Balanco Energetico

ENSAIO - BALANÇO ENERGÉTICO E EXERGÉTICO DE UM MCI

1 – OBJETIVO

Fazer o balanço energético e exergético de um MCI, apresentando os seus fluxos na forma de diagrama.

2 – DESCRIÇÃO

Figura 1: Fluxo Básico no MCI

Nota: Não considerar o calor cedido ao ar e óleo

2.1 – Instrumentação

Massa de Combustível

Sistema utilizado para a medida do consumo de combustível pelo motor.

Figura 2: Medidor de Vazão de Combustível

Vazão de Ar

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

Reservatório Orifício Calibrado Coluna D’Água

Figura 3: 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 4 mostra o aparelho utilizado para medir a vazão de água que circula através do motor e do radiador.

Figura 4: 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 (L/min).

Temperaturas

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

Figura 5: 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 5 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 do MCI 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

- Vazão de combustível entrando no motor

- Vazão de gases de exaustão saindo do motor

- Vazão de água circulando pelo radiador

Recomendações

1. A água de entrada ao motor deve ser superior aos 40 oC e a de saída inferior aos 80 oC

2. A temperatura dos gases de escapamento deve oscilar dos 300 - 700 oC

3. O fluxo de água tomá-lo pela capacidade do sistema de refrigeração em um minuto

As medidas dos parâmetros para o balanço são realizadas da seguinte forma:

1. As medidas de temperatura com termopares ligados a um termômetro digital.

2. Vazão de ar na admissão do motor é medido através da queda de pressão em um orifício circular calibrado. A queda de pressão é medida através de um manômetro em U de coluna d’água.

3. Vazão de combustível e medido cronometrando o tempo gasto pelo motor para consumir consumo de um volume calibrado de combustível.

4. Vazão dos gases de exaustão que saem do motor é obtida somando as vazões de ar e de combustível (conservação de massa, para escoamento estacionário através do motor).

5. Vazão de água circulante no radiador é medido por um rotâmetro instalado no motor.

2.3 - Dados dos Equipamentos

A) MOTOR

Motor _________________

Tipo __________________

3 - PROCEDIMENTOS DE ENSAIO

O ensaio segue os passos abaixo:

- Partida do motor

- Aceleração do motor até rotação nominal (1800 rpm)

- Esperar até a temperatura de trabalho

- Medição de os parâmetros

- Apagado do motor

3.1 - Instruções para partida no motor

- Verificar o nível do óleo lubrificante

- Verificar o nível