Ordavkoding

Para que se tivesse certeza sobre a exatidão das medidas de torque e de potência determinadas pelo dinamômetro, procedeu-se, antes do início dos testes uma calibração em sua célula de carga. Este procedimento consistiu em se fixar uma massa de valor conhecido (59,46 kg) no braço de alavanca do dinamômetro, para em seguida corrigir o desvio constatado no painel do dinamômetro, ver Fig. (6.16).

Sensor de Temperatura

Cabeçote

Sensor de Temperatura

(a) (b)

Figura 6.16 – Calibração do dinamômetro: (a) Fixação da massa para a calibração, (b) Software de calibração.

6.3.2 Medição da vazão da água do sistema de arrefecimento do motor

Inicialmente foram inseridos, na central de aquisição de dados do medidor de vazão ultrassônico, os dados referentes ao tipo de material, o diâmetro e à espessura da parede da tubulação, sendo informado ainda, o tipo de fluido utilizado nos testes, bem como, a sua temperatura. Em seguida, foram posicionados os transdutores ultrassônicos na tubulação e após o ajuste de todo o aparato utilizado, foi dado início aos testes de vazão. Durante os ensaios o motor operou com rotação de 1800 rpm e esperou-se que este entrasse em regime de trabalho (temperatura de 80 ºC). Na sequência foram aplicadas cargas ao motor, a partir de 10 cv até 60 cv, e como esperado, a vazão da água de arrefecimento manteve-se constante durante os testes.

6.3.3 Testes realizados no motor convertido

Ao se dar partida no motor, esperava-se que suas condições de funcionamento entrassem em regime (temperatura de 80 ºC), na sequência adicionavam-se as cargas, utilizando-se o freio hidráulico do dinamômetro, partindo-se da mínima até a máxima atingida (pouco antes do aparecimento da batida de pino). Concomitantemente, eram registrados todos os dados pertinentes à avaliação de desempenho do motor. O tempo de avaliação, em cada carga, era de, aproximadamente, 5 minutos com rotação do motor fixada em 1800 rpm, a fim de simular a operação estacionária de um grupo gerador. Na maioria dos ensaios, o motor operou com mistura ar/GN estequiométrica (λ = 1).

Os testes foram realizados, primeiramente, com a taxa de compressão do motor estabelecida em 7,6:1 (mínima permitida sem a alteração dos pistões). Posteriormente, com o auxílio de espaçadores pôde-se submeter o motor a novos ensaios semelhantes, com as taxas de compressão fixadas em 8,7:1 e 12,3:1, ver Fig. (6.17). Todos os cálculos das mencionadas taxas de compressão foram feitos com o auxílio do Software Mathcad, ver Apêndice C.

Figura 6.17 – Espaçadores utilizados para as mudanças da taxa de compressão do motor.

6.3.3.1 Testes realizados com o motor operando na taxa de compressão de 7,6:1

Com o objetivo de avaliar o comportamento do motor em função do avanço de ignição, em um primeiro momento, os testes foram realizados com a taxa de 7,6:1, captando- se os dados de temperatura dos gases de exaustão e de emissões de NOx, em função dos

seguintes ângulos: 25º, 32º, 38º, 40º e 45º. Estas avaliações foram feitas com cargas de 10 cv até a máxima possível com esta configuração. Em cada potência, variava-se o avanço de ignição e coletavam-se todos os dados pertinentes.

Observada a importância prática da refrigeração da turbina para o motor, todos os ensaios que se seguiram foram feitos com o auxílio dos sistemas de resfriamento descritos na subseção 6.2.6, tendo-se o avanço de ignição fixado em 38º. Foi possível, desta maneira, se registrar os dados de eficiência térmica, de emissão de NOx e de temperatura dos gases de

escape e da carcaça da turbina do motor, tendo-se avaliado, também, o sistema de refrigeração mais adequado. A vazão da água de resfriamento da turbina foi determinada com um

Espaçadores

cronômetro e uma proveta graduada, enquanto que a vazão do ar foi obtida com a utilização do anemômetro digital.

6.3.3.2 Ensaios realizados com as taxas de compressão de 7,6:1; 8,7:1 e de 12,3:1

Para o estudo da influência da taxa de compressão no desempenho do motor convertido, foram realizados ensaios com o motor trabalhando com as taxas de 7,6:1, 8,7:1 e 12,3:1, com mistura ar/GN estequiométrica e com sua turbina sendo refrigerada a ar. Antes de coletar todos os dados pertinentes, foi estabelecido o avanço de ignição mais adequado ao motor, em função da potência. Nesse contexto, levou-se em consideração que, em conformidade com a teoria apresentada na subseção 3.2.7, o melhor avanço de ignição é o que proporciona a maior eficiência ao motor (As informações destes testes estão compiladas no Apêndice D). Nas condições de máximas potências, levou-se em consideração, também, o efeito da detonação do combustível, todavia, nestes ensaios, na taxa de 7,6:1 não se presenciou este efeito, embora não se tenha conseguido que o motor ultrapassasse a barreira dos 90 cv, mesmo quando se fez opção pela mistura rica, isto é, trabalhando-se com  < 1.

Fixados os parâmetros de mistura ar/combustível e de ângulos de ignição mais funcionais ao motor, procederam-se os ensaios, variando-se as cargas impostas de 30 cv até a máxima atingida para cada taxa de compressão, onde puderam ser captados todos os dados pertinentes ao estudo proposto.

Com o objetivo de quantificar o aproveitamento da energia do combustível que, de fato, é convertido em trabalho, bem como para se ter uma noção teórica das perdas no processo, foram realizados os balanços energéticos para o motor operando, com as taxas de compressão de 12,3:1; de 8,7:1 e de 7,6:1, com base nos equacionamentos e conceitos apresentados nos Capítulos III e IV. As análises foram feitas tomando-se como referência os valores das potências mais elevadas, alcançadas em cada configuração.

CAPÍTULO VII

RESULTADOS E ANÁLISES

7.1 INTRODUÇÃO

Neste capítulo estão expostos os resultados dos experimentos feitos no motor Perkins ottolizado para gás natural, bem como, é apresentada uma discussão detalhada de todos os pontos relevantes deste estudo. Faz-se, ainda, uma abordagem sobre o aproveitamento da energia do combustível para a realização de trabalho, ao tempo em que são evidenciadas as perdas no processo.

7.2 ENSAIOS REALIZADOS COM O MOTOR OPERANDO COM A TAXA DE