2 - aula - POTÊNCIA, Notas de aula de Engenharia Naval

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CLOVIS FERREIRA - OSM – GESTOR em ESTRATEGIA da ENG de MANUTENÇÃO e PRODUÇÃO

Notação Nomenclatura Definição D DIÂMETRO DO CILINDRO Diâmetro interno do Cilindro. s CURSO DO PISTÃO Distância percorrida pelo pistão entre os extremos do cilindro, definidos como Ponto Morto Superior (PMS) e Ponto Morto Inferior (PMI). s /D CURSO/ DIÂMETRO Relação entre o curso e o diâmetro do pistão. (Os motores cuja relação curso/diâmetro = 1 são denominados motores quadrados.) n (^) ROTAÇÃO Número de revoluções por minuto da árvore de manivelas. cm (^) VELOCIDADE Velocidade média do Pistão = 2 s n / 60 = s n / 30 A ÁREA DO PISTÃO Superfície eficaz do Pistão =  D^2 / 4 Pe^ POTÊNCIA ÚTIL^ É a potência útil gerada pelo motor, para sua operação e para seus equipamentos auxiliares (assim como bombas de combustível e de água, ventilador, compressor, etc.)

Pi POTÊNCIA INDICADA (^) É a potência dentro dos cilindros. Abreviadamente denominada de IHP (Indicated Horsepower), consiste na soma das potências efetiva e de atrito nas mesmas condições de ensaio. Pl POTÊNCIA DISSIPADA Potência dissipada sob carga, inclusive engrenagens internas. Psp DISSIPAÇÃO^ Dissipação de potência pela carga. Pr CONSUMO DE POTÊNCIA Consumo de potência por atrito, bem como do equipamento auxiliar para funcionamento do motor, à parte a carga. Pr = Pi - Pe - Pl - Psp Pv POTÊNCIA TEÓRICA (^) Potência teórica, calculada por comparação, de máquina ideal. Hipóteses para este cálculo: ausência de gases residuais, queima completa, paredes isolantes, sem perdas hidrodinâmicas, gases reais. pe PRESSÃO MÉDIA EFETIVA (^) É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência no eixo. pi PRESSÃO MÉDIA NOMINAL (^) É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência nominal. pr PRESSÃO MÉDIA DE ATRITO (^) É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência de atrito.

B CONSUMO Consumo horário de combustível. b CONSUMO ESPECÍFICO Consumo específico de combustível = B / P ; com o índice e, refere-se à potência efetiva e com o índice i refere-se à potência nominal_._  m RENDIMENTO MECÂNICO É a razão entre a potência medida no eixo e a potência total desenvolvida pelo motor, ou seja:  m = e / Pi = Pe / ( Pe + Pr ) ou então,  m = Pe / ( Pe + Pr + Pl + Psp ).  e RENDIMENTO ÚTIL Ou rendimento econômico é o produto do rendimento nominal pelo rendimento mecânico =  i****.  m  i RENDIMENTO INDICADO É o rendimento nominal. Relação entre a potência indicada e a potência total desenvolvida pelo motor.  v RENDIMENTO TEÓRICO^ É o rendimento calculado do motor ideal.  g EFICIÊNCIA^ É a relação entre os rendimentos nominal e teórico;  g =  i /  v.  l RENDIMENTO VOLUMÉTRICO (^) É a relação entre as massas de ar efetivamente aspirada e a teórica.

Desenhe dois possíveis diagramas PV para um sistema inicialmente. a) 2,5Atm e 30L que é levada a 4,5 Atm e 15L b) Calcule qual do dois processos precisa da mais trabalho aplicada ao gás.

Interpretação das diferenças entre o ciclo teórico e o ciclo real: Podemos observar, pela comparação das duas figuras, que uma série de diferenças são evidentes: As linhas de contorno dos diagramas indicam que no ciclo real, o ápice da curva da combustão é mais baixo; os cantos o da figura assumem formas arredondadas e a área da figura obtida é comparativamente menor, o que indica o desenvolvimento de um trabalho menor no interior do cilindro. Portanto, a obtenção pratica de um ciclo com os contornos da primeira figura (ciclo teórico), é impossível. Diversos fatores influem neste sentido, como veremos a seguir:

(Acompanhando a numeração das curvas obtidas no diagrama do ciclo real) (1 – 1’) – o ar não pode ser admitido instantaneamente para o interior do cilindro iniciado a compressão. ( corresponde ao período de deslocamento ascendente do êmbolo necessário para fechar completamente as janelas de admissão)

(2’ -3’) – A combustão nunca é completa, nem se processa à pressão constante, por isso a pressão máxima de combustão (Pz), é menor que a teórica. A energia liberada é portanto menor e o trabalho representado pela área do diagrama, é consequentemente menor. (S’ < S)

(3’ – 4’) - A curva de expansão é mais baixa, o que significa valores mais baixos de pressão e termina antes do êmbolo atingir o PMI para que haja tempo do mecanismo de abertura da válvula de escape atuar.

Para o inicio de um novo ciclo, devemos considerar que na fase representada pela linha 1 – 1’, ainda há gases remanescentes da combustão anterior e ainda não completamente expelidos durante a exaustão. Deste breve momento a entrada do ar fresco que está sendo admitido para o interior do cilindro, auxilia também na expulsão destes gases – é a chamada Lavagem.

Considerando que ainda assim, a exaustão não é completa, um pequeno volume residual de gases ainda permanece no interior do cilindro e acaba por fazer parte da mistura que será comprimida e queimada no próximo ciclo presença indesejável deste resíduo de gases, afeta a qualidade da combustão diminuindo também a eficiência do ciclo termodimânico real.

Por definição, 1 HP é a potência necessária para elevar a altura de um pé, em um segundo, uma carga de 550 libras e 1 CV é a potência necessária para elevar a altura de um metro, em um segundo, uma carga de 75 quilogramas. Ou seja: 1 HP = 550 lb-ft/seg e 1 CV = 75 kgm/seg. Se a unidade de tempo utilizada for o minuto, multiplicamos 550 x 60 e temos 1 HP = 33.000 lb-ft/min e 1 CV = 75 x 60 = 4.500 kgm/min.

Para medir a potência do motor, utiliza-se o DINAMÔMETRO. 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. Este dispositivo é conhecido como FREIO DE PRONY