DINAMÔMETROS HIDRÁULICOS

Dinamômetro é o equipamento capaz de medir a potência, trabalho executado na unidade de tempo, de um motor em suas diversas condições de funcionamento. O dispositivo mais antigo, utilizado até os dias de hoje para medir a potência do motor, é constituído por um volante circundado por uma cinta conectada a um braço cuja extremidade se apóia sobre a plataforma de uma balança. O volante, acionado pelo motor, tem o seu movimento restringido pela pressão aplicada à cinta, que transmite o esforço ao braço apoiado sobre a balança. A partir das leituras da balança, calcula-se o esforço despendido pelo motor. Esse dispositivo é conhecido como FREIO DE PRONY. O cálculo da potência do motor se faz considerando: Rotação do motor = N (em rpm) Comprimento do braço = R (em m ou ft) Leitura da balança = P (em lb. ou Kg) Com os elementos acima, sabendo-se que a periferia do volante percorre, no intervalo de uma rotação, a distância 2 p r contra a força de atrito f, aplicada pela cinta, então, em cada rotação, tem-se: Trabalho = 2 p r f. O conjugado resistente ao atrito é formado pelo produto da leitura P da balança pelo valor do comprimento do braço de alavanca R e será exatamente igual ao produto r vezes f, conjugado que tende a mover o braço. Logo: r f = P R e, em uma rotação,Trabalho = 2 p P R. Se o motor funcionar a N rpm, o Trabalho por minuto será dado por:t= 2 p P R N. A expressão acima define a potência desenvolvida pelo motor, que pode ser expressa em HP (Horsepower) ou em CV (Cavalo-vapor), dependendo das unidades empregadas. Assim:          HP = (2 pP R N) / 33.000  ==  HP = (P R N) / 5252 Para P em libras, R em pés e N em rpm, ou:        CV = (2 p P R N) / 4.500  == CV = (P R N) / 716,2 Para P em Kg, R em metros e N em rpm. As constantes 4.500 e 33.000 são resultantes das definições de CV e HP, que são, respectivamente, a potência necessária para elevar a altura de um metro, em um segundo, uma carga de 75 quilogramas, o que corresponde a 75 x 60 = 4500 para transformação em minuto e a potência necessária para elevar a altura de um pé, em um segundo, uma carga de 550 libras, donde 550 x 60 = 33000 para transformar em minuto.

É comum encontrarmos dinamômetros onde a leitura da balança é dada em Torque, já levando em conta o comprimento do braço. Neste caso, resulta:

HP = (Torque(lb.ft) x N(rpm)) / 5252

Ou

CV = (Torque(Kgm) x N(rpm)) / 716,2

O Freio de Prony apresenta vários inconvenientes operacionais, destacando-se o fato de manter a carga constante independente da rotação empregada. Então, se a rotação cai, em virtude do motor não suportá-la, a rotação irá diminuir até a parada total do mesmo. Conseqüentemente, essas máquinas vem sendo substituídas por dinamômetros mais versáteis, com predominância dos DINAMÔMETROS HIDRÁULICOS, onde a carga aplicada varia em razão diretamente proporcional ao cubo da rpm. Se a rotação cair a carga imposta pelo dinamômetro diminuirá, dando tempo ao operador de reajustar a carga e corrigir a velocidade para o valor desejado. Nos dinamômetros hidráulicos o freio é exercido pela ação de um rotor que, pressionando água contra aletas fixas na carcaça, produz o mesmo efeito físico que no Freio de Prony. O braço e a balança, embora possam ser empregados neste tipo de equipamento, foram substituídos por uma Célula de Carga. As Células de Carga, por vezes, são constituídas de um cristal de quartzo, cujo efeito piezelétrico, resultante da compressão exercida pela extremidade do braço, é transformado em leitura para um instrumento. Em alguns casos, em vez de cristal de quartzo, utiliza-se uma câmara de pressão acoplada a um transdutor que executa a mesma função.

Apenas a título de informação, vale ressaltar que existem outros tipos de dinamômetros, tais como:

DINAMÔMETRO DE CORRENTES DE FOUCAULT

É constituído por um rotor acionado pela máquina em prova, girando imerso em um campo magnético. A intensidade do campo é controlada através de uma bobina alimentada por corrente contínua, podendo-se, assim, variar a carga aplicada. Um circuito de arrefecimento a água dissipa o calor gerado pelas correntes parasitas. Como nos demais dinamômetros, o esforço que tende transmitir movimento à carcaça é medido e conhecidos os valores de potência e torque. São utilizados, em geral, para ensaios de maior precisão.

DINAMÔMETRO ELÉTRICO

É um gerador elétrico, que acionado pela máquina em prova, produz energia elétrica, a qual será consumida por uma carga variável (cuba eletrolítica ou resistores). A medição exige correção dos instrumentos elétricos para compensar o rendimento do gerador. Tem a vantagem de poder ser utilizado como motor elétrico para medição de POTÊNCIA DE ATRITO da máquina em prova. Tem custo elevado e sua utilização só se justifica em casos especiais.

DINAMÔMETRO DE VENTILAÇÃO

Utilizado em provas longas, onde não se exija precisão nos resultados, como no amaciamento de motores e provas de durabilidade, é constituído por um ventilador acionado pela máquina em prova. Para se obter a variação da carga aplicada é necessário alterar o ângulo, o diâmetro ou o tamanho das pás. Embora seja um dinamômetro de baixo custo, tem pouca utilização.

 

DEFINIÇÕES
 

 

PRESSÃO MÉDIA EFETIVA (P_m)

A pressão média efetiva é uma variável muito expressiva no julgamento da eficácia com que um motor tira proveito do seu tamanho (Cilindrada), sendo, por isso, muito usada para fins de comparação entre motores. O torque, por exemplo, não se presta muito para comparar motores porque depende das dimensões do motor. Os motores maiores produzirão maiores torques. A potência, também, não é um bom elemento para permitir a comparação de motores, pois depende, não somente das dimensões, mas também da velocidade de rotação. Assim, num projeto tem-se sempre em mente construir motor de pressão média efetiva elevada, como podemos concluir das considerações a seguir.

Sabe-se que:

Potência = Trabalho / Tempo   (P = t / t)

Pode-se escrever então:Potência = P_m . A . L . n . (N / x) (em unidades homogêneas)

Sendo:

P_m = Pressão média efetiva em psi (libra/in²) ou em kg/cm²;
A = Área da cabeça do pistão em in² ou cm²;
L = Curso do pistão em pol. ou cm;
n = Número de cilindros do motor;
x = Número de rotações por cilindro, entre dois cursos de expansão. (Para motores de quatro tempos, x = 2);
N = Número de revoluções por minuto (rpm) e
D = Cilindrada total do motor em in³ ou cm³.

Como D = A . L . n, a expressão para cálculo da pressão média efetiva resulta, então:

P_m = (Potência  x x) / (D N)

Ajustando as unidades para converter Potência para HP, temos:

P_{m = (BHP x 2 x 12 x 33.000) / (D N)  ==}  P_{m = BHP x 792.000 / (D N) (em lb / in}²₎

Para BHP em HP, D em in³ e N em rpm, ou então:

P_{m = (BHP x 900.000) / (D N) (em Kg / cm}²₎

Para BHP em CV, D em cm³ e N em rpm.

PRESSÃO MÉDIA INDICADA (P_i)

É definida como a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência indicada.

P_i = (IHP  x 12 x x x 33.000) / (D N) (em lb / in²)

Como rendimento mecânico é a relação entre as potências efetiva e indicada, pode-se escrever então:

h_m = (BHP / IHP)  ==    h_m = (P_m / P_i)
 

CONSUMO DE COMBUSTÍVEL E RENDIMENTO TÉRMICO

Um método simples de efetuar avaliações do consumo de combustível, consiste em manter sobre uma balança o reservatório de combustível (pode ser um balde comum) e, fixando-se a carga no dinamômetro em determinado valor, efetuar leituras da balança em intervalos de tempo cronometrados, obtendo-se assim o peso (ou massa) de combustível consumido com o motor operando a determinada potência. De posse dos valores de massa de combustível consumido, potência medida e tempo, pode se calcular o consumo especifico de combustível em g/CV.h ou lb./HP.h. Tomando-se medições em diferentes condições de carga e rpm, é possível plotar em gráfico os diversos resultados e traçar uma curva de consumo para o motor em prova. Outros recursos mais elaborados, como medidores de vazão (fluxímetros), especialmente no caso dos motores Cummins, apresentam algumas dificuldades, em função da quantidade de combustível retornada. O consumo horário é determinado por:

q = (Massa) / (Tempo) em Kg/h ou lb./h

Outro processo consiste em utilizar um vasilhame graduado e cronometrar o tempo gasto para o motor consumir, em determinado regime constante de carga e rpm, um volume conhecido de combustível. De posse desses valores, a Massa será igual ao produto do Volume pela sua Densidade. [M = r.V].

C_ec= (Massa) / (Potência x Tempo)  == (r x V) / (BHP x t)

Onde:

r = Densidade do combustível;
V = Volume de combustível consumido;
BHP = Potência do motor no dinamômetro e
t = Tempo

Para facilidade de aplicação das unidades usuais, podemos adotar:

C_ec= (r x V x 3.600) / (BHP x t), em g/Hp.h,  (com t em segundos)

O consumo específico de combustível é um parâmetro de comparação muito usado para mostrar quão eficientemente um motor está transformando combustível em trabalho. O emprego deste parâmetro tem maior aceitação que o rendimento térmico porque todas as variáveis envolvidas são medidas em unidade padrão: Tempo, Potência e Peso.

RENDIMENTO TÉRMICO

É a relação entre a potência produzida e a potência calorífica entregue, ou seja, é a eficiência de transformação de calor em trabalho, para um ciclo.

h_t = (Pot. Produzida / Pot. Calorífica)

Por definição: 1 HP.h = 2545 BTU,

Chamando-se o poder calorífico de Q (em BTU/g) e o consumo específico de combustível de C_ec, tem-se:

Calor recebido = C_ec x Q e o rendimento térmico resulta:

h_t = 2545 / (C_ec x  Q)

CONSUMO DE AR - RELAÇÃO AR/COMBUSTÍVEL (RAC) e RELAÇÃO COMBUSTÍVEL/AR (RCA).

Para determinar a relação ar/combustível é necessário conhecer as quantidades de combustível e de ar consumidas pelo motor. Entretanto, medir a vazão de ar não é muito fácil. Existem processos que permitem medir, quando necessário, a quantidade de ar consumida pelo motor. Um processo normalmente utilizado é o emprego de um reservatório sob pressão controlada, que fornece ar ao motor através de orifícios calibrados. Sabendo-se a vazão permitida por cada orifício, sob a pressão medida, é possível calcular a massa de ar que o motor aspira. O método tem o inconveniente de permitir quedas de pressão no coletor de admissão, na medida em que os orifícios somente são abertos após constatada a necessidade de suprir mais ar ao motor, uma vez que é necessário manter a pressão de coletor constante. Se um único elemento medidor for usado, a queda de pressão no sistema e a pressão no coletor de admissão, estarão sujeitas a variações, dependendo da velocidade de escoamento, função direta da rpm do motor. A utilização de vários orifícios em paralelo seria um atenuante eficaz para as dificuldades citadas. Para pequenas quantidades de ar, um elemento, apenas, seria aberto, sendo os demais progressivamente colocados na linha, à proporção que a quantidade de ar aumentasse, tendo-se atenção à queda total de pressão no sistema, que deve ser mantida aproximadamente constante. O tanque ou reservatório de equilíbrio é indispensável, pois se o ar for aspirado diretamente, o escoamento será pulsante, levando a grandes erros nas medidas de pressão através dos orifícios calibrados. Em geral, como o conhecimento da quantidade de ar consumida pelo motor só tem importância para o dimensionamento de filtros de ar, turboalimentadores e elementos conexos, prefere-se avaliar a quantidade de ar por meio de cálculos. O resultado obtido por cálculos, (Ar teórico) é a quantidade mínima de ar que contém as moléculas de oxigênio suficientes para a combustão. A relação entre as quantidades de ar real e teórica, para os motores Diesel de quatro tempos, deve ser mantida acima de 1,3, a fim de permitir a combustão com máximo aproveitamento do combustível. Para motores a gasolina, é necessário que essa relação seja, sempre, mantida entre 0,9 e 1,3, pois caso contrário não haverá combustão, verificando-se os fenômenos conhecidos como mistura pobre ou mistura rica e os desequilíbrios da mistura, em qualquer proporção, resultarão em desperdício de combustível.

RELAÇÃO AR-COMBUSTÍVEL

RAC = M_ar/ M_comb

É definida como a relação entre a massa de ar e a massa de combustível em um intervalo de tempo t.

RELAÇÃO COMBUSTÍVEL-AR

É o inverso da relação ar/combustível.

RCA = 1 / RAC  == RCA =  M_comb/  M_ar

RENDIMENTO VOLUMÉTRICO

É a relação entre a massa de ar aspirado por um cilindro e a massa de ar que ocuparia o mesmo volume nas condições ambientes de pressão e temperatura.

Sendo:

Ma = Massa de ar aspirado por hora (lb./h), dividida pelo número de aspirações por hora e
Mt = Massa de ar, nas condições atmosféricas presentes, necessária para preencher o volume da cilindrada de um cilindro, o rendimento volumétrico será:

h_v = ( Ma / Mt)

A expressão rendimento volumétrico, na realidade, define uma relação entre massas e não entre volumes, como seria de se esperar.

EFEITO DO TURBO-ALIMENTADOR

Normalmente denominado por turbina, supercharger, turbocompressor, sobre-alimentador, supercarregador, ou simplesmente turbo, o que mais importa são os seus efeitos sobre o desempenho do motor. No caso dos motores Diesel, tem a finalidade de elevar a pressão do ar no coletor de admissão acima da pressão atmosférica, fazendo com que, no mesmo volume, seja possível depositar mais massa de ar, e, conseqüentemente, possibilitar que maior quantidade de combustível seja injetada, resultando em mais potência para o motor, além de proporcionar maior pressão de compressão no interior do cilindro, o que produz temperaturas de ignição mais altas e, por conseqüência, melhor aproveitamento do combustível com redução das emissões de poluentes. Para melhorar os efeitos do turbo-alimentador, adiciona-se ao sistema de admissão de ar, um processo de arrefecimento do ar admitido, normalmente denominado de aftercooler ou intercooler, dependendo da posição onde se encontra instalado, com a finalidade de reduzir a temperatura do ar, contribuindo para aumentar, ainda mais, a massa de ar no interior dos cilindros. A tendência, para o futuro, é que todos os motores Diesel sejam turbo-alimentados. Nos motores turbo-alimentados, o rendimento volumétrico, em geral, é maior que 1.

EFEITO DA VELOCIDADE

Nas altas velocidades, começa haver dificuldade no enchimento dos cilindros, devido ao aumento das perdas de carga e a inércia da massa de ar, fazendo cair o rendimento volumétrico.

ELEMENTOS PARA ANÁLISE DE DESEMPENHO - COMPARAÇÃO DE MOTORES

Para se comparar os desempenhos dos motores, os seguinte elementos são geralmente considerados:

1 - Consumo específico de combustível (lb./HP.h ou g/CV.h)
2 - Pressão média efetiva (lb./in² ou Kg/cm²)
3 - Relação peso/potência (peso do motor/BHP)
4 - Potência por unidade de cilindrada (BHP/in³ ou BHP/cm³)

A comparação depende do fim a que se destina o motor. Para motores de aviação, por exemplo, os elementos 1 e 3 podem ser os mais significativos enquanto para um motor estacionário, o consumo específico de combustível é de importância fundamental.

REDUÇÃO DOS RESULTADOS

O desempenho dos motores Diesel é afetado pelas condições ambientais de temperatura, pressão e umidade. Se o motor estiver trabalhando em local de baixa pressão barométrica, menor será a potência observada, porque piora o enchimento dos cilindros. Da mesma forma, temperaturas elevadas fazem com que menos massa de ar no mesmo volume seja admitida. Porém, é desejável um certo aquecimento para proporcionar a vaporização do combustível. Em conseqüência, a fim de permitir uma base comum de comparação dos resultados, deve ser aplicado um fator de redução para transformar os valores correspondentes às condições da atmosfera padrão.

CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS PADRÃO

Segundo a norma NBR 5484 da ABNT:
 

Pressão barométrica	Bp = 746 mmHg (150m de altitude, aproximadamente)
Temperatura ambiente	Tp = 30ºC
Pressão de vapor	Hp = 10mmHg
Pressão barométrica de ar seco	Bs = 736mmHg
Densidade absoluta do ar seco	Ds = 1,129 Kg/m³

FATORES DE REDUÇÃO

O método de redução recomendado se baseia na premissa de que a relação ar/combustível, o rendimento térmico indicado, a potência de atrito e a eficiência volumétrica não se alteram com as variações das condições atmosféricas de pressão, temperatura e umidade ou que esse efeito é desprezível. Porém essa suposição só é válida se a faixa das condições ambientais for pequena, de modo a não serem afetadas as características da combustão do motor. A faixa recomendada é:
 

Pressão barométrica	= 690 a 770mmHg
Temperatura de admissão do ar	= 15ºC a 45ºC

Em motores do Ciclo Otto, o fator de redução é calculado pela expressão:

R_o= (29,92 / P_a) x ((T_a+ 460) / 520))^1/2 Para Pa em inHg e Ta em ºF, ou

R_o= (736 / P_a) x ((T_a+ 273) / 303))^1/2 Para Pa em mmHg e Ta em ºC.

Este fator permite a correção do torque, da potência e da pressão média efetiva observados durante o ensaio. Não deve ser aplicado ao consumo específico de combustível, pois supõe-se que o motor receba a quantidade correta de combustível a ser queimado com o ar aspirado.

Em motores Diesel funcionando com relação ar/combustível constante, o fator de redução é dado pela expressão:

R_d = (29,92 / P_a) x (T_a+ 460) / 520   Para Pa em inHg e Ta em ºF. Ou:

R_d = (736 / P_a) x (T_a+ 273) / 303  Para Pa em mmHg e Ta em ºC.

NOTA:

Para motores Diesel, em ensaios com fornecimento constante de combustível (limitação fixa da bomba injetora) o método empregado para redução dos resultados é gráfico. A descrição deste método pode ser encontrada na norma NBR 5484 da ABNT.

TIPOS DE TESTES

Pode-se destacar entre os tipos de testes realizados em motores:

1. Teste de velocidade variável;
2. Teste de velocidade constante;
3. Teste de torque e avanço (para motores do ciclo Otto) e
4. Teste de potência de atrito.

TESTE DE VELOCIDADE VARIÁVEL

É o teste freqüentemente apresentado para motores automotivos e marítimos. Normalmente são realizados a plena carga, ou seja, com o acelerador na posição de máxima rotação do motor e os testes de cargas parciais (75%, 50% ou 25% de carga) onde o acelerador é mantido em posições intermediárias.

DESCRIÇÃO DO ENSAIO

O teste de plena carga determina a potência máxima do motor em cada rotação de funcionamento. Para tal, após o aquecimento do motor e estabilização das temperaturas, leva-se o acelerador para a posição de máxima rotação e, gradualmente, ajusta-se a carga do dinamômetro e observa-se a queda de rotação, anotando-se os valores de potências lidos e a rpm correspondente. Em geral, nos motores Diesel, os valores mais importantes são os nominais de placa neste teste. Por exemplo, se o motor é de 400 HP a 2100 rpm, dados constantes na plaqueta de identificação, ao posicionar o acelerador em máxima rpm, sem carga, o tacômetro deverá assinalar algo como 2500 rpm. Aumentando-se gradualmente a carga aplicada, ao atingir 2100 rpm a carga deverá ser de 400 HP, como informado pelo fabricante. É importante que sejam estabelecidos os pontos de medição desejados, para cada motor, onde serão efetuadas as leituras e os valores anotados, para que a prova possa ser repetida. Parâmetros como temperatura dos gases de escape, pressão no coletor de admissão e temperaturas da água e do óleo lubrificante, assim como a coloração dos gases de escape, são indicadores importantes de problemas que necessitam ser corrigidos. Deve-se ter em mente que a coloração dos gases de escape é um indicativo da carga do motor porém não é absoluto, posto que outros fatores, tais como injeção atrasada, compressão inadequada e injeção desigual nos diversos cilindros produzem fumaça. Para um motor em boas condições, o aspecto dos gases de escape dá uma idéia satisfatória da situação de carga do motor.

TESTE DE VELOCIDADE CONSTANTE

O teste de velocidade constante é normalmente utilizado na análise de desempenho de motores estacionários, que acionam geradores por exemplo, onde a velocidade de rotação é constante e deseja-se medir a potência máxima e o consumo de combustível para várias condições de carga, na mesma rpm.

DESCRIÇÃO DO ENSAIO

Inicia-se o teste com o motor funcionando sem carga (ou somente com a carga de aquecimento), atuando-se no acelerador até atingir a velocidade desejada. O acelerador é mantido fixo nessa posição e, segundo um roteiro de testes pré estabelecido, aplica-se a carga até o valor desejado, sendo mantida a rotação constante. A maioria dos motores para essas aplicações estão dotados de um governador automático de rpm, na bomba injetora, que se encarrega de manter constante a velocidade ajustada. Quando o ensaio estiver sendo efetuado sem o governador, é necessário corrigir a velocidade manualmente. Atingidos os valores pretendidos, efetua-se as leituras e anotações dos parâmetros que se pretende avaliar. O teste pode ser conduzido em várias etapas de valores de carga, sendo a última o teste de plena carga. Adotando-se incrementos de carga adequados, é possível traçar, por exemplo, uma curva de consumo específico de combustível.

TESTE DE TORQUE E AVANÇO

Tem como finalidade determinar a curva de avanço ideal para o distribuidor, em motores do ciclo Otto, com o motor funcionando tanto em plena carga quanto em cargas parciais.

DESCRIÇÃO DO ENSAIO

Inicia-se o teste com o motor funcionando em plena carga, na rotação de funcionamento mais baixa. A seguir aciona-se manualmente o distribuidor até descobrir a posição de torque máximo. Registra-se o avanço correspondente a esta posição e em seguida movimenta-se o distribuidor para um dos lados observando em que momento ocorre uma variação de torque. Neste instante, registra-se o avanço correspondente. Faz-se o mesmo procedimento girando o distribuidor para o outro lado. Feito isso, fica determinada uma faixa de avanço para a condição de torque máximo, para uma rotação do motor. Todo este procedimento será repetido até que todas as rotações de funcionamento sejam abrangidas. Analogamente é feita a pesquisa de avanço nas cargas parciais. Para uma velocidade de rotação e uma carga estabelecida (25%, 50%, 75% da plena carga) determina-se o avanço que corresponde a manutenção da rpm e da carga com a menor abertura do acelerador. Neste instante, registra-se o vácuo presente no coletor de admissão. Repete-se este procedimento, até que toda a faixa de velocidade e carga seja abrangida. Ao final do teste, os resultados encontrados são organizados em forma de tabela.

Para os motores do ciclo Otto o avanço total é A_t = A_i + A_c + A_v onde:

At = Avanço total;
Ai = Avanço inicial ou fixo colocado na rotação de marcha lenta do motor;
Ac = Avanço centrífugo e
Av = Avanço à vácuo.

Nas condições de trabalho sem carga apenas estão atuando os avanços inicial e centrífugo, uma vez que não há presença de vácuo no coletor de admissão para acionar o avanço à vácuo.

Desta forma, se estabelece um avanço inicial (por exemplo, 10º APMS) e com os resultados obtidos no teste de plena carga, determina-se a curva de avanço centrífugo que deve ser preparada no analisador de distribuidor, que é o equipamento destinado para este fim.

Em motores de 4 tempos, para completar-se um ciclo, a árvore de manivelas gira 720º enquanto o eixo do distribuidor gira 360º. Desta forma, as rotações e os avanços observados no motor correspondem no distribuidor à metade dos valores observados.

De forma análoga, a curva de avanço à vácuo do motor é determinada em função de um avanço inicial pré-fixado, do avanço centrífugo determinado e do avanço total registrado em cada condição de carga parcial.

Finalmente, de posse de todos os dados levantados, o distribuidor é preparado com o auxílio de um analisador de distribuidores, onde procura-se colocar o distribuidor dentro das faixas ideais determinadas por ocasião do teste em dinamômetro.

TESTE DE POTÊNCIA DE ATRITO

Tem por objetivo determinar a potência necessária para acionar o motor em condições de funcionamento, vencendo todas as resistências mecânicas resultantes do atrito das partes móveis mais os esforços para vencer os tempos de compressão, admissão e expulsão dos gases. O motor deve ser acionado pelo dinamômetro, sem queimar combustível e a potência de atrito será considerada como igual a consumida pelo dinamômetro para as considerações de ensaio (rotação, temperatura de óleo, etc.).

EMISSÕES

O processo de combustão é uma reação química de oxidação que se processa em altas temperaturas.
Nos motores em geral, o processo de combustão oxida uma parcela dos componentes que são admitidos no interior do cilindro. O combustível, principalmente os derivados de petróleo, é, na realidade uma mistura de hidrocarbonetos que contém também outros materiais, tais como enxofre, vanádio, sódio, potássio, etc. Por outro lado, o ar, utilizado como comburente, é uma mistura de gases diversos, como sabemos. O oxigênio contido no ar é o que realmente interessa ao processo de combustão. Os demais gases, como o nitrogênio, ao se combinarem com alguns outros componentes do combustível, podem produzir compostos indesejáveis, os quais são lançados na atmosfera, misturando-se ao ar que respiramos. Alguns desses compostos, como o SO₂, são prejudiciais e atualmente são objeto de preocupação mundial. As organizações internacionais, como a EPA, nos Estados Unidos, o CONAMA, do Brasil e outras entidades, vem estabelecendo padrões para controle dos níveis de emissões desses poluentes e, se considerarmos os milhões de motores que existem no planeta, emitindo milhões de toneladas desses produtos diariamente, veremos que, realmente, existem motivos para preocupações.
Para os automóveis, na Europa já é obrigatório o uso de catalisadores e no Brasil essa obrigação será estabelecida em futuro próximo. Os DETRAN's já estão equipados com os equipamentos de medição de emissões e, a partir do próximo ano, não mais serão licenciados veículos com altos níveis de emissões. Os motores Diesel produzidos atualmente necessitam atender a limites estabelecidos em normas internacionais, sendo esses limites, periodicamente, reduzidos a fim de obrigar os fabricantes a desenvolverem motores capazes de produzirem potência com o máximo aproveitamento do combustível e o mínimo de emissões. Como ilustração, vide abaixo tabela de emissões de um motor Diesel novo, em boas condições de operação e aprovado em testes de emissões:
 

Quando se conhece a concentração de enxofre existente no combustível utilizado, é possível estimar a quantidade de SO₂ emitida pelo motor. Sabendo-se que as massas moleculares de S e SO₂ são, respectivamente, 32 e 64 kg/kmol, sendo B a quantidade de combustível consumida em Kg/h e s o conteúdo de enxofre em frações, tem-se que:

[SO₂] = 2Bs (em Kg/h).

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Para mais informações sobre motores Diesel, acesse Motores Diesel e Grupos Geradores

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Rio de Janeiro, 04 de abril de 1999

Eng. José Claudio Pereira

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