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Introducao_as_Maquinas_Termicas_Motores_de_Combustao_Interna

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os carros turbinados tivessem maior potência, eles consumiam 
muito devido a isto. 
Os motores turboalimentados tiveram sua fixação no mercado nos anos 80, devido a 
utilização em motores a diesel para caminhões, onde mostraram-se mais eficientes, 
aumentando a potência, diminuindo o consumo e a emissão de gases poluentes. A partir 
daí, aumentou-se cada vez mais a utilização do turboalimentador em motores a diesel, tanto 
que hoje no ano 2000, praticamente 100% dos caminhões comercializados no Brasil são 
turbinados de fábrica. 
 
O Turboalimentador 
 
 
 
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 Turboalimentador é uma máquina simples, nada além de um compressor que é 
acionado pela energia dos gases de combustão que saem do motor. De toda a energia 
fornecida pelo combustível no processo de combustão de um motor, aproximadamente 1/3 
(um terço) é transferido para o sistema de refrigeração, 1/3 (um terço) é utilizado como 
energia mecânica acionando o virabrequim e 1/3 (um terço) é lançado pelo escapamento ao 
ambiente como forma de calor. É este último 1/3 da energia que podemos utilizar para 
acionar a turbina, e sobrealimentar o motor através de um compressor, para aumentar a 
potência deste. A Figura 115 e a Figura 116 mostram, em corte, um turboalimentador e a 
Figura 117 mostra um motor turboalimentado de um carro de competição. Neste capítulo 
analisaremos as formas de aumentar a potência de um motor, o funcionamento de um 
turboalimentador, o consumo, a durabilidade e a manutenção de um motor turboalimentado. 
 
 
Figura 115: Turboalimentador em corte 
 
 
 
 
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Figura 116: Turboalimentador em corte 
 
 
 
Figura 117: Motor turboalimentado 
 
Aumentando a potência do motor 
Para um motor de combustão interna, a equação abaixo mostra as variáveis que 
determinam sua potência: 
S
NVHP dvtm
..2
.....
λ
ρηηη
⋅
= 
 
onde: ηm – Eficiência mecânica; 
 
 
150 
 ηt – Eficiência térmica; 
 ηv – Eficiência volumétrica; 
 ρ - Densidade do ar no coletor de admissão; 
 H – Poder calorífico do combustível; 
 Vd – Deslocamento (cilindrada); 
 N – Número de rotações por unidade de tempo; 
 λ - Razão ar-combustível relativa; 
 S – Valor estequiométrico. 
 
A razão de analisarmos essa fórmula é para verificarmos onde realmente podemos 
alterar o motor para obtermos uma maior potência. Vamos analisar algumas variáveis e 
decidirmos se é viável alterá-la ou não: 
• A melhoria da eficiência mecânica ηm (redução de atrito) não aumentaria 
muito a potência do motor; 
• Nos motores de hoje, a eficiência volumétrica ηv já é das melhores (em torno 
de 80 a 90%), sendo assim, não conseguiríamos um grande aumento da potência com o 
melhoramento desta; 
• O poder calorífico do combustível (H), uma vez que nos interessa a análise 
de um modelo convencional, não pode ser alterado, pois compramos o combustível nos 
postos, e esse tem seu valor fixo determinado por lei; 
• A cilindrada (Vd) pode ser alterada aumentando o diâmetro dos cilindros ou 
ainda, aumentando o curso do pistão, porém não é essa a nossa intenção, e sim, aumentar a 
potência do motor sem aumentar a cilindrada deste; 
• O número de rotações por unidade de tempo (N) é limitado, pois um motor 
projetado para trabalhar a 6000 RPM (rotação máxima), e passar a trabalhar com 7500 
RPM, por exemplo, aumentará drasticamente as cargas inerciais do motor, ampliando em 
grande proporção as chances de quebra deste. Com isso, concluímos que o aumento de N 
não é viável para aumentarmos a potência de um motor; 
• Podemos ainda aumentar a densidade de ar no coletor de admissão (ρ) que 
teremos um aumento da potência do motor. Este último, ao nosso ver, é a opção mais 
viável, pois consegue-se grandes aumentos da potência para um mesmo motor, apenas 
utilizando um equipamento que faça essa função de aumentar a densidade do ar. Dentre os 
equipamentos existentes hoje, como compressores centrífugos, compressores de parafusos 
(blowers), compressores de pistões, etc, estudaremos os turboalimentadores, pois 
compreendemos que esse é o mais viável levando em conta seu custo/benefício. 
 
Funcionamento do Turboalimentador 
O turboalimentador, também chamado de turbomáquina, é uma máquina térmica 
que tem a função de pressurizar o ar no coletor de admissão. “As turbomáquinas são 
máquinas rotodinâmicas nas quais o fluído de trabalho se desloca continuamente em um 
 
 
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sistema rotativo de pás (rotor), fornecendo ou absorvendo a energia, deste rotor, conforme 
seja turbina ou compressor respectivamente.” (FLORES, 198-, p. 108). 
O turboalimentador é composto por dois rotores e um eixo que os liga. Um dos 
rotores é a turbina, que tem a função de aproveitar a energia cinética dos gases de 
combustão que saem do motor e transformá-la em energia mecânica. O segundo rotor é o 
compressor que utiliza a energia mecânica cedida pela turbina para pressurizar o ar externo 
vindo do filtro de ar. Ao pressurizar o ar, aumenta-se a sua densidade (as moléculas de ar 
ficam mais “juntas”), com isso aumenta-se o número de moléculas para um mesmo volume. 
Para ocorrer uma combustão ideal, deve-se aumentar a quantidade de combustível na 
mesma proporção que é aumentada a densidade do ar. Então, aumentando a quantidade da 
mistura (ar + combustível) nas câmaras de combustão, aumenta-se a potência do motor. 
 
O turbo se baseia num eixo com dois rotores. Um deles (a turbina) é 
impulsionada pelos gases de escapamento, fazendo girar o outro rotor (o 
compressor), que admite o ar externo e o força para dentro dos cilindros. O 
motor ganha então condições de produzir potência bem maior, na proporção das 
dimensões da turbina e da pressão utilizada. (SAMAHÁ, 2000, p. 01) 
 
Com a introdução do turboalimentador, um aumento de potência pode ser obtido, 
com a mesma cilindrada e rotação, através do aumento da quantidade de mistura. 
A energia dos gases de escape, que seriam perdidos para a atmosfera, é utilizada 
para comprimir o ar a ser enviado ao motor, possibilitando o aumento da mistura. 
(TURBOMAC, 2000, p. 01). 
 
A Figura 118 ilustra de forma simplifica o funcionamento de um turboalimentador 
em um motor de combustão interna, e a Figura 119 mostra de forma esquemática um 
turboalimentador em funcionamento. 
 
 
 
 
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Figura 118: Funcionamento de um turboalimentador 
 
 
Figura 119: Turboalimentador em funcionamento 
 
 
Consumo de um motor turboalimentado 
Como já sabemos, um turboalimentador tem a finalidade de aumentar a potência de 
um motor, porém em relação ao consumo, há uma grande discussão sobre os motores 
turboalimentados. Para avaliarmos o consumo de um motor turboalimentado, devemos 
analisar duas constantes: a potência e a cilindrada. 
Comparando dois motores, um aspirado e outro turboalimentado e ambos tiverem a 
mesma potência, mas cilindradas diferentes (o motor turbinado terá cilindrada menor), o 
motor turboalimentado terá um consumo de 5 a 10% menor. Por exemplo se compararmos 
um automóvel Gol GLS 2.0 MI, com motor de 1984 cm³, potência final de 111CV, a 
5250RPM, consumo de 12,49km/l a uma velocidade de 100km/h, conforme a Revista 
Quatro Rodas de 12/1997 e um automóvel Gol 1.0 16V Turbo, com motor de 999 cm³ 
turboalimentado, aumento de pressão de 1,4kgf/cm², potência final de 112CV, a 5500RPM, 
consumo de 13,36km/l a uma velocidade de 100km/h, conforme Revista Quatro Rodas de 
06/2000, veremos que a potência dos dois motores é praticamente a mesma (diferença 
menor que 1%), porém o consumo do motor turboalimentado é menor na ordem de 6% em 
relação ao motor aspirado. 
Porém se compararmos dois motores de mesma cilindrada, um turboalimentado e 
outro aspirado, veremos que o motor turbinado terá um consumo maior (em torno de 20 a 
30%), mas em contrapartida, terá um aumento de potência