PTI 2011 - WORKSHOP DE PESQUISA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO
SENAI/DR-BA
Estudo dos métodos e sistemas necessários para instalação e
instrumentação de motores em bancada dinamométrica e
realização de ensaios e testes do sistema
Victor Bomfim Manera *, Márcio Augusto Sampaio de Carvalho**,
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, [email protected]
** Mestrando em Engenharia Industrial , Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, [email protected]
Resumo
O presente trabalho propoem-se a comparar os combustíveis E25, E50, E75, GNV,
AEHC e AEAC em um motor flexível com capacidade volumétrica de 1.4 litros nas
condições de rotação de 1500 rpm, 2000 rpm e 2500 rpm. Através da
instrumentação do motor e da bancada de testes, foi possível aferir e comparar
parâmetros como potência, torque, consumo mássico de combustível, emissão de
poluentes e eficiência térmica.
Palavras chave: Dinamômetro,Motores Flexíveis,Combustíveis.
1. Introdução
Atualmente é indiscutível a necessidade do desenvolvimento de novas fontes
energéticas alternativas ao petróleo. O uso do álcool etílico aparece como forma de
minimizar o agravamento do efeito estufa, uma vez que parte do CO2 emitido na
queima é absorvido no seu processo de produção a partir da cana-de-açúcar.
Também por se tratar de um combustível de origem da biomassa, sua fonte de
origem é renovável.
Os motores “flex”, que tiveram essa denominação por poder trabalhar com mais de
um tipo de combustível, necessitam de estudos constantes com objetivo de avaliar
sua potência, torque, emissão de poluentes e consumo mássico, tanto quando
utilizados combustíveis puros ou em diferentes percentuais de mistura entre álcool e
gasolina.
A partir de estudos realizados em dinamômetros de motores, resultados poderão ser
aperfeiçoados, garantindo o cumprimento das legislações cada vez mais rigorosas
quanto à emissão de poluentes.
2. Revisão bibliográfica
2.1 Combustíveis Utilizados em Motores de Combustão Interna
Os combustíveis utilizados em motores de combustão interna, em sua maioria, são
compostos por hidrocarbonetos. Podem ser originados de fontes minerais e
vegetais. De fontes minerais, aparecem os derivados do petróleo, como óleo diesel,
gasolina e querosene. De fontes vegetais, aparecem os álcool combustíveis, como o
etanol e o metanol e os variados tipos de biodiesel.
Os produtos do petróleo são obtidos através do processo de destilação fracionada. A
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gasolina, como um desses produtos, sai da refinaria como gasolina tipo “A”, sem
álcool anidro nem aditivos. Após a adição de álcool anidro, conforme Resolução
ANP nº 36, de 06/12/2005, obtêm-se a gasolina tipo “C”. O percentual de álcool
anidro adicionado à gasolina no Brasil é atualmente de 25%.
O Gás Natural Veicular, basicamente originado de reservas de petróleo é constituído
em sua maioria por metano e é considerado também um combustível mais limpo e
mais econômico.
2.2 Motor Utilizado nos Ensaios
Para a realização dos ensaios foi utilizado um motor flex com 1.4L de capacidade
volumétrica, equipado com kit de adaptação para GNV. Os valores de torque e
rotação foram alcançados através da instrumentação de um dinamômetro hidráulico
acoplado ao motor através de eixo cardan.
2.2.1 O Dinamômetro
Figura 1 – Bancada dinamomêtrica do Laboratório de Motores – LEN/UFBA
A bancada dinamométrica utilizada nesse estudo, localizada no Laboratório de
Motores da Universidade Federal da Bahia, é constituída pela base estrutural,
dinamômetro hidráulico, sistema hidráulico e o sistema de automação e controle. A
célula de carga e o sensor de rotação, assim como sensores de temperatura, vazão
e pressão são fundamentais para o correto funcionamento do sistema.
2.4 Fórmulas usadas
Os dados para as fórmulas foram conseguidos pela comunicação do dinamômetro
via software e pela instrumentação do motor. Para cálculo da potência foi usada a
seguinte fórmula:
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Potência =
Torque × Potência × 2π
60
Os dados de Poder Calorífico Inferior (PCI) dos combustíveis foram fornecidos pela
ANP e usados, por exemplo, nos cálculos da eficiência energética:
⋅
η=
W
⋅
η F × PCI
⋅
⋅
Onde: W é a potência do motor e η F é o consumo mássico de combustível.
Na verificação da emissão de poluentes foi utilizado aparelho com sonda para captar
os percentuais dos gases de escape.
3. Resultados e Discussão
Abaixo são mostrados os gráficos com os resultados obtidos:
Figura 2 – Resultados de Potência do Estudo
O gráfico 1 mostra que os combustíveis AEHC e AEAC apresentaram os melhores
resultados de potência em relação aos demais combustíveis. Percebe-se também
que a 1500 rpm há uma maior equalização da potência dos combustíveis utilizados,
em comparação com os outros regimes de rotação usados nos ensaios.
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Figura 3 – Resultados
de Eficiência Térmica
O gráfico 2 revela a eficiência térmica dos combustíveis, a melhor delas alcançada
pelo GNV nos três regimes de rotação. Esse resultado tem embasamento na relação
do produto entre o pequeno consumo mássico de combustível e o PCI alto – produto
definido como energia do combustível.
4. Conclusão
Este trabalho permite concluir que os combustíveis com maior percentual de álcool
foram os que apresentaram os melhores resultados de potência. A melhor eficiência
energética foi registrada pelo GNV seguido basicamente dos combustíveis com
maior percentual de álcool e por fim o gasohol. A partir da tabela 1 pode-se afirmar
que os combustíveis apresentam menores percentuais para um determinado tipo de
poluente e maior para outro.
5. Referências
ANP – Agência Nacional de Petróleo. Disponível em: < http://www.anp.gov.br > Acesso em: jun 2011.
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