relatório curvas caracteristicas motores

8/12/2019 Relatório Curvas Caracteristicas Motores

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RESUMO

O ensaio de levantamento das curvas características de motores foi realizado no dia

27 de Maio de 2014 no Laboratório de Máquinas Térmicas (LMT) da UniversidadeFederal de Itajubá (UNIFEI). O motor ensaiado foi um motor da marca YANMAR NBS75 R, alternativo, 4 tempos, 1 cilindro, refrigerado a água, tendo como combustívelóleo diesel. Sua potência é de 5,5 CV à 7,5 CV com rotação de 1800 a 2400 rpm. Oensaio consistiu em aplicar uma carga constante ao motor ensaiado através dautilização de um freio hidráulico. Variando-se a posição do acelerador do motor,alterava-se a rotação do mesmo. Após definir um decréscimo de aproximadamente100 rpm, a partir da posição de acelaração máxima, para cada ponto de medição,foram medidos para cada posição do acelerador os valores do consumo decombustível, tempo de consumo, rotação do motor e força aplicada no freio. Mediçõesforam feitas até que o motor atingisse uma rotação na qual não conseguiria se

estabilizar. Assim obteve-se os parâmetros necessários ao levantamento das curvascaracterísticas da máquina ensaiada. A partir dessas curvas pode-se fazer umaanálise mais minuciosa do motor em questão, verificando, através de resultadospadronizados por norma, as condições de operação deste motor, de forma a se poderdiscutir as condições ideias de operação da máquina ensaiada, admitindo-se a partirdai possíveis problemas para a não verificação real destas condições.



SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 3

2. OBETIVOS .............................................................................................................. 4

3. CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS ............................................................................. 5

3.1 MOTORES A PISTÃO DE COMBUSTÃO INTERNA ........................................................ 5

3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES ............................................................................. 7

3.2.1 Quanto ao tipo de ignição do combustível ................................................... 7

3.2.2 Quanto ao ciclo de trabalho (mecânico) ...................................................... 8

3.2.3 Quanto ao sistema de alimentação de combustível .................................... 83.2.4 Quanto ao número e disposição dos cilindros ............................................. 8

3.2.5 Quanto à utilização ...................................................................................... 9

3.3 DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO DE MOTORES .................................................... 10

3.3.1 Funcionamento dos motores de quatro tempos (4T) ................................. 10

3.3.2 Funcionamento dos motores de dois tempos (2T) ..................................... 12

3.4 COMPONENTES PRINCIPAIS DE UM MOTOR ........................................................... 13

4. ESQUEMA DO ENSAIO ....................................................................................... 19 4.1 B ANCO DE ENSAIO .............................................................................................. 19

4.2 TÉCNICA DE ENSAIO ............................................................................................ 19

5. DESENVOLVIMENTO DOS DADOS .................................................................... 21

5.1 T ABELA DE V ALORES LIDOS ................................................................................. 21

5.2 FORMULÁRIOS E C ÁLCULOS................................................................................. 22

5.3 C ÁLCULOS PARA A PRIMEIRA MEDIÇÃO ................................................................. 25

5.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................................................. 29

5.4.1 Tabela de valores calculados .................................................................... 29

5.4.2 Gráficos ..................................................................................................... 30

6. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 32

7. REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 32

ANEXOS ................................................................................................................... 36

ANEXO A – ESPECIFICAÇÕES ............................................................................ 36



3

1. INTRODUÇÃO

As máquinas são onipresentes no nosso mundo. Usamo-las para facilitar a

nossa vida, para nos movimentarmos e para produzirmos bens e serviços. Este

relatório vai inicidir sobre uma dessas máquinas, o motor de combustão interna,

disseminado por inúmeras utilizações, das quais, sem dúvida, a mais importante é ser

fonte de potência para locomoção de veículos. Neste campo, o motor de combustão

interna é usado em automóveis, motos, caminhões, locomotivas, navios, aviões, além

de ter utilização em inúmeros outros campos tais como a produção de eletricidade

(larga e pequena escala) e outras menores aplicações.

Embora seja reconhecido que o motor de combustão interna é um dos maiores

responsáveis pela poluição atmosférica e pela diminuição das reservas de petróleo

bruto, o seu uso continua a intensificar-se, principalmente nos transportes.

O motor de combustão interna (a pistão) foi inventado no século XIX sendo das

invenções de maior impacto na sociedade e no nível de vida das populações.

Atualmente, embora já ultrapassado por outras tecnologias ao nível da aviação

(turbinas), dos caminhos férreos (motores elétricos) e dos navios de muito grande

porte e submarinos (usando motores nucleares), continua sem concorrência no campo

do transporte rodoviário. Podem-se encontrar motores térmicos com potencias entre

10 W e 10 MW, mas a maioria apresenta valores na ordem das dezenas ou centenas

de quilowatts. Outros aspectos extremamente importantes são o rendimento e a

emissão de poluentes destas máquinas. O rendimento dos motores tem subido ao

longo das décadas desde menos de 10% para valores perto dos 50% (alguns motores

Diesel) e a emissão dos poluentes é hoje mais de 100 vezes inferior à de há 40 anos

atrás (MARTINS, 2013).



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2. OBETIVOS

Obtenção dos parâmetros para determinação das curvas características de um

motor a combustão interna; Reprodução gráfica do comportamento dos parâmetros através das curvas

(potência, torque, consumo específico, rendimento);

Utilização das normas ABNT [MB 372 (NBR-5484/MB-749 (NBR-6396)] para

motores;

Correção da potência para a condição padrão;

Simular situações reais de motores veiculares com relação à variação de

rotação para carga constante com seus efeitos sobre potência, consumo etorque.



5

3. CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS

3.1 Motores a Pistão de Combustão Interna

Máquina térmica refere-se à todo transformador de energia que troca com o

meio externo as formas de energia trabalho e calor, e o fluido de trabalho retorna às

condições iniciais após realizar um ciclo (FLORES, 2014).

De maneira geral pode-se ter:

Máquina Térmica Motora: recebe uma forma disponível de energia e a converte

em trabalho mecânico.

Máquina Térmica Geradora: recebe energia na forma de trabalho e a converte

numa forma de energia disponível.

Motores são máquinas térmicas motoras destinadas a converter qualquer forma

de energia (térmica, elétrica, hidráulica, etc.) em energia mecânica. No caso de

motores de combustão interna, há transformação de energia térmica/química (queima

de combustível) em trabalho mecânico. (MAHLE METAL LEVE S.A., 2012) A

obtenção de trabalho é ocasionada por uma sequência de processos realizados numasubstância denominada fluido motor ou fluido ativo, que evolui ciclicamente e

transmite aos órgãos mecânicos do motor a energia térmica liberada pelo combustível.

O fluido fornece trabalho aos órgãos mecânicos do motor através de variações de

pressões e volume criadas pelo fornecimento de calor (MARTINS, 2013).

O fluido motor pode evoluir de forma intermitente numa cavidade de volume

variável (máquina volumétrica ou à pistão) ou pode ter fluxo contínuo, com a utilização

de sua energia cinética. Neste caso, a máquina designa-se por dinâmica ou de fluxo. As máquinas volumétricas dividem-se em alternativas e rotativas Nas primeiras, o

fluido ativo evolui dentro de dum cilindro de volume variável, e transmite sua energia

à parede móvel desse cilindro (êmbolo ou pistão) que no movimento de vaivém

impulsiona o motor, geralmente usando um sistema biela-manivela. Nas máquinas

rotativas, o volume variável desenvolve-se entre um rotor e uma carcaça envolvente,

estando o motor direta ou indiretamente acoplado ao rotor (MARTINS, 2013).

Os motores térmicos denominam-se de combustão externa quando o fluido

motor não participa da combustão, isto é quando a combustão se processa



6

externamente ao fluido ativo, que será apenas o veiculo da energia térmica a ser

transformada em trabalho. , O calor é transferido ao fluido através da parede de um

permutador de calor. Quando o fluido ativo participa diretamente da combustão, isto

é, se o combustível for queimado no seio do fluido motor, a máquina denomina-se por

combustão interna. Neste caso, geralmente, o fluido é constituído por uma mistura de

ar-combustivel que vai ser queimado num local apropriado do ciclo (dentro do motor).

(MARTINS, 2013; BRUNETTI, 2012).

A Figura 1 a seguir resumo as classificações das máquinas térmicas

mencionadas até aqui.

Figura 1 - Classificação das máquinas térmicas

Fonte: (Florês, 2014)



7

3.2 Classificação dos Motores

Além da classificação das máquinas térmicas apresentada anteriormente,

podemos ainda fazer uma classificação dos motores de combustão interna,volumétricos, alternativos quanto a inúmeros outros fatores, alguns dos quais serão

descritos a seguir.

3.2.1 Quanto ao tipo de ignição do combustível

A combustão é um processo químico exotérmico de oxidação de um

combustível. Para que o combustível reaja com o oxigênio do ar necessita-se dealgum agente que provoque o inicio da reação. Denomina-se ignição o processo que

provoca o inicio da combustão.

Quanto à ignição os motores alternativos são divididos em dois tipos

fundamentais:

MIF – Motores de ignição por faísca ou Otto

Nesses motores, a mistura ar/combustível é admitida, previamente dosada ouformada no interior dos cilindros, quando há injeção direta de combustível (GDI –

Gasoline Direct Injection), e inflamada por uma faísca que ocorre entre os eletrodos

de uma vela.

MIE – Motores de ignição espontânea ou Deisel

Nesses motores, o pistão comprime somente ar, até que o mesmo atinja uma

temperatura suficientemente elevada. Quando o pistão aproxima-se do ponto mortosuperior (PMS), injeta-se o combustível que reage esponteneamente com o oxigênio

presente no ar quente, sem a necessidade de uma faísca. A temperatura do ar

necessária para que aconteça a reação espontânea do combustível denomina-se

“temperatura de autoignição” (BRUNETTI, 2012)



8

3.2.2 Quanto ao ciclo de trabalho (mecânico)

Ciclo de trabalho, ou simplesmente ciclo, é a sequência de processos sofridos

pelo fuido ativo, processos estes que se repetem periodicamente para a obtenção detrabalho útil. Entende-se por tempo o curso pistão, e não se deve confundir tempo

com processo, pois, ao longo de um tempo, poderão acontecer diversos processos.

Quando ao numero de tempos, os motores alternativos, sejam MIF ou MIE, podem

ser divididos em dois grupos.

Motores alternativos a quatro tempos (4T)

Neste caso o pistão percorre quatro cursos, correspondendo a duas voltas da

manivela do motor, para que seja completado um ciclo. Os quatro tempos são: tempo

de admissão, tempo de compressão, tempo de expansão e tempo de escape.

Motores alternativos a dois tempos (2T)

Nesses motores o ciclo se completa com apenas dois cursos do pistão,

correspondendo a uma única volta doo eixo do motor. Os processos indicados no

motor 4T são aqui realizados da mesma maneira, entretanto, alguns deles se

sobrepõem num mesmo curso (BRUNETTI, 2012).

3.2.3 Quanto ao sistema de alimentação de combustível

Os motores ciclo Otto são alimentados por combustível por meio de um

carburador ou de um sistema de injeção de combustível. O carburador é utilizado em

aplicações e baixa potência nas quais as limitações de emissão de poluentes são

menos restritivas do que em aplicações automotivas. A injeção de combustível, além

de mais precisa premite melhores resutados no controle de emissões podendo ocorrer

no coletor de admissão ou diretamente na câmara de combustão (GDI – Gasoline

Direct Injection) (BRUNETTI,2012).

3.2.4 Quanto ao número e disposição dos cilindros

Quanto ao número de cilindros os motores podem ser classificados em

monocilíndricos ou policilindricos. Esses cilindros podem estar dispostos de diversas



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maneiras no motor: cilindros em linha, cilindros opostos, cilindros em V, em W, em H,

em estrela, etc. (MARTINS,2013).

3.2.5 Quanto à utilização

Estacionários

Destinados ao acionamento de máquinas estacionárias, tais como geradores,

máquinas de solda, bombas ou outras máquinas que operam em rotação constante;

Industriais

Destinados ao acionamento de máquinas de construção civil, tais como

tratores,carregadeiras, guindastes, compressores de ar, máquinas de mineração,

veículos de operação fora-de-estrada, acionamento de sistemas hidrostáticos e outras

aplicações onde se exijam características especiais específicas do acionador;

Veiculares

Destinados ao acionamento de veículos de transporte em geral, tais como

caminhões e ônibus;

Marítimos

Destinados à propulsão de barcos e máquinas de uso naval. Conforme o tipo

de serviço e o regime de trabalho da embarcação, existe uma vasta gama de modelos

com características apropriadas, conforme o uso - laser, trabalho comercial leve,

pesado, médiocontínuo e contínuo (MARTINELLI, 2008)



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3.3 Descrição do Funcionamento de Motores

3.3.1 Funcionamento dos motores de quatro tempos (4T)

Ciclo Otto

1º Tempo: Admissão

À medida que o pistão move-se do ponto morto superior (PMS) para o ponto

morto inferior (PMI), a válvula de admissão se abre e a mistura de ar e combustível

vaporizada é aspirada para o interior do cilindro. O virabrequim efetua meia volta

(180°).

2º Tempo: Compressão

A seguir, a válvula de admissão fecha-se. À medida que o pistão desloca-se

para o PMS, comprime a mistura de combustível e ar. O virabrequim executa outra

meia volta, completando a primeira volta completa (360°).

3º Tempo: Combustão

Pouco antes do pistão atingir o PMS, o sistema de ignição transmite corrente

elétrica à vela, fazendo saltar uma centelha entre os ele trodos desta, que inflama a

mistura fortemente comprimida. Os gases em expansão, resultantes da combustão,

forçam o pistão do PMS para o PMI. O virabrequim efetua outra meia volta (540°).

4º Tempo: Escape

Depois da queima da mistura e expansão dos gases, a válvula de escape se

abre. Os gases queimados são forçados para fora do cilindro, quando

o pistão se movimenta do PMI para o PMS. O virabrequim executa outra meia-volta,

completando a segunda volta completa (720°).Uma vez que o pistão realiza quatro

tempos - admissão, compressão, combustão e escape - o nome técnico dessa

operação é ciclo de quatro tempos. A Figura 2 a seguir ilustra os ciclos.descritos.

É importante salientar que nos motores de quatro tempos, somente no tempo

de combustão, se produz energia mecânica, enquanto que os outros três são

passivos, isto é, absorvem energia (MAHLE METAL LEVE S.A., 2012).



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Figura 2 - Ciclo Otto para motores a quatro tempos (4T)

Fonte: (MAHLE metal leve S.A., 2012)

Ciclo Diesel

Nos motores tipo diesel ha somente admissao de ar puro, que ao ser

comprimido pelo pistao se aquece o suficiente para inflamar o oleo diesel pulverizado

no interior da camara de combustao. Tem seu funcionamento semelhante ao do motor

a gasolina. Assim, temos no motor Diesel:1° tempo - Admissão (de ar puro); 2° tempo

- Compressão (de ar puro); 3° tempo - Combustão (pulverizacão de óleo diesel e

expansao dos gases); 4° tempo - Escape (dos gases queimados). (MAHLE METAL

LEVE S.A., 2012). A Figura 3 ilustra este ciclo.



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Figura 3 - Ciclo Diesel para motores a quatro tempos (4T)


3.3.2 Funcionamento dos motores de dois tempos (2T)

Motor a gasolina ou a álcool

Os motores deste tipo combinam em dois cursos as funcões dos motores de

quatro tempos. Sendo assim, ha um curso motor para cada volta do virabrequim.

Ocorrendo a combustão, o pistão e impulsionado para baixo, fornecendo trabalho. Ao

mesmo tempo, comprime no carter a mistura que vai ser utilizada no tempo seguinte.

Continuando a descer, o pistão descobre as janelas de escape, por onde são

expelidos os gases queimados. Simultaneamente, descobre também as janelas de



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Coletor de Escape

Móveis

Biela

Pistão/Anel

Virabrequim

Eixo comando de válvulas

Válvulas

Conjunto de acionamento das válvulas

Com ponen tes Estacio nários

Bloco

E o motor propriamente dito, no qual estao localizados os cilindros ou os furos

para a colocação das camisas (Figura 5).Os motores arrefecidos a ar levam cilindros

aletados separados do bloco. Na parte inferior do bloco estão localizados os

alojamentos dos mancais centrais onde se apoia o virabrequim e em muitos casos o

eixo comando de válvulas. Nos motores horizontais de cilindros contrapostos, o

virabrequim esta posicionado no centro do bloco (carcaça). Este por sua vez e

composto de duas partes justapostas, fixadas por parafusos.

Cabeçote

Serve de tampa dos cilindros, contra a qual o pistão comprime a mistura

combustivel/ar (Figura 5). Suporta o conjunto de valvulas e em alguns casos tambem

o eixo comando de válvulas.

Cárter

Tampa inferior do bloco, que protege os componentes inferiores do motor

(Figura 5). É onde esta depositado o óleo lubrificante



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Figura 5 - Componentes estácionários de um motor


Coletor de admissão

Recebe e distribui aos cilindros a mistura (Ciclo Otto) ou o ar (Ciclo Diesel)aspirado pelo pistão, através do filtro de ar.

Coletor de escape

Recebe os gases queimados para lanca-los a atmosfera atraves do tubo de

escape e silencioso.

Compo nentes Móveis

Biela

Braço de ligacão entre o pistao e o virabrequim; recebe o impulso do pistao,

transmitindo-o ao virabrequim. E importante salientar que este conjunto transforma o

movimento retilíneo alternado do pistão em movimento rotativo do virabrequim (Figura

6).



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Pistão

E a parte móvel da câmara de combustão. Recebe a força de expansão dos

gases queimados, transmitindo-a a biela, por intermédio de um pino de aço (pino do

pistão). Em geral o pistão e fabricado em liga de aluminio (Figura 6).

Anéis

Compensam a folga entre o pistao e o cilindro, dando a vedacao necessaria

para uma boa compressão do motor e um melhor rendimento termico (Figura 6).

Virabrequim ou eixo de manivelas ou árvores de manivelas

Eixo motor propriamente dito, o qual na maioria das vezes e instalado na parte

inferior do bloco, recebendo ainda as bielas que lhe imprimem movimento. Somente

em motores de grande porte o virabrequim é instalado no cárter (Figura 6).

Eixo Comando de Válvula

A função deste eixo e abrir as valvulas de admissão e escape. E acionado

pelo virabrequim, através de engrenagem ou corrente, ou ainda correia dentada.

Válvulas

Válvula de Admissão: tem a finalidade de permitir a entrada da mistura

combustivel/ar (somente ar no motor diesel) no interior do cilindro.

Válvula de Escape: tem a finalidade de permitir a saida dos gases queimados.



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Figura 6 - Componentes móveis de um motor


Conjunto de acionamento das válvulas

Compreende o tucho e uma haste, que o interliga ao balancim, sendo que este

atua diretamente sobre a válvula. No momento em que o eixo comando de válvulas

gira, o ressalto deste aciona o tucho, que por sua vez move a haste, fazendo com

que o balancim transmita o movimento a válvula, abrindo-a (Figura 7).

Há um conjunto destes (tucho, haste e balancim) para cada ressalto, isto e, um

para cada valvula, tanto de admissao quanto de escape. O conjunto de acionamento

das válvulas pode ser acionado através de engrenagem.



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Figura 7 - Conjunto de acionamento das válvulas de um motor




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4. ESQUEMA DO ENSAIO

4.1 Banco de Ensaio

Figura 8 - Esquema do banco de ensaio

4.2 Técnica de Ensaio

Para o estudo experimental dos motores de combustão interna, buscando

conhecer suas características de desempenho para posterior aplicação ou a fim de

desenvolve-lo de forma a torna-lo mais eficiente, é utilizado um conjunto de

propriedades que, além de fornecer informações relevantes sobre suas condições de

funcionamento, pode gerar curvas que irão caracteriza-lo individualmente.

As propriedades, conjugado na árvore de manivelas ou torque (Ʈ), potência

e consumo especifico (Ce), são as que serão utilizadas para o "levantamento" das

curvas características de um motor de combustão interna, todas elas obtidas em

função da rotação.

O motor ensaiado foi um motor da marca YANMAR, alternativo, 4 tempos, 1cilindro, refrigerado a água, tendo como combustível óleo diesel. Iniciou-se o ensaio



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fazendo as leituras das condições ambientais iniciais momentâneas. Em seguida deu-

se então partida manual, por meio de uma manivela, no motor a ser ensaiado. O

acelerador do motor foi então colocado, inicialmente, na condição teórica de rotação

máxima (acelerador no máximo). Variando-se a posição do acelerador, alterava-se

assim a rotação do motor. Foram então pré-estipulados alguns valores aproximados

de rotação, adotando-se uma diferença de aproximadamente -100 rpm de uma

rotação para outra. Essas rotações eram medidas através de um tacômetro e admitia-

se como rotação para medição a medida estabilizada próxima ao valor estipulado.

Com a estabilização, media-se, para cada posição do acelerador, os valores do

consumo de combustível, tempo de consumo, rotação e força aplicada no freio. O

consumo de combustível foi medido volumetricamente. Utilizou-se um frasco devolume calibrado com uma válvula de três vias, que podia ser acionada para

preencher o frasco e posteriormente alimentar o motor. Um volume de consumo de

combustível foi então pré-determinado, estabelecendo-se o valor de 5 cm³ para cada

uma das medições realizadas. O tempo necessário para consumir o combustível em

cada medição foi cronometrado. Para se medir o torque numa dada rotação do motor

foi necessário, como já mencionado, impor ao eixo um momento externo resistente ao

produzido pelo motor (momento torçor motor). Esse efeito pode ser obtido aplicando-se uma carga constante ao motor através de um freio hidráulico. Esse freio estava

acoplado à um dinamômetro, através do qual leituras da força aplicada no freio era

realizada. O numero de medições realizadas foi determinada pela rotação na qual o

motor não conseguia mais se estabilizar. Quando um valor assim foi atingido,

encerraram-se os procedimentos. Mediu-se então por último, as condições ambientais

finais momentâneas. Desta forma, obteve-se os parâmetros necessários ao

levantamento das curvas características da máquina ensaiada.



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5. DESENVOLVIMENTO DOS DADOS

5.1 Tabela de Valores Lidos

Tabela 1 - Valores Lidos

Grandezas V t F n

unidade cm³ s kgf rpm

Origem Reservatório Crônometro Freio Tacômetro

1 5 20,17 1,00 2315

2 5 21,45 0,90 2210

3 5 27,72 0,85 2100

4 5 33,69 0,80 1970

5 5 34,45 0,75 1850

6 5 41,47 0,70 1720

7 5 45,87 0,67 1600

8 5 50,84 0,63 1485

9 5 58,12 0,60 1345

10 5 60,5 0,60 1245

11 5 69,13 0,59 1180

Condições Ambientais Inicial, Final e Média

Condições Ambientais Inicial Final Média

Ψ % 78,0 77,0 76,5

T °C 18,0 19,0 18,5

Pb mmHg 697 697 697



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5.2 Formulários e CálculosNesta seção será realizado um detalhamento das equações utilizadas neste

relatório que permitirão calcular os valores das grandezas da Tabelas 2 – Valores

Calculados.

A. Consumo de Combustível

= ×

,

= í ()

= í 833 (/³)

= í ()

(1)

= () ×833×10− (/³) ×3600

() (2)

=3 × ()

() (/ℎ) (3)

B. Potência Efetiva (Eixo)

= 0,001 × () × () ()

, = çã () = ç ô ()

(4)

C. Torque

Ʈ =() × 716,2

() (.) (5)

Observação : Tor que (Ʈ) nada mais é do eu o momento de torção a que está

submetido o eixo motor, o qual pode ser medido através de um dinamômetro.

Sendo “F” a força aplicada no braçoda alavanca de comprimento “L”, para uma

dada rotação, o momento de torção (torque) será:



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Ʈ = × (. )

Em relação à potência:

Ʈ =() × 716,2

() (.) (6)

Para L = 0,7162 m

=Ʈ (.) × ()

716,2=

() × () × ()

716,2

= () × 0,7162 () × ()

716,2= 0,001 × × () (7)

D. Potência do combustível

= (/) × (/)

736

()

, = í

= 10000 (/) = 41800 (/)

(8)

E. Consumo Específico de Combustível

= (/ℎ) × 1000 (/)

() (/. ℎ) (9)

F. Rendimento Global

ɳ = ()

()× 100 (%) (10)



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G. Potência Perdida no Motor

= () () () (11)

H. Potência Efetiva Reduzida

Motores Estacionários - Norma MB-749 (NBR-6396)

=

()

()

,

= (, , )

(12)

A fim de se obter resultados em condições padronizadas, o fator αA é um fator

de redução dado na Tabela 6.4.1.A, da norma MB-749 (NBR-6396), para pressões

barométricas de B = 760 mmHg à 600 mmHg, a intervalos de 5 mmHg, e temperaturas

de 10 ºC a 50 ºC, a intervalos de 2 ºC e humidade relativa de 30 % a 100 %, a

intervalos de 10 %, assumindo-se um rendimento mecânico de ɳ m

= 0,85. Para valores

diferentes de ɳ m, o fator de redução αA, obtido da Tabela 6.4.1.A, deve ser reduzidoconforme a Tabela 6.4.1.B, que dá os valores correspondentes para ɳ = 0,85 até

0,65, a intervalos de 0,05. Valores de αA para condições intermediárias podem ser

obtidos por interpolação linear.

Ou

Motores veiculares – Norma MB-372 (NBR-5484)

= () × ()

,

=736

é ()

× [(é (°) + 273)/303]

(13)



25

5.3 Cálculos para a Primeira Medição

Nesta seção serão explicitados os cálculos das grandezas de acordo com os

dados coletados para a primeira leitura. Todas as demais leituras seguirão o mesmoprincipio de cálculo, e portanto não serão também explicitadas aqui, tendo seus

resultados diretamente dispostos na Tabelas 2 - Valores Calculados.

Os valores correspondentes à primeira leitura estão dispostos na Tabela 1.1 a

seguir.

Tabela 1.1 - Valores lidos para a primeira medição

Grandezas V t F N

unidade cm³ s kgf Rpm

Origem Resevatório Crônometro Freio Tacômetro

Leitura 1 5 20,17 1,00 2315

A. Consumo de Combustível

=3 × ()

() (/ℎ) (3)

=3 × 5 ()

20,17 ()= 0,7437 (/ℎ)

B. Potência Efetiva de Eixo

= 0,001 × () × () () (4)

= 0,001 × 1,00 × 2315 = 2,315 ()

C. Torque

Ʈ =() × 716,2

() (.) (5)

Ʈ =2,315 () × 716,2

2315 () = 0,7162 (.)



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D. Potência do Combustível

= (/) × (/)

736 ()

, = 41800 (/)

(8)

=

0,7437 (/ℎ)3600 (/ℎ) × 41800(/) × 1000 (/)

736= 11,732 ()

E. Consumo Específico de Combustível

= (/ℎ) × 1000 (/)

() (/. ℎ) (9)

=0,7437 (/ℎ) × 1000 (/)

2,315()= 321,24 (/. ℎ)

F. Rendimento Global

ɳ = ()

()× 100 (%) (10)

ɳ =2,315 ()

11,732 ()× 100 = 19,73 (%)

G. Potência Perdida no Motor

= () () () (11)

= 11,732 () 2,315() = 9,417 ()



27

F. Potência Efetiva Reduzida

Motores Estácionários – Norma MB-749 (NBR-6396)

= ()

()

,

= (, , )

(12)

O fator αA é um fator de redução dado na Tabela 6.4.1.A, da Norma MB-749

(NBR-6396), para motores estácionários Este fator é função das condições ambientais

medidas durante a realização do ensaio: humidade relativa () , temperatura (T) epressão atmosférica/barométrica (Pb). Temos como condições médias ambientais

medidas para este esaio, as seguintes:

Condições Ambientais Média

Ψ % 76,5

T °C 18,5

Pb mmHg 697

Para essas condições, de acordo com a Tabela 6.4.1.A da referida norma MB-

749, obteve-se o seguinte valor para αA.

= 0,95

Assim, temos:

= 2,315 ()

0,95= 2,44 ()



28

Admitindo-se agora a Norma MB-372 (Norma-5484), para motores veiculares, temos:

= () × ()

,

=736

é ()

× [(é (°) + 273)/303]

(13)

Assim, temos:

=736

697 ()

× [(18,5 (°) + 273)/303] = 1,017

= 2,315 () × 1,017 = 2,35 ()



29

5.4 Análise dos Resultados

Neste subitem, os resultados deste ensaio serão explicitados em forma de uma

Tabela de valores calculados (Tabela 2). A partir do ensaio realizado foram tambémconstruídas curvas características do motor ensaiado, uma vez que as propriedades

calculadas variam em função das condições de funcionamento, e estas curvas

auxiliam na visualização dessa variação Os gráficos apresentados são:

ɳ, C × n

Ʈ, P , P × n

PC,P, P × n

5.4.1 Tabela de valores calculados

Tabela 2 - Valores Calculados

Grandeza mc Pef Ʈ PC Ce ɳ g Ppm PefR PefR

Unidade

(leitura)kg/h CV kgf.m CV g/CV.h % CV MB-749 CV MB-372 CV

10,7437 2,3150 0,7162 11,7323 321,2435 19,7319 9,4173 2,4368 2,3518

20,6993 1,9890 0,6446 11,0321 351,5841 18,0291 9,0431 2,0937 2,0206

30,5411 1,7850 0,6088 8,5368 303,1516 20,9095 6,7518 1,8789 1,8133

40,4452 1,5760 0,5730 7,0240 282,5101 22,4373 5,4480 1,6589 1,6010

50,4354 1,3875 0,5372 6,8691 313,8116 20,1992 5,4816 1,4605 1,4095

60,3617 1,2040 0,5013 5,7063 300,4213 21,0996 4,5023 1,2674 1,2231

70,3270 1,0720 0,4799 5,1589 305,0477 20,7796 4,0869 1,1284 1,0890

8 0,2950 0,9356 0,4512 4,6546 315,3688 20,0995 3,7190 0,9848 0,9504

90,2581 0,8070 0,4297 4,0716 319,8101 19,8204 3,2646 0,8495 0,8198

100,2479 0,7470 0,4297 3,9114 331,9061 19,0980 3,1644 0,7863 0,7589

110,2170 0,6962 0,4226 3,4231 311,6669 20,3382 2,7269 0,7328 0,7073



30

5.4.2 Gráficos

Gráfico 1 - Rendimento Global e Consumo Específico x Rotação

Gráfico 2 - Potência Efetiva e Potência Efetiva Corrigida (MB-372) / (MB-749) x Rotação

17,00

18,00

19,00

20,00

21,00

22,00

23,00

250

270

290

310

330

350

370

1000 1500 2000 2500

R e n d i m e n t o G l o b a l ( % )

C o n

s u m o E s p e c í f i c o ( g / C V . h

)

Rotação (rpm)

Comportamento do Rendimento Global e ConsumoEspecífico com a rotação

Consumo Específico

(Ce)

Rendimento Global

(ɳg)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

1000 1400 1800 2200 2600

T o r q u e ( k g f . m )

P o t ê n

c i a E f e t i v a

( C V )

Rotação (rpm)

Comportamento do Torque e Potências Efetiva e Efetiva Corrigida(MB-372) / MB-749) com a rotação

Potência Efetiva (Pef)

Potência Efetiva Corrigida (PefR )

- MB-372

Potência Efetiva Corrigida (PefR)

MB-749

Torque (Ʈ)



31

Gráfico 3 - Potências Efetiva, do Combustível e Perdida no Motor x Rotação

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

1000 1400 1800 2200 2600

P o t ê n c i a ( C V )

Rotação (rpm)

Comportamento das potências com a rotação

Potência do Combustível (PC)

Potencia perdida no motor (Ppm)

Potênca Efetiva (Pef)



33

Relativamente à potência efetiva, como esta é dada pelo produto do torque pela

rotação, a sua forma advirá da curva de torque

Da análise então dos Gráficos (Ʈ, Pef

, Pef R

×n) e (PC, Ppm

, Pef

×n), pode-se observar

parcialmente os comportamentos teóricos esperados descritos anteriormente. Ao

analisar os números obtidos para o torque, por exemplo, verificamos que este

aumentou continuamente no decorrer do ensaio, estando condizente com parte da

teoria. No entanto, não obteve-se um ponto de “máximo” e o decaimento posterior

deste. Esta fato pode estar relacionado à faixa de rotação de ensaio, que pode não

ter abrangido toda a faixa de operação do motor, ou mesmo as condições do

equipamento ensaiado, que pode estar fora das sua condições ideais de operação

Quanto à potência efetiva, ressalta-se a utilização das normas (MB-372) para motores

veiculares e (MB-749) para motores estacionários, que tiveram a função de padronizar

os resultados obtivos, de forma a se obter maior precisão para efeito de comparação

dos valores finais obtidos. No entanto, analisando-se tais valores, e tomando como

base a potência efetiva corrida para a norma (MB-372), observou-se que a máxima

potência verificada à rotação máxima, obteve o valor de 2,3518 CV. Este valor está

extremente divergente se comparado com os valores estipulados pelo fabricante para

o motor ensaiado (5,5 à 7,5 CV). Esse fato apenas reforça a hipótese de que o

equipamento ensaiado está fora de suas condições ideais de operação e/ou mal

regulado.

Resalta-se então que todas as divergências verificadas, principalmente quanto

aos valores finais de algumas grandezas obtidas, podem ter sido geradas por

problemas que vão desde às condições de operação do motor até incertezas inerentes

ao processo de medição do ensaio, incertezas estas que podem ser provenientes

tanto do operador junto a medição das grandezas de ensaio quanto de fatores como,

por exemplo, a não calibração antecedente dos instrumentos de medição, o que que

garantiria a exatidão destes.

As curvas características mostraram-se portanto de extrema importância para

determinação das condições ótimas de operação do equipamento ensaiado quanto a

correção de possíveis fatores/condições de operação. No entanto, para se obter

valores mais próximos do real, aconselha-se fazer a construção do campo básico defuncionamento da máquina térmica, que consiste em outro ensaio no qual, utiliza-se



34

a mesma base experimental explicitada neste relatório, porém com um maior número

de pontos de coleta de dados e com mais fatores a serem analisados.



35

7. REFERÊNCIAS

[1] BRUNETTI, F. Motores de Combustão Interna. Mauá: Blucher. Ed. 1; V. 1; p.

554; 2012.

[2] FLÔRES, L. F. V. Apostila de Sistemas e Centrais Térmicas, UNIFEI,

Capítulo 3, 2014.

[3] MARTINS, J. Motores de Combustão Interna. Publindústria. Ed. 4; p. 512;

2013.

[4] MAHLE METAL LEVE S.A. Manual técnico: Motores de Combustão Interna.

Arquivo original. 2012. Disponível em: http://www.br.mahle.com

[5] MARTINELLI JUNIOR, L. C. Maquinas Térmicas I: Motores de Combustão

Interna. Unijuí: Campus Panambi. 2008.



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4. CRONÔMETRO:

- Marca: Oregon Scientific;

- Tipo: Digital;

- Precisão: 1/100 s.

relatório curvas caracteristicas motores

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