ATPS ETAPAS 3 E 4 - MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

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Comburente – É o elemento que da excita e da vida ao fogo e da mais eficiência a combustão. O mais presente é o oxigênio, sendo sua função oxidar o combustível, porém existem também outras substâncias como o flúor.

Calor – É a energia que eleva a temperatura, gerada da transformação de outra energia, através de processo físico ou químico.

Reação em cadeia – É a união dos três itens acima descritos gerando uma reação química. Quando o calor irradiado das chamas atinge o combustível e este é decomposto em partículas menores, que se combina com o comburente e queimam, irradiando outra vez calor para o combustível, formando um ciclo constante.

ETAPA 3 – PASSO 2 – OCTANAGEM

A octanagem nada mais é que a capacidade do combustível de resistir à detonação, evitando que o motor entre em auto-ignição antes do momento programado. Esta detonação fora do programado ocasiona a perda de potência e causa danos ao motor, dependendo de sua intensidade. Atualmente com novas tecnologias existem combustíveis aditivados com octanagem superior a escala posta.

ETAPA 3 – PASSO 2.1 – OCTANAGEM DA GASOLINA

O Brasil se diferencia do restante do mundo utilizando gasolina misturada com etanol em uma proporção de 76/24, como forma de reduzir o custo de venda e poluentes conforme lei federal e responsabilidade da Agência Nacional de Petróleo (ANP).

Porém o Estado do Rio Grande do Sul não utiliza o etanol nesta mistura, e sim o MTBE (metil tercio butil etileno), aditivo que contém oxigênio para aumentar a eficiência da combustão do hidrocarboneto na Gasolina (C8H18)n. A gasolina brasileira é fabricada por dez refinarias da Petrobras e mais duas outras refinarias privadas (Manguinhos-RJ e Ipiranga-RS). O álcool possui fabricação a partir cana de açúcar em diversas destilarias espalhadas pelo país. Já a mistura da gasolina com etanol, transformando em gasolina brasileira é realizada pelas Companhias Distribuidoras (Esso, Shell, Texaco, etc.). A gasolina brasileira é isenta de chumbo, usado para aumentar a octanagem, desde 1992, devido a questões ambientais, por se tratar de substância nociva ao meio ambiente. São comercializados ao consumidor final a gasolina comum (octanagem 86), comum aditivada (octanagem 86) e Premium (octanagem 91). As octanagens das gasolinas brasileiras se equivalem às encontradas nos Estados Unidos e na Europa. O uso do combustível deve seguir a recomendação do fabricante do veículo, por exemplo, a gasolina Premium exige do motor alta taxa de compressão, com monitoramento eletrônico, injeção multiponto para que seus benefícios sejam bem aproveitados.

As gasolinas comum e comum aditivada possuem a mesma octanagem, sendo a única diferença a presença detergente dispersante na gasolina aditivada, que tem a função de manter limpo todo o sistema por onde ela passa. A octanagem da gasolina é avaliada por dois métodos:

- Método Motor (MON Motor Octane Number): mede a resistência da gasolina à detonação em condições severas de operação do motor (alto RPM, plena carga, marcha reduzida e altas velocidades);

- Método Pesquisa (RON – Reserch Octane Number): mede a resistência da gasolina à detonação quando o motor está operando em condições mais suaves (baixa rotação, velocidade mais baixas, pouca carga).

O resultado das avaliações é a média dos dois métodos, conhecida como índice antidetonante (MON +RON)/2.

ETAPA 3 – PASSO 2.2 – OCTANAGEM DO ETANOL

No Brasil, o etanol (C2H5OH) possui composição de 99,6º gay lussac (GL) e 0,4% de água, e é utilizado de duas formas, como mistura na proporção de 24% na gasolina, formando o “gasohol” com o objetivo de aumentar a octanagem da gasolina, e com o etanol puro, na forma de etanol hidratado a 95,5º GL.

Nos outros países, as misturas de “gasohol” contêm apenas 10% (ou menos) de etanol. O etanol apresenta um índice de octanagem superior ao da gasolina e tem uma pressão de vapor inferior, resultando em menores emissões evaporativas. A combustão no ar é inferior a da gasolina, o que reduz o número e a severidade de fogo nos veículos. O etanol anidro tem poder calorífico inferior e superior de 21,2 e 23,4 MJ/l (mega joule por litro), respectivamente, contra 30,1 e 34,0 MJ/l da gasolina.

As principais propriedades da gasolina e do álcool estão indicadas abaixo:

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Figura : As principais propriedades da gasolina e do álcool

ETAPA 3 – PASSO 2.3 – TAXA DE COMPRESSÃO

Taxa de compressão é a relação matemática que indica quantas vezes a mistura ar/combustível ou simplesmente o ar é aspirado (motor diesel) para dentro dos cilindros pelo pistão e é comprimido dentro da câmara de combustão antes que se inicie o processo de queima. Exemplo para um motor com taxa de compressão de 8:1, indica que o volume aspirado para dentro do cilindro foi comprimido oito vezes antes que ocorra a combustão pela faísca da vela de ignição.

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Figura – Taxa de compressão 8:1

Para a termodinâmica a taxa de compressão é responsável pelo rendimento térmico do motor, quanto maior a taxa melhor será o aproveitamento energético. Por esse motivo os motores a diesel consomem menos combustível por possuírem taxas de compressão bem mais altas que os motores a gasolina sendo de 17:1 até 22:1.

Para o aumento da taxa de compressão existem limitações físicas e técnicas, seja na obtenção de câmaras de combustão menores, ou pela restrição quanto ao combustível e sua octanagem. Abaixo a formula para calculo da taxa de compressão.

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Tomando como exemplo um motor 1.6 (GM) de 4 cilindros, obtêm-se as seguintes informações:

Cilindrada: 1600,0 cm³

Número de Cilindros: 4,0

Diâmetro do Cilindro: 79,0 mm

Curso do Pistão: 81,5 mm

Taxa de Compressão: 9,4:1

Como a taxa de compressão já é dada, pode-se calcular então o volume da câmara de combustão v.