BALANÇO ENERGÉTICO E EXERGÉTICO DA CENTRAL DIESEL

1 – OBJETIVO

Fazer o balanço energético e exergético de uma central diesel, apresentando os seus fluxos na forma de diagrama.

2 – DESCRIÇÃO

O sistema utilizado para o ensaio é composto basicamente por um Motor Diesel Mercedez Benz, um Alternador “Brushless” Negrini, um quadro de comando elétrico e um quadro de medição de temperatura e vazão de combustível. A Figura 1 apresenta um esquema geral do sistema utilizado com o gerador e o motor diesel. A Figura 2 mostra o fluxo principal de conversão de energia no ensaio.

Quadro Elétrico Gerador Motor Diesel

Figura 1 Esquema Básico da Central Diesel

Figura 2 Fluxo Básico de Conversão de Energia

ALTERNADOR

MOTOR

DIESEL

Weixo

QC

Welét.

FLUXO DE POTÊNCIAS

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2.1 – Esquema de Medidas e Instrumentação

Potência elétrica e de Atrito

A Figura 3 mostra o esquema de ligação dos aparelhos elétricos de medida de potência elétrica (wattimetros) e de corrente elétrica (amperímetros).

Quadro Elétrico Watímetro Amperímetro

Voltímetro Gerador

Figura 3 esquema de ligação dos aparelhos elétricos de medida de potência elétrica e de corrente elétrica

Devido ao alto valor da corrente, que não seria suportado pelos watímetros, fez-se necessário ligar que as bobinas de corrente através de Transformadores de Corrente (CT’s). As bobinas de tensão dos watímetros estão ligadas diretamente à saída do gerador (tensão de 220 V).

Para a medida da corrente elétrica é utilizado um amperímetro tipo alicate devido ao fato deste aparelho realizar a leitura através do efeito de indução, não sendo, portanto necessário o seccionamento dos condutores que realizarão a conecção entre o gerador e o quadro elétrico.

Massa de Combustível

A Figura 4 esquematiza o sistema utilizado para a medida do consumo de combustível pelo motor.

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Figura 4 Medidor de Vazão de Combustível

O motor e o tanque de combustível estão conectados através de uma válvula de comando. Durante a operação normal o motor é suprido pelo óleo diesel do tanque. Ao ser acionada a botoeira de comando o motor passa a consumir o óleo diesel contido no medidor da Fig.4. O medidor está inicialmente enchido até acima da marca superior (inicial) volume. O volume entre a marca superior (inicial) e uma marca inferior (final) e calibrado. Quando a superfície do diesel começa a abaixar de nível e passa pela marca inicial dispara-se um cronômetro, que só será travado no momento em que a superfície do óleo passar pela marca inferior (final). Logo após libera-se a botoeira de modo que o motor volte a ser suprido com o óleo do tanque. Portanto, tem-se o volume (calibrado) de óleo diesel consumido em um determinado tempo.

Vazão de Ar

A Figura 5 demonstra a maneira utilizada para medir-se a massa de ar aspirada pelo motor durante a sua operação.

Botoeiras de Comando

Volume com Diesel

Marca Inicial

Marca Final

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Reservatório Orifício Calibrado Coluna D’Água

Figura 5 Sistema de Medição da Vazão de Ar

A vazão de ar é medido através da queda de pressão em um orifício calibrado, que é colocado na entrada de um reservatório ligado ao coletor de admissão de ar ao motor. O manômetro d’água mede a diferença entre a pressão externa (pressão atmosférica local) e a pressão no interior do tubo.

Vazão de Água

A Figura 6 mostra o aparelho utilizado para medir a vazão de água que circula através do motor e do radiador.

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Figura 6 Medidor da Vazão de Circulação de Água do Motor

O aparelho, denominado de Rotâmetro é instalado entre a saída do radiador e a entrada do motor, de modo que a água que circule através dele já esteja resfriada. A leitura da vazão de água é realizada diretamente em uma escala fixada no corpo do aparelho, e fornece o valor diretamente em litros por minuto (1/min).

Temperaturas

A Figura 7 esquematiza o sistema utilizado na medida das temperaturas relevantes do sistema.

Água que Circula pelo Radiador e pelo Motor

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Figura 7 Esquema do Sistema de Medida de Temperaturas

Três (3) termopares estão conectados a um termômetro digital através de uma chave seletora. O primeiro termopar está imerso na saída do radiador, de modo a permitir a medida da temperatura da água que irá entrar novamente no motor. O segundo termopar está instalado na saída de água do motor (conseqüentemente, na entrada de água do radiador) de modo a possibilitar a medida da temperatura da água que será resfriada. O terceiro termopar está instalado na saída dos gases de escapamento (base do cano de escapamento, próximo ao bloco do motor) para a medida da temperatura dos gases que deixam o motor.

A Figura 7 mostra, além disso, o fluxo de água no radiador, que se dá de cima para baixo, pois a água fria é mais pesada do que a água quente.

2.2- Procedimento de Medida de dados

Para a análise da Central Diesel são necessários os seguintes dados:

- Temperatura de saída dos gases

- Temperatura ambiente

- Temperatura da água entrando no radiador

- Temperatura da água saindo do radiador

- Vazão de ar entrando no motor

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