeção
principal. O tempo e a quantidade de cada etapa depende da rotação do motor e sua
solicitação. O combustível é injetado a alta pressão na câmara de combustão um
pouco antes de atingir o PMS – Ponto Morto Superior.
Existem duas linhas de pressão no conjunto, o de alta pressão que alimenta o
Common Rail (tubo comum) e os injetores e a linha de baixa pressão, que é o
excesso de combustível não utilizado que retorna ao tanque de combustível (Clube
do Diesel).
Figura 2.5 – Componentes do sistema Common Rail.
Fonte: Site: < http://www.omecanico.com.br/modules/revista.php?recid=116 >; acessado em 19.jun.2008.
Os componentes do sistema são:
1 - Reservatório de combustível 2 - Filtro com reparador de água 3 - Conexão de retorno do filtro com válvula recirculadora 4 - Bomba de baixa pressão 5 - Sensor de baixa pressão do combustível 6 - Bomba de alta pressão 7 - Tubo comum (Common Rail) 8 - Válvula reguladora de pressão do Rail 9 - Sensor de pressão do Rail 10 - Bico injetor 11 - Sensor de temperatura de combustível 12 - Resfriador do combustível de retorno
16
2.7 – Motor Diesel em Aviões?
Até os dias de hoje ninguém tinha pensado que um motor automobilístico
poderia comercialmente ser empregado na aviação. Mas a empresa alemã Thielert
Aircraft Engines superou essa barreira ao lançar uma versão a diesel destinada a
aeronaves. Agora dá para voar poluindo menos, pois o avião é o meio de transporte
mais poluente atualmente, devido seu alto consumo de querosene. Os motores a
gasolina adaptados limitam-se atualmente aos ultraleves e pequenos protótipos.
Mas, além de ser o primeiro diesel aeronáutico, o produto da Thielert Aircraft tem
conceito originado na indústria automobilística.
Umas de suas vantagens é sua durabilidade muito superior aos
convencionais, isto é, uma característica já conhecida dos motores diesel. Outra
vantagem é o consumo, maior autonomia de vôo e menor emissão de poluentes.
Com o nome de Centurion 1.7, o motor diesel para aviação já foi submetido a 10 mil
horas de testes, das quais 1.500 em pleno vôo. A unidade utiliza turboalimentação,
conta com quatro cilindros e injeção do tipo Common Rail. Nessa configuração, o
diesel da Thielert Aircraft produz 135 cv de potência (Thielert Group).
Figura 2.6 - Motor Centurion 2.0 - Diesel e Querosene (flex)
Fonte: Site:< http://www.centurion-engines.com/>; acessado em 22.jun.08.
17
2.8 - Um novo Combustível – Biodiesel
Devido as grandes instabilidades vividas pelos grandes produtores de
petróleo nas últimas décadas e o grande impacto ambiental causado pelo queima
dos combustíveis de origem fóssil, surgiu a necessidade de novas matrizes
energéticas, uma nova maneira de reduzir a dependência dos países de dos
grandes causadores de guerras e interesses econômicos.
Entre as muitas alternativas avaliadas, uma das mais comentadas atualmente
é o aproveitamento do éster metilico ou etílico obtido a partir da reação de
transesterificação entre os óleos vegetais e álcool. Batizado de Biodiesel e indicado
para aplicações similares às do diesel obtido do refino do petróleo, responsável pela
alimentação da esmagadora maioria da frota mundial de caminhões e ônibus, o
combustível “verde” é renovável e apresenta a características químicas suficientes
para alavancar seu uso de forma espantosa nos próximos anos.
Tal qual o álcool utilizado para substituir a gasolina, o Biodiesel provoca
menos danos ao meio ambiente, uma vez que sua queima emite menor numero de
partículas poluentes. Não é preciso ressaltar que se trata de uma vantagem enorme,
uma vez que o elevado grau de poluição dos grandes centros urbanos é um
problema que incomoda os governos de todos os países do mundo. O uso de
misturas com a presença de até 20% do combustível de origem vegetal obtido
dentro de especificações apropriadas não exige qualquer alteração no projeto dos
motores.
A idéia de aproveitar a óleos vegetais para alimentar veículos não é nova.
Rudolf Diesel, o pai do motor a diesel, propôs a possibilidade de utilizar óleo de
amendoim como combustível há cerca de cem anos, quando apresentou em Paris o
projeto que o imortalizou, mas o baixo custo do petróleo até a década de 70,
provocou o desinteresse deste tipo de projeto.
18
Para que se tornasse substituto do diesel derivado do petróleo, algumas de
suas características químicas precisaram ser adaptadas para atender as
especificações exigentes proposta pelas montadoras, pois os fabricantes de ônibus
e caminhões não estavam dispostos a correr o risco de arcar com o desgaste de
imagem gerado por quebras de motores provocadas pelo uso de combustível
inadequado. Isto foi resolvido com a realização de um intenso programa de testes e
o surgimento de normas internacionais bastante rígidas assim como sua
especificação (vide ANEXO I – Tabela Especificação do Biodiesel – B100).
O Brasil apresenta condições invejáveis para se tornar um grande fornecedor
mundial de biodiesel por disponibilidade de terras agriculturáveis. Outro fator
determinante para o Brasil ser uma grande referencia no assunto é alta produção de
etanol e suas vantagens econômicas em relação ao metanol. Quando ao processo é
necessário apenas algumas adaptações. Além destas vantagens o mesmo
apresenta vantagens químicas, como a obtenção de biodiesel com poder calorífico
de 5% a 6% mais elevado, maior ponto de fulgor e número de cetana, porem para
isto é necessário utilizar etanol em sua versão anidro (álcool absoluto a 99,5%).
Um dos efeitos colaterais da fabricação do éster etílico ou metílico é a
produção de glicerina, cerca de 10% do volume total. Devido ao grande incremento
de produção previsto nos próximos anos, esse mercado deve sofrer um desequilíbrio
nos próximos anos. Mas existem algumas alternativas para amenizar este
desequilíbrio, pois muitos derivados não são produzidos hoje por causa do custo da
glicerina sintética, como por exemplo, detergentes totalmente sintéticos e
biodegradáveis e de plásticos especiais.
Os ganhos para o meio ambiente serão enormes, pois números levantados
pelos produtores de álcool estimam que com a adoção do B5 deixariam de ser
jogadas na atmosfera cerca de 4,5 milhões de toneladas de CO2 , assim como a
redução de emissão de partículas de enfroxe quais são nulas no biodiesel
(SANT´ANNA, 2003).
19
3 - ASPECTOS TEÓRICOS
3.1 – Eficiência Volumétrica
A eficiência volumétrica é a relação entre a massa da mistura ar-combustível
que o motor admite e a massa correspondente para a capacidade volumétrica do
motor em função da densidade de admissão. A eficiência dos motores de combustão
de ignição por compressão (Diesel) pode ser apreciavelmente afetado pela pressão
e temperatura de admissão, e por RPM, mesmo que a razão combustível-ar seja
constante. A eficiência volumétrica é definida como a massa de mistura fresca que
passa no cilindro, em seu curso de aspiração, dividida pela massa dessa mistura
que encheria o espaço correspondente ao deslocamento do pistão, na densidade de
admissão. Expressão algébrica para calculo da eficiência volumétrica:
�� � ����� ��� ��� �� � ��������������� ���
�� = eficiência volumétrica
�� = vazão mássica da mistura admitida pelo motor [kg/h]
� = rotações por unidade de tempo [rpm]
� = volume de deslocamento total do motor [m3]
� = densidade da mistura de admissão [kg/m3]
Como não é conveniente, ou mesmo possível, se medir � na janela de
admissão; esta medida pode ser sempre medida na atmosfera, ou seja, próxima a
tomada de ar do motor, e quando medida neste ponto a eficiência volumétrica mede
o desempenho do escoamento para todos os equipamentos do sistema, entre a
admissão de ar e o cilindro, assim como a qualidade de bombeamento.
20
Quando a densidade de admissão é medida desta maneira o método utilizado
é a eficiência volumétrica global (TAYLOR, 1988).
3.2 – Eficiência Volumétrica Global
Diferente da eficiência volumétrica, a eficiência volumétrica global mede o
desempenho do escoamento para todos os equipamentos do sistema entre a
admissão e o cilindro assim como a qualidade de bombeamento do cilindro em si.
O cálculo da eficiência volumétrica global é semelhante ao da eficiência
volumétrica, só diferenciando a densidade de admissão, no qual se utilizará a
densidade do ar ambiente (TAYLOR, 1988).
21
4 – METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Este trabalho teve como objetivo a construção de uma bancada didática
Diesel, para levantamento dos dados de eficiência térmica, variações de
temperaturas, levando em conta a rotação de trabalho.
Para esta bancada foi empregado um motor a diesel Mercedes-Benz,
Turbodiesel, com Intercooler (resfriamento do ar após compressão), 4 cilindros em
linha de 4,0 l (3.972 cm³), Injeção mecânica, com potencia máxima de 110 cv @
2300 RPM, fabricado em 1997 e utilizado nos caminhões 914 na época (vide Anexo II –
Exemplos de aplicações atuais). Este motor era novo, ainda no pallet de madeira (vide figura
4.1), o mesmo se encontrava no Laboratório de Sistemas Térmicos da Universidade
São Francisco em Itatiba.
Figura 4.1 - Motor a ser utilizado para construção da bancada didática (condição anterior).
22
Para tanto foi necessária a instalação dos sistemas de admissão, de
arrefecimento de água, resfriamento do ar admitido comprimido (Intercooler),
escape, bem como troca dos elementos filtrantes (óleo lubrificante e diesel), além da
construção de um chassi para acomodar o motor e seus periféricos (vide figura 4.2).
Muitas dificuldades foram encontradas nesta etapa de montagem dos sistemas de
arrefecimento e da própria fixação do motor no chassi, devido à falta de guincho
para o transporte do motor para a nova estrutura, pois a faculdade não dispõe deste
tipo de equipamento, sendo necessário o empréstimo do mesmo por um mecânico
da cidade. Na montagem dos sistemas de arrefecimento a dificuldade encontrada foi
devido à grande necessidade de adaptações para as conexões dos radiadores de
água e ar, pois ambos radiadores são para aplicações em motores seis cilindros.
Figura 4.2 - Motor após a instalação e montagem dos componentes.
Após esta etapa o equipamento foi instrumentado para a coleta de dados
necessária. Foram utilizados três termopares tipo J, para monitoramento das
23
temperaturas de entrada de água no radiador T1 (não resfriada) (vide figura 4.3); saída
de água do radiador T2 (já resfriada) (vide figura 4.4) e temperatura dos gases da
combustão com um termopar instalado no escapamento T3 (vide figura 4.5). Os
termopares tipo J são indicados para medir temperaturas entre -210°C a 760°C. Os
termopares são construídos com uma junção de dois tipos de metais diferentes e
quando expostos a temperatura é gerada uma diferença de potencial.
Fig. 4.3 – Termopar T1 Fig. 4.4 – Termopar T2 Fig. 4.5 – Termopar T3
Já no coletor de admissão foi utilizado um LM35 para medir a temperatura do
ar admitido com a razão de se definir a Densidade de Admissão (vide figura 4.6). O
LM35 é um sensor de precisão fabricado pela National Semiconductor, podendo ser
alimentado entre 4V à 20V, tendo um range de temperatura de -55°C à +150°C,
apresentando em sua saída uma variação linear de 10mV a cada grau Celsius
medido; possui excelente custo beneficio. Um medidor de vazão tipo turbina com
diâmetro de 2” fabricado pela Contech foi utilizado para medida de vazão de ar
admitido pelo motor, sendo necessário uma adaptação, qual foi realizada com uma
curva 90° e uma luva de PVC de 2” . Quando o fluido é aspirado pelo motor o
mesmo se desloca no interior da turbina e coloca o rotor montado axialmente em
movimento. A velocidade deste rotor é proporcional a velocidade do fluído. Um
sensor (pick-up magnético) acoplado ao corpo do medidor, tem seu campo
magnético alterado a cada passagem de uma das pás do rotor, gerando um pulso
elétrico que é amplificado e processado na forma de freqüência [Hz].
24
Figura 4.6 - Detalhe do LM35 e Medidor de vazão tipo turbina e seu local de instalação.
Os dados de temperatura forma coletados através de uma placa de aquisição,
um PXI (computador específico para aquisição de dados) e o software Labview,
todos estes fabricados pela National Instruments, onde os termopares e o LM35
foram conectados a placa de aquisição de dados. Para a coleta dos dados o motor
foi colocado em funcionamento e aguardada a estabilização da temperatura em
marcha – lenta. Depois de alcançado este regime foram iniciados as medições das
temperaturas T1, T2, T3 e LM35, assim como o valor de vazão de ar admitido,
varrendo faixas de RPM de trabalho do motor. Referente à leitura de rotações por
minuto, tentou-se realizar a leitura através de um sensor óptico com encapsulamento
duplo, composto de um emissor e receptor e um espaço no centro entre os mesmos
(vide figura 4.7). Para a contagem de pulsos foi fixado na polia do motor um inserto
metálico para durante o funcionamento do motor, este inserto passar entre o emissor
e receptor do sensor óptico, assim sendo possível a leitura de rotações do motor
[RPM]. Mas este conceito não foi possível devido ao excesso de vibrações do motor
em funcionamento em relação ao sensor óptico montado próximo a polia, ocorrendo
o choque entre o inserto metálico e o sensor danificando o mesmo.
25
Figura 4.7 – Detalhe do Sensor Óptico, não foi possível utilizá-lo para contagem de RPM
Fonte: Site<www.sabereletronica.com.br/files/image/FotoSensor_01.jpg>;acessado em 28.nov.2008
Frente a este problema foi utilizado um tacômetro de contato, sendo realizada
a leitura de rotações manualmente, realizando o contato do rotor do tacômetro com
o eixo da polia.
Figura 4.8 – Detalhe do fluxo do Ar após ser admitido até entrada para combustão.
Entrada AR - Frio
AR Pressurizado –
Quente.
AR Pressurizado - Frio
26
5 - ANALISE E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS
Abaixo segue dados coletados (vide Tabela 5.1) varrendo 10 faixas de trabalho do
motor variando de 500 a 2500 rotações [RPM].
Tabela 5.1 – Dados coletados na Bancada Didática TurboDiesel
Rotações
[RPM]
Temperatura
entrada água
no Radiador
[°C]
Temperatura
saída água do
Radiador [°C]
Temperatura
gases Combustão
[°C]
Temperatura
do ar
admitido [°C]
Vazão
Volumétrica ar
admitido [Hz]
500 37,7 21,5 86,7 32,3 380
600 40,9 20 96,7 34,5 550
700 46,2 19,4 99,8 31,1 580
800 48,4 22,1 102,6 33 690
1000 49 23,5 106,7 33,8 760
1200 49,4 23,9 117,5 34 1090
1500 50 23,4 127,8 31,3 1120
1800 50,2 25,6 151,8 32,4 1400
2300 52,4 26,7 170,8 32,8 2304
2500 55,9 25,5 220,8 31,1 2580
Média Temp Ar admitido
32,6
Todos os dados de temperatura estão em Celsius [°C] e o dado de vazão
como dito anteriormente, foi lido em freqüência [Hz] devido ao tipo de equipamento
utilizado, sendo necessário ser realizada uma conversão para litros por hora [l/h].
A seguir gráfico das temperaturas gerados em função de cada faixa de
trabalho do motor [RPM].
27
Figura 5.2 – Gráfico RPM x Temperaturas
Conforme o gráfico (figura5.2) acima foram verificados pequenas variações das
temperaturas T1 e T2 e grandes variações da temperatura T3 em função de
rotações do motor, onde:
T1= Temperatura da água na entrada do radiador (saída de água do motor, +
quente);
T2= Temperatura da água na saída do radiador (entrada de água do motor, - quente)
e
T3= Temperatura dos gases da combustão, escapamento (logo após a turbina).
Conclui-se que as pequenas variações de T1 e T2, são devidos ao sistema de
arrefecimento utilizado, ou seja, o radiador utilizado esta super dimensionado, pois o
mesmo é aplicado em motores maiores que o utilizado na bancada didática; o
sistema de arrefecimento esta de acordo com a aplicação destinada ao motor, o
mesmo sendo estacionário não possui a mesma ventilação quando aplicado no
0
50
100
150
200
250
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Temperatura entrada água
no Radiador [°C]
Temperatura saída água do
Radiador [°C]
Temperatura gases
Combustão [°C]
28
caminhão, possuindo somente a ventilação forçada (ventilador). Já a temperatura T3
aumenta proporcionalmente a medida que se eleva as rotações do motor.
A temperatura obtida na entrada do ar admitido pelo LM35 verificou-se
pequenas variações mas sendo maior do que a do ambiente de 26,6°C, devido ao
gases de troca de calor dos radiadores e do próprio motor com o ambiente, pois o
ventilador puxa o fluxo no sentido da admissão, porém não possui nenhuma relação
com o regime de trabalho do motor.
Para a medição de vazão de ar admitido pelo motor através do medidor de
vazão tipo turbina (vide figura 4.6), com os dados abaixo de calibração fornecidos pelo
fabricante:
Tabela 5.3 – Calibração do Medidor de Vazão tipo Turbina – Dados Fabricante
Calibração realizada pelo fabricante
Freqüência [Hz] Vazão [m³/h]
0 0 135 18,4 376 51,2 753 102,5 1115 151,6 1859 252,7 2494 339
O medidor foi aferido com ar a uma temperatura média de 21°C, densidade
de 1,293 Kg/m³ à uma pressão de -0,039 Kgf/cm². Com estes dados foi possível
traçar a seguinte curva (vide figura 5.4) e a equação abaixo desta função (vide equação 2).
29
Figura 5.4 – Curva de Calibração Freqüência x Vazão
� �� ��� ������ � � �� ��������������������
Onde:
� � = Vazão volumétrica de ar [m3/h]
� = Freqüência [Hz]
Com esta equação foi possível identificar qual vazão volumétrica que esta
sendo admitida pelo motor através da freqüência indicada pelo medidor, fazendo sua
conversão.
Tabela 5 .5 – Vazão Volumétrica pela Freqüência
RPM Freqüência [Hz] Vazão Volumétrica [m³/h]
500 380 51,71 600 550 74,81 700 580 78,89 800 690 93,84
1000 760 103,35 1200 1090 148,20 1500 1120 152,28 1800 1400 190,33 2300 2304 313,18 2500 2580 350,69
y = 0,1359x + 0,0692
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 1000 2000 3000 Frequência [Hz]
vazão [m³/h]
30
Porém para o calculo de Eficiência Global é necessário o calculo de vazão
mássica, utilizando a seguinte equação.
�� � � � ���� � ������������������� Onde:
�� �= vazão mássica de ar [kg/h]
�� = densidade do ar que passa pelo medidor (ambiente) [kg/m3]
� � = vazão volumétrica de ar [m3/h]
Para o cálculo da densidade do ar na admissão, a seguinte aproximação é
utilizada nos motores Diesel:
�� � ����� ���� � ������������������
Onde:
� = pressão da mistura [kPa]
� = temperatura da mistura [K]
� = constante dos gases perfeitos
Considerando a média de temperatura do ar admitido conforme calculado na
tabela 5.1 de 32,6°C, e altitude média de Itatiba de 760m onde esta instalado o
motor, a pressão atmosférica encontrada é 91,325 KPa, com estes dados utilizando
a equação 4, a densidade encontrada na janela de admissão é ��= 1,0418 [kg/m3].
Com este dado utilizando a equação 3 foi possível encontrar a vazão mássica
em função do regime de trabalho do motor, conforme mostrado na tabela 5.6.
31
Tabela 5.6 – Vazão Mássica
Rotações [RPM] Frequência [Hz] Vazão Volumétrica [m³/h] Vazão Mássica [Kg/h]
500 380 51,71 53,87
600 550 74,81 77,94
700 580 78,89 82,19
800 690 93,84 97,77
1000 760 103,35 107,68
1200 1090 148,20 154,40
1500 1120 152,28 158,66
1800 1400 190,33 198,30
2300 2304 313,18 326,29
2500 2580 350,69 365,37
Após o calculo da vazão mássica foi possível calcular a Eficiência Volumétrica
Global, utilizando a equação 1, sabendo que o volume do motor é 0,003972 m³,
resultados conforme tabela 5.7 abaixo.
Tabela 5.7 – Eficiência Global x RPM
RPM Eficiência Global - �� 500 87% 600 105% 700 95% 800 98%
1000 87% 1200 104% 1500 85% 1800 89% 2300 114% 2500 118%
Analisando os resultados obtidos o experimento confirmou a teoria, pois
segundo Taylor (1988), a eficiência global em motores sobrealimentados supera
100% e conforme os resultados obtidos a media encontrada foi de 97% entre os
regimes de trabalhos do motor medidos chegando até 118%.
32
Figura 5.8 – Curva da Eficiência Volumétrica Global x RPM
Conforme o gráfico vemos variações ao longo das faixas de rotações do
motor, devido ao motor estar trabalhando sem carga e também ao momento em que
a turbina entra em operação demonstrado nas rotações mais altas.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
33
6 – CONCLUSÃO
O objetivo principal deste trabalho foi alcançado, pois foi construída a
Bancada Didática, suprindo a falta do equipamento na Universidade. Foi possível
também realizar as medidas desejadas e através do calculo de eficiência global foi
possível validar a teoria, sobre os resultados para motores sobre alimentados.
O desenvolvimento deste projeto foi muito importante para evoluir meus
conhecimentos em motores de combustão interna por compressão (Diesel),
conhecimentos estes práticos e teóricos. Muitas dificuldades foram encontradas no
decorrer deste projeto, devido ao grande número de adaptações que foram
necessárias, e pouco tempo disponíveis para a finalização do mesmo.
34
7 – RECOMENDAÇÕES
Com a Bancada Didática em funcionamento será possível desenvolver muitos
trabalhos com a mesma, tanto na área termodinâmica, assim como na área de
geração de energia elétrica, Instrumentação etc. Podendo até ser desenvolvido um
dinamômetro afim de se levantar dados com o motor em carregamento.
35
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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618p.
TAYLOR, F. CHARLES. Análise dos motores de Combustão Interna. Vol. 1. ed.
São Paulo: Edgard Blücher 1976. 557p.
TAYLOR, F. CHARLES. Análise dos motores de Combustão Interna. Vol. 2. ed.
São Paulo: Edgard Blücher 1976. 531p.
INCROPERA, Frank P.; DEWITT, David P.. Fundamentos de transferência de
calor e massa. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1998. 494p.
SANT´ANNA, Paulo José. Biodiesel alimenta motor da economia. Revista Química
e Derivados. São Paulo, n. 414, p. 8-16, 2003.
Motores de Combustão – Disponível em:<
http://www.motoresdecombustao.eng.br/Textos/HistoricoMCInterna01.htm>. Acesso
em: 05 abr. 08.
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Disponível em :< http://web.thielert.com/>; acessado em 22.jun.08.
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ANEXO I – TABELA ESPECIFICAÇÃO DO BIO
Fonte: Site:
TABELA ESPECIFICAÇÃO DO BIO-DIESEL - B100
< www.anp.gov.br/doc/biodiesel >; acessado em 19.jun.2008.
36
B100
>; acessado em 19.jun.2008.
37
ANEXO II – EXEMPLOS DE APLICAÇÃO MOTOR MBB OM 364 LA
38
39
Fonte: Site:< http://www.mercedes-benz.com.br/>; acessado em 29.jun.08
