Motores de Combustão Interna - MCI

Eng. Nauberto R. Pinto

Colaboração: Camila R. de Lacerda

29/01/2016

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Elementos da Combustão

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Classificação dos motores quanto ao

tipo de combustão:

• Motores de Combustão Externa (MCE)

Máquinas a vapor

• Motores de Combustão Interna (MCI)*

Alternativos (Pistão, biela, eixo manivela)

Ciclo Otto – ignição por centelha

Ciclo Diesel – ignição por compressão

Rotativos

Wankel

Turbina a Gás

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Figuras: Apostila Motores Combustão Interna UFPEL * Maquetes

Ciclo Otto (4 tempos)

4 http://rumoaossonhos.blogspot.com.br/2013/09/motores-4-tempos.html

Ciclo Diesel (4 tempos)

5 Fonte: http://maquinasemotoresnapescavso.blogspot.com.br/p/motor-do-ciclo-diesel.html

Petróleo

Refino

Combustíveis

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Refinarias Petrobrás 1. Refinaria de Paulínea (Replan) – SP ............ 415.000 bbl/d (66.000 m³/dia)

2. Refinaria Landulpho Alves (Relam) – BA ....... 323.000 bbl/d (51.352 m³/dia)

3. Refinaria Henrique Lage (Revap) – SP ......... 252.000 bbl/d (40.000 m³/dia)

4. Refinaria Duque de Caxias (Reduc) – RJ ....... 239.000 bbl/d (38.000 m³/dia)

1. Refinaria Alberto Pasqualini (Refap) – RS

2. Unidade de Industrialização do Xisto (SIX) - PR

3. Refinaria Gabreil Passos (Regap) – MG

4. Refinaria Lubnor – CE

5. Refinaria Capuava (Recap) – SP

6. Refinaria Isaac Sabbá (Reman) – AM

7. Refinaria Presidente Getúlio Vargas (Repar) – PR

8. Refinaria Presidente Bernardes (RPBC) - SP

9. Refinaria Potiguar Clara Camarão – RN

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Processos de destilação

8 http://compreendendoquimica.blogspot.com.br/2013/06/estudando-para-o-enem-combustiveis.html

Petróleo e seus derivados

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Combustíveis para Motores

• Ciclo Otto

Gasolina A

Gasolina C

Etanol Hidratado

Mistura Gasolina C + Etanol Hidratado (FLEX)

Gás Natural Veicular (GNV)

• Ciclo Diesel

Óleo Diesel

Óleo Diesel + Biodiesel

Óleo Bunker (combustível pesado)

Biodiesel puro (B100 )

Óleo Vegetal in natura

Óleo Diesel + Gás Natural Veicular (Sistema “Dual Fuel”)

Etanol Aditivado

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Combustíveis: Gasolina

Gasolina A Combustível produzido a partir de processos utilizados nas refinarias (sem etanol).

Gasolina C ... (Gasolina A + 27,5 % vol. de Etanol Anidro combustível)

1 - Gasolina Comum Sem aditivos

2 - Gasolina Aditivada Recebe aditivos detergentes-dispersantes (“keep clean”).

3 - Gasolina Premium ... (Gasolina A + com 25 % Vol. de Etanol)

Possui maior octanagem, permitindo melhor aproveitamento do

potencial do motor (Motores de alto desempenho).

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Combustíveis Alternativos

para ciclo Otto

• Etanol Não é derivado do petróleo;

É obtido a partir da fermentação de biomassa (ex. cana de açucar, milho,...)

• Gás Natural Veicular - GNV Mistura de hidrocarbonetos leves, em estado gasoso (abastecimento veicular

a 200 atm);

Queima reconhecidamente mais limpa, praticamente sem emissão de

monóxido de carbono.

• Gás Liquefeito de Petróleo - GLP Uso restrito para empilhadeiras.

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Esquema Injeção Eletrônica (FLEX)

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1 - Canister 2 - Reservatório de gasolina para partidas a frio 3 - Relé 4 - Bomba elétrica de combustível 5 - Válvula solenóide 6 - Válvula de purga do canister 7 - Sensor de temperatura e pressão do ar 8 - Válvula de injeção 9 - Sensor de detonação 10 - Sensor de rotação 11 - Sensor de temperatura 12 - Sensor de fase 13 - Bobina de ignição 14 - Pedal do acelerador 15 - Vela de ignição 16 - Sonda Lambda 17 - Bomba de combustível 18 - Unidade de comando 19 - Corpo da borboleta

Fonte: http://www.bosch.com.br/br/autopecas/produtos/injecao/flex_fuel.asp

Cadeia de Comercialização - Otto

14 http://www.petrobras.com.br/pt/produtos-e-servicos/composicao-de-precos/gasolina/

Octanagem

É a capacidade que um combustível

tem em resistir a altas temperaturas na

câmara de combustão, sem sofrer

combustão espontanea fora de tempo.

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Octanagem (Métodos ASTM)

• Método Motor ( MON - “Motor Octane Number” )

Avalia a resistência da gasolina quanto a detonação, na

situação em que o motor está em plena carga e em alta rotação.

• Método Pesquisa ( RON - “Research Octane Number” )

Avalia a resistência da gasolina quanto a detonação, na

situação em que o motor está em carga parcial e em baixa rotação.

• Índice Anti-detonante ( IAD )

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Método Motor (MON)

CFR F-2 (ASTM D 2700)

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Método Pesquisa (RON)

CFR F-1 (ASTM D 2699)

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Índice Antidetonante - IAD (Resolução ANP nº 40, 25/10/2013)

•Gasolina C : Comum e Aditivada

IAD= 87

MON = 82

•Gasolina C : Premium

IAD= 91

MON = 82

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RON = 92

RON = 100

Fatores de Influência sobre a Octanagem

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Fatores de Influência sobre a Octanagem (Otto)

• Composição da gasolina (aromática ou parafínica)

• Pressão atmosférica (altitude)

• Temperatura e umidade do ar atmosférico

• Taxa de compressão

• Formato da câmara de combustão

• Posição da vela de ignição

• Sistema de combustível (carburação, injeção)

• Temperatura da mistura

• Relação ar/combustível (pobre, rica, estequiométrica)

• Avanço da centelha

• “Ponto quente” (carbonização/ vela quente)

• Rotação do motor

• Carga aplicada ao motor (ex.: subida de serra)

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Isoctano n-Heptano

Padrões ASTM de Referência (Octanagem)

Mistura dos Padrões - (% vol.)

Exemplo Padrão 83: 83% Iso. + 17% n-Hep.

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100 (cem)

0 (zero)

Amostra A: Cálculo da Octanagem (Interpolação entre Padrões)

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A – 86 87 - 86

------------ = ------------

63 – 50 63 – 44

87 - 86

A – 86 = ( 63 – 50 ) x -----------

63 – 44

1

A = 86 + 13 x --------

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A = 87,7

Combustíveis: Óleo Diesel 1) - Óleo Diesel Rodoviário (baixo ponto de fulgor)

1.1) - Diesel A – Para uso rodoviário e não rodoviário, sem biodiesel

1.2) - Diesel B7 – Óleo Diesel A com 7% de biodiesel

7% a partir de 1º de novembro

( Lei nº 13.033, da Presidência da República, de 24/09/2014 )

1.3) - Diesel Bx – Óleo Diesel A com biodiesel na proporção ( X % ),

( quando autorizado para uso específico ou experimental ).

Quanto ao teor de enxofre (Resolução ANP nº 50 de 23.12.2013)

S 10 - combustíveis com teor de enxofre, máximo, de 10 mg/kg

S 500 - combustíveis com teor de enxofre, máximo, de 500 mg/kg

2 - Óleo Diesel Marítimo (alto ponto de fulgor)

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Qualidade de ignição do diesel

A qualidade de ignição do diesel pode ser

medida pelo seu número de cetano (NC) ou

calculado pelo índice de cetano (IC).

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NÚMERO DE CETANO

O Número de Cetano (NC) mede a capacidade do

combustível entrar em autocombustão quando injetado

no motor (determinado em motor ASTM CFR-5).

ÍNDICE DE CETANO

O Índice de Cetano (IC) mede a qualidade de combustão

dos combustíveis diesel (obtido por cálculo).

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Método Cetano

CFR F-5 (ASTM D 613)

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Número de Cetano

(Resolução ANP nº 50, 23/12/2013)

• Diesel S-10 ( máximo Teor de enxofre 10 mg/kg )

NC= 48 • Diesel S-500 ( máximo Teor de enxofre 500 mg/kg )

NC= 42 (eventualmente calculado pelo Índice de Cetano-IC)

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Fatores de Influência sobre o Número de Cetano

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Fatores de Influência sobre o Número de Cetano (Diesel)

• Composição do Diesel

• Temperatura do ar de admissão

• Rotação do motor

• Taxa de compressão

• Temperatura do combustível

• Débito da bomba injetora de combustível

• Avanço da injeção

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Curva do Motor (Cetano)

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Curva do Motor (Cetano)

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Combustão:

Relação Estequiométrica

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Relação Estequiométrica

Combustível Relação ar/combustível

Gasolina A 14,7 : 1

Gasolina C (com 22% de etanol) 13,3 : 1

Álcool Hidratado(etanol) 9,0 : 1

Diesel 15,2 : 1

Gás Natural Veicular 17,2 : 1

Combustível “FLEX” 9,0 a 13,3 : 1

Fonte: GLEHN, 1999

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Parte Prática (Laboratório de Máquinas Térmicas)

CFR-F2 (MON)

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