Ensaio Central Diesel

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O ensaio realizado é capaz de fornecer ferramentas para correção da potência nominal efetiva para as condições padrão e para a realização do balanço de energia (térmico), bem como o diagrama de energia (Diagrama de Sankey).

3 – SUMÁRIO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES

Foi realizado um ensaio de recepção padrão em uma central diesel.

As medições foram feitas a partir de um banco de ensaios devidamente instrumentado. Houve cautela na coleta de dados para que fossem evitados erros de paralaxe.

Em relação aos valores calculados dos rendimentos globais do motor e da central, nesse ensaio tivemos 29,16% e 23,09%, respectivamente. É válido afirmar que os valores deveriam estar mais próximos para a atividade ser considerada como ideal, mas fatores como a manutenção do motor e seu funcionamento fora do ideal contribuíram para a afirmação feita.

Como considerações, é importante salientar que o consumo horário de combustível aumenta juntamente com a potência elétrica fornecida e que a potência máxima conseguida foi em torno de 32 CV, já que o motor possuía um equipamento de segurança que impedia maiores potências no sistema quando este era submetido a rotações superiores a 2000rpm.

4 – DESENVOLVIMENTO

4.1 – Fundamentos Teóricos

4.1.1 – Fundamentos iniciais

Para o funcionamento do motor a combustão interna, o combustível é comprimido em conjunto com o ar ambiente no interior do cilindro. A pressão resultante, elevada, é responsável pela movimentação do pistão no interior do cilindro que, em conjunto com a movimentação do virabrequim do sistema, transmite movimento às rodas (no caso dos veículos automóveis). Neste caso, então, verifica-se transferência de energia química (queima da mistura ar e combustível) e energia mecânica (movimentação das rodas).

4.1.2 – Classificações de motores

A classificação de motores à combustão interna se dá de acordo com o modo de queima do combustível em motores com ignição por centelha e motores com ignição por compressão. Os motores regidos à combustão por ignição são os motores diesel. Motores movidos a gasolina ou a álcool são exemplos de motores com ignição por centelha, que ocorre devido a um componente denominado vela de ignição, localizada na parte superior do cilindro. Esse componente fornece centelha para que se inicie a combustão no motor. Em motores diesel, há bicos injetores que fornecem combustível para queima que ocorre de modo espontâneo devido à mistura ar/combustível e às altas pressões e temperaturas dessa mistura no cilindro do sistema.

Outra classificação pertinente é a que fornece o número de tempos do motor, no caso, quatro ou dois tempos.

No caso em que o ciclo de admissão, expansão, queima e expulsão da mistura é feito ao tempo em que o pistão executa quatro movimentos, dois para cima e dois para baixo, o motor é chamado de quatro tempos. Já na classificação de dois tempos, o motor realiza a movimentação do cilindro apenas para cima e para baixo.

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Figura 1– Ciclo de quatro tempos (motor com ignição por centelha)

Para que ocorra a etapa de admissão no cilindro, a válvula de admissão permanece aberta a fim de absorver a mistura ar e combustível para o interior do cilindro, enquanto que a válvula de descarga se apresenta fechada. O preenchimento do cilindro pela mistura de ar e combustível ocorre quando o pistão se movimenta para baixo, no sentido contrario à cabeça do cilindro.

Para a etapa de compressão, ambas as válvulas de admissão e compressão permanecem fechadas e o pistão se movimenta para cima, no sentido da cabeça do cilindro, e a pressão é elevada. A mistura, então, apresenta um nível de pressão adequado à queima e consequente fornecimento de energia química ao sistema.

A queima da mistura ocorre com o pistão localizado em sua posição máxima superior, no local denominado câmara de combustão.

A etapa de combustão procede até o processo de expansão ser iniciado. Neste processo, em que as válvulas de admissão e exaustão permanecem fechadas, o pistão move-se para sua posição inferior. A expansão ocorre devido à movimentação do cilindro no sentido do cabeçote, na qual é verificado um aumento de volume da mistura (é durante a expansão que a potência do motor é gerada, de acordo com a força exercida sobre o pistão pela energia liberada da combustão).

No processo de exaustão, o pistão atinge o ponto morto inferior e a válvula responsável pela expulsão dos gases resultantes é aberta (válvula de exaustão).

Em seguida, com a movimentação do pistão no sentido do ponto morto superior, mistura é absorvida para o cilindro, dando inicio a um novo ciclo.

O rápido aumento da pressão e temperatura devido à combustão da mistura causa grande esforço na cabeça do pistão, produzindo potência, empurrando-o para baixo. A admissão de ar ocorre abaixo do pistão, pela válvula de admissão. Esse processo se inicia devido à diferença de pressões no cárter e na atmosfera.

Gases de exaustão, então, são expelidos através da janela de exaustão. A área da janela aumenta com o giro do eixo de manivelas, e a pressão no cilindro se reduz. O processo de exaustão está quase se completando e, com ambas as janelas desobstruídas pelo pistão, o cilindro se conecta diretamente ao cárter através do duto de admissão. Se a pressão no cárter for superior à pressão no cilindro, então uma mistura fresca entra no cilindro e se inicia os processos de admissão e lavagem. Quando o pistão de aproxima da janela de exaustão, o processo de lavagem é completo. Após a janela de exaustão estar totalmente fechada, o processo de compressão se inicia até que o processo de combustão novamente ocorra, iniciando novo ciclo.

É interessante e fundamental definir o conceito de razão de compressão em motores diesel, que é razão entre o volume da mistura no cilindro com o pistão no ponto morto inferior e seu volume com o pistão no ponto morto superior. Os motores de combustão interna têm, normalmente, quatro, seis ou oito cilindros. Motores de um, três, cinco, dez e doze cilindros também encontram aplicação, em menor escala. Motores de dez e doze