MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS TÉRMICOS

Transcrição

1 MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS TÉRMICOS MOTORES ALTERNATIVOS DE COMBUSTÃO INTERNA

2 MACI Dinamômetro Freio de Prony Objetivos dos ensaios dinamométricos Avaliar o desempenho de motores, verificando curva de potência, curva de momento de força (torque) e consumo específico. - Desenvolver partes ou sistemas de motores tais como comando de válvula, coletor de escape e de admissão, câmara de combustão, sistema de alimentação de combustível, sistema de ignição e catalizadores. - Adaptação de motores a novos combustíveis. - Teste de durabilidade. - Avaliação de emissões. 2

3 MACI Dinamômetro Freio de Prony Desenvolvido em 1821 pelo engenheiro francês Gaspard Prony. Somente pode ser utilizado para pequenas potências. 3

4 MACI Dinamômetro Freio de Prony Ao apertar a cinta sobre o rotor aplica-se uma força de atrito F atr sobre o mesmo de forma uma situação de equilíbrio com rotação constante (ω) 4

5 MACI Dinamômetro Freio de Prony T = F atr. r Conhecido o comprimento b do braço pode-se obter o valor do torque a rotação constante. T = F. b F. b = F atr. r 5

6 MACI Dinamômetro Freio de Prony Para o cálculo da potência disponível no eixo do motor, a.k.a. potenância efetiva ou útil, basta lembra que: N = ω. T N=2π. N. T 6

7 MACI Dinamômetro Freio de Prony N=2π. n. T N em Watt n em rps T em N.m N= n. T / (60.75) N em CV N em rpm T em kgf.m 7

8 MACI Dinamômetro Freio de Prony N=2π. n. F. b Como b tem valor constante para um determinado dinamômetro. N= K. F.n Onde K é a constante do dinamômetro dada por N=2π. n. F. (fator de transformação de unidade) 8

9 MACI Dinamômetro Freio de Prony Devido a problemas de dissipação de calor, sua aplicação é limitada a baixas potências. É utilizado geralmente para aplicações didáticas 9

10 MACI Dinamômetros Na prática são utilizados os dinamômetros hidráulicos e elétricos. O princípio de funcionamento é similar ao freio de Prony, porém o princípio de frenagem é diferente. Nos dinamômetros hidráulicos utiliza se o atrito cisalhante da água. Nos dinamômetros elétricos usa-se os esforços gerados por campos magnéticos e elétricos. 10

11 MACI Dinamômetro - Hidráulico O dinamômetro hidráulico é construído por uma carcaça estanque apoiada em dois mancais coaxiais aos do eixo. Essa montagem permite a oscilação da carcaça sobre o eixo. Essa oscilação é limitada por um braço apoiado em uma balança ou célula de carga. 11

12 MACI Dinamômetro - Hidráulico Um rotor interno é provido de uma série de conchas nas duas faces laterais. Na face interna da carcaça há uma série de conchas iguais e montadas em oposição às conchas do rotor. 12

13 MACI Dinamômetro - Hidráulico O espaço interno do dinamômetro é preenchido de água. A água impelida provoca um momento torçor na carcaça. 13

14 MACI Dinamômetro Elétrico de Correntes Parasitas. Também conhecido como dinamômetro de Focault. O rotor interno é feito de material de grande permeabilidade magnética. O mesmo material é usado na fabricação de dois anéis solidários ao estator. 14

15 MACI Dinamômetro Elétrico de Correntes Parasitas. Quando a bobina é energizada, um campo magnético é criado e concentrado nos dentes do rotor. Quando o rotor se move são geradas correntes parasitas nos anéis. Os anéis se aquecem. 15

16 MACI Dinamômetro Elétrico de Corrente Alternada. É o mais indicado para trabalhos de pesquisa. É Basicamente um gerador de corrente alternada. Quando operado como freio (gerador) permitem que a energia gerada seja medida por uma bancada de resistores. 16

17 MACI Dinamômetro Elétrico de Corrente Alternada. É o mais indicado para trabalhos de pesquisa. É Basicamente um gerador de corrente alternada. Quando operado como freio (gerador) permitem que a energia gerada seja medida por uma bancada de resistores. 17

18 MACI Dinamômetro Fator de Correção. A Potência Efetiva Observada (N eo ) deve ser corrigida para Potência Efetiva Reduzida (N er ) com a finalidade de normalizar a leitura (DIN, ASME, SAE) Ner = Neo ( kb*ku*kt ) P r Pi 273 Ner Neo * * P i Pi UrPs 273 onde: t r = 30 o C. P r = 736 mmhg. P i = Pressão barométrica indicada no local, mmhg. P s = Pressão Prof. de saturação. Dr. Ramón Silva t t a r 1. Pressão atmosférica 2. Umidade do ar 3. Temperatura ambiente 18

19 MACI Dinamômetro Consumo Específico. Consumo específico é a relação entre o consumo de combustível e a potência do motor. q o ( g / kw. h) m N c eo ( g / h) ( kw) m c = consumo de combustível. N eo = potência do motor, no estado em que o consumo foi medido. 19

20 MACI Dinamômetro Consumo de Combustível. Gravimétrico ou volumétrico 20

21 MACI Dinamômetro Eficiência Térmica Global. A eficiência térmica global é definida por: g q o ( g / 3600 kw. h). PCI ( MJ / kg) 21

22 MACI Dinamômetro Curvas de Torque e Potência. 22

23 Motores Alternativos de Combustão Interna 23