Aula - MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA 10-convertido

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MOTORES A COMBUSTÃO 
INTERNA
Análise dos Ciclos 
Termodinâmicos
Ciclos-padrão a ar
• Estudos dos ciclos reais são de grande 
complexidade → O fluido ativo varia sua 
composição durante os processos.
• Complexidade dos próprios processos.
• A modelagem em ciclos padrão com hipóteses 
simplificadoras → permitem análises 
qualitativas , e até quantitativas e permitem 
aplicações dos conceitos termodinâmicos
Sistemas de potencia a gás
Motores de combustão interna
• Turbinas
• Motores a combustão a combustão interna 
alternativos os processos ocorrem dentro 
do arranjo cilindro-pistão com movimento 
alternativo.
Dois tipos de motores a combustão interna:
• Ignição por centelha
• Ignição por compressão
MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA
Ciclos padrão a ar - hipóteses
• O fluido ativo é ar
• Os calores específicos são considerados 
constantes e a temperatura ambiente
• Não há admissão nem escape ( não há 
necessidade de se trocar os gases queimados 
por nova mistura → permite a utilização da 1°
lei da termodinâmica para volume de controle.
• Os processos de compressão e expansão são 
isentrópicos → adiabáticos+ reversíveis.
Ciclos padrão a ar - hipóteses
• A combustão é substituída por uma fonte 
externa de calor ao fluido ativo → este 
fornecimento de calor pode ser isocórico, 
isobárico ou uma combinação de ambos.
• Para voltar às condições iniciais, o calor será 
retirado por uma fonte fria em um processo 
isocórico
• Todos os processos são considerados reversíveis
Ciclos padrão a ar 
Estaremos analisando três ciclos que aderem ao
ciclo padrão ar idealizado:
-Ciclo Otto – padrão a ar do ciclo do motor de 
ignição por faísca a 4 tempos.
-Ciclo Diesel – padrão a ar do ciclo do motor de 
ignição espontânea.
-Ciclo Dual , ou de Sabathè
Estes ciclos diferem entre si somente pelo modo
que se dá o processo de adição de calor que
substitui a combustão no ciclo real.
Ciclo Otto - Diagramas p-V e T-S 
Os eixos das abscissas – Propriedades Termodinâmicas
extensivas – volume, entropia → propriedades que dependem
da massa do fluido ativo, portanto do tamanho do motor.
Ciclo Otto - Diagramas p-V e T-S 
• As propriedades termodinâmicas extensivas quando
divididas pela massa do sistema → propriedades
específicas → se transformam em propriedades
intensivas.
Ex: Volume específico 𝑣 =
𝑉
𝑚
,
Entropia específica 𝑠 =
𝑆
𝑚
.
• Propriedades Termodinâmicas intensivas – Não 
dependem da quantidade de matéria no sistema. Ex.: 
pressão, temperatura.
Ciclo Otto - Diagramas p-v e T-s
Ciclo Otto - Diagramas p-v e T-s
1-2 - É um processo de compressão isoentrópica
do ar conforme o pistão se move do ponto morto
inferior para o ponto morto superior.
Área (P-v) 1-2- 𝑉2 −𝑉1 = 𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟 ( negativo)
Área ( T-s) 1-2 = nula → não haverá calor trocado
(adiabático)
Ciclo Otto - Diagramas p-v e T-s
2-3 –É uma transferência de calor a volume
constante , isocórico para o ar a partir de uma
fonte externa enquanto o pistão está no ponto
morto superior, simula o calor liberado pela
combustão.
Área ( T-s ) 2-3-𝑠4-𝑠1= 𝑄2−3 calor fornecido ao
sistema (positivo).
Ciclo Otto - Diagramas p-v e T-s
3-4- É uma expansão isentrópica ( curso de 
potencia) 
Área ( P-v) 3-4-𝑣1-𝑣2= 𝑊𝑒𝑥𝑝 ( positivo) 
Ciclo Otto - Diagramas p-v e T-s
4-1 – Completa o ciclo através de um processo a
volume constante no qual o calor rejeitado pelo
ar conforme o pistão está no ponto morto
inferior. Simula o calor rejeitado nos gases ao
“abrir a válvula de escape”, imaginando-se uma
queda brusca de pressão.
Área ( T-s) 4-1-𝑠1-𝑠4 = 𝑄4−1 calor rejeitado
Ciclo Otto - Diagramas p-v e T-s
O trabalho líquido do ciclo pode ser expresso
por:
𝑊𝑐 = 𝑊𝑒𝑥𝑝 −𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟 = 𝑄2−3 − 𝑄4−1
“Lei de Kelvin-Planck para motores térmicos = É
impossível construir um motor térmico cíclico
que transforme em trabalho todo o calor
recebido de uma fonte quente”
A eficiência térmica 
𝜂𝑡 = 1 −
𝑄4−1
𝑄2−3
Ciclo Otto - Eficiência Térmica 
A eficiência térmica do ciclo Otto ↑ com o ↑taxa 
de compressão 
𝑝2
𝑝1
= 𝑟
𝜂𝑡 = 1 −
1
𝑟𝑘−1
onde 𝑘 =
𝐶𝑝
𝐶𝑣
Ciclo Otto - Eficiência Térmica 
Ciclo Otto - Eficiência Térmica 
- O aumento da taxa de compressão é interessante
somente até um determinado valor onde o aumento
de r resulta em variações desprezíveis no 𝜂.
- Em motores a combustível a taxa máxima é função da
resistência do combustível a auto ignição;
-Taxas excessivas para um determinado combustível
pode ocasionar um fenômeno denominado detonação
= “ batidas de pino”
Ciclo Otto 
Em virtude das limitações de desempenho
como autoignição, e problemas ambientais → as
taxas de compressão dos motores a ignição por
centelha com gasolina sem chumbo estão entre
9,5 a 11,5.
Pressão média do Ciclo 𝑃𝑚𝑐
Por definição a pressão média do ciclo é uma pressão
que, se fosse aplicada na cabeça do pistão , ao longo
de um curso , realizaria o mesmo trabalho do ciclo.
𝑉2−𝑉1 = 𝑉𝑑𝑢 (cilindrada unitária)
𝑃𝑚𝑐 =
𝑊𝑐
𝑉𝑑𝑢
( propriedade intensiva)
Pressão média do Ciclo 𝑃𝑚𝑐
Potencia do ciclo 𝑁𝑐
𝑁𝑐 = 𝑊𝑐
𝑛
𝑥
Onde x = 1 → motores 2T
x = 2 → motores 4T
n = rotação do eixo
𝑁𝑐 =
𝑃𝑚𝑐.𝑉𝑑. 𝑛
𝑥
Fração residual de gases f
No final do processo de escape, mas dentro do
cilindro , permanece uma certa massa de gases que
fará parte da massa total da mistura no próximo
ciclo.
𝑓 =
𝑚𝑟𝑒𝑠
𝑚𝑡𝑜𝑡
=
𝑚𝑟𝑒𝑠
𝑚𝑎𝑟 +𝑚𝑐𝑜𝑚𝑏 +𝑚𝑟𝑒𝑠
* No PMI
Ciclo Diesel – Padrão a ar do ciclo de 
ignição espontânea 
O ciclo de ar padrão Diesel é um ciclo que
considera que a adição de calor ocorre durante
um processo a pressão constante, que se inicia
com o pistão no ponto morto superior.
Ciclo Diesel – Padrão a ar do ciclo de 
ignição espontânea 
Ciclo Diesel – Padrão a ar do ciclo de 
ignição espontânea 
Área(P-V)– 1-2-3-4 = 𝑊𝑐 , trabalho do ciclo
Área(T-S)–1-2-3-4 = 𝑄𝑢 = 𝑄2−3 − 𝑄4−1 = 𝑊𝑐
Eficiência Térmica Ciclo Diesel
𝜂𝑡 = 1 −
1
𝑟𝑣
𝑘−1
.
𝑇3
𝑇2
𝑘
− 1
𝑘.
𝑇3
𝑇2
− 1
*Para uma mesma taxa de compressão , a eficiência
térmica do Ciclo Otto é sempre ↑do que o Ciclo Diesel →
combustão a volume constante ↑ eficiente que
combustão a pressão constante
Ciclo Diesel – Padrão a ar do ciclo de 
ignição espontânea 
0 ciclo Diesel padrão ar sempre corresponderá a uma 
taxa de compressão mais elevada que a dos ciclos Otto.
Comparação dos ciclos – Otto /Diesel
Fixar algumas características → Fazer comparação do
desempenho/eficiência dos ciclos→ conclusões sobre a
conveniência da utilização de um ou de outro.
Comparação geométrica pelos diagramas P-V
e T-S → Familiarização dos processos, ciclos , áreas que
representam trabalho e calor
Comparação dos ciclos – Otto /Diesel
Condições pré fixadas para comparação:
1- Mesma taxa de compressão 𝑟𝑣 e mesmo calor fornecido 𝑄1
Sobreposição no P-V o ciclo Diesel / T-S
Comparação dos ciclos – Otto /Diesel
- No ciclo Diesel de 2’ traça-se a isobárica até 3.’ 
- No diagrama P-V o ponto 3’ pode estar a esquerda 
ou a direita da linha 3-4.
- Verificando no T-S, a isobárica 2’3’ tem uma menor 
inclinação que a isocórica 2-3 
- Para o mesmo Q fornecido a área A23B = A2’3’b, 
portanto o ponto 3’ deverá estar a direita de 3-4 → 
área C3’BD compense a área 23C
- Portanto no diagrama P-V , na isocórica os pontos 
estarão na ordem 4’-4-1.
Comparação dos ciclos – Otto /Diesel
Conclusão:
Verificando a área 1’4’D ˃ A14B = o ciclo Otto 
teria uma maior eficiência energética , pois para 
o mesmo 𝑄1 (calor fornecido) tem um menor 
valor de 𝑄2 ( calor cedido).
Comparação dos ciclos – Otto /Diesel
2- Mesma pressão máxima e mesmo calor fornecido 𝑄1
Comparação dos ciclos – Otto /Diesel
- Novamente para posicionarmos o ponto 3’ 
traçamos pelo ponto 3 uma isobárica (com 
menor inclinação que a isocórica.
- A área A23C = A2’3’B → a área 22’3’D = área 
BD3C → pela hipótese que 𝑄1 seja o mesmo.
- Na isocórica os pontos estarão na ordem 14’4
Comparação dos ciclos – Otto/Diesel
Conclusão:
A área A1’4’B ˂ A14C = O ciclo Diesel teria uma 
maior eficiência energética pois para o mesmo 
calor 𝑄1( calor fornecido ) teremos um menor 
𝑄2 ( calor rejeitado) . 
Diagramas para misturas combustível-ar
- O afastamento dos resultados numéricos obtidos
com os ciclos-padrão a ar X ciclos reais =
idealização dos processos cíclicos + considerar o
fluido ativo como ar e este como gás ideal.
- Uma melhor aproximação é conseguida
considerando a presença do combustível + gases
residuais na nova mistura+ o estado de dissociação
nas reações de combustão em equilíbrio químico+ a
variação dos calores específicos com a temperatura.
Diagramas para misturas combustível-ar
- Ao se considerar estes inúmeros fatores → o cálculo
analítico pelas leis da termodinâmica muito
complexo = construção de diagramas + rotinas
computacionais .
- Rotinas computacionais permitem a determinação
das propriedades termodinâmicas das misturas
combustível-ar + propriedades dos produtos de
combustão.
Diagramas para misturas combustível-ar
- O fluido ativo = mistura de ar + combustível + gases
residuais + umidade.
- O tipo de combustível influi nas propriedades
termodinâmicas da mistura.
- Rotinas computacionais foram desenvolvidas para
obtenção das propriedades termodinâmicas dos
gases que compõe o fluido ativo em levantamentos
experimentais.
Diagramas para misturas combustível-ar
- Para temperaturas ↓ 1000 K a dissociação nos
produtos de combustão é desprezível → quantificação
dos componentes dos gases queimados + carga fresca é
feita de forma simplificada.
- Para temperatura ↑ 1000 K ocorre considerável
dissociação química nos produtos da combustão
- A ocorrência da dissociação química tem dois aspectos
importantes:
. Redução da massa molecular média
. Aumento do calor específico médio dos gases
queimados.
- Assim seria imprecisa a determinação da temperatura
de gases de oxidação , usando a forma simplificada.
Diagramas para misturas combustível-ar
- Se a hipótese de equilíbrio químico local for
considerada, a quantificação dos componentes
químicos quando há dissociação = resolução de um
sistema de equações não lineares
- Estas equações representam as constantes de
equilíbrio para cada reação entre os produtos da
combustão.
- Resolução = algoritmos de resolução robusta+
Tempo de processamento → convergência.
Diagramas para misturas combustível-ar
- Uma forma simplificada para a determinação das
propriedades termodinâmicas dos produtos de
combustão de hidrocarbonetos + oxigênio foi
desenvolvida por MARTIN,M.K.;HEYWOOD,J.B –
Combustion Science and Technology, Vol
15,1977,pp 1-10.
Diagramas para misturas combustível-ar
Equação química da combustão:
𝐶𝐻𝑦𝑂𝑧𝑁𝑤 +
1
𝜑
1 +
𝑦
4
−
𝑧
2
𝑂2 + 𝜓𝑁2 → 𝑛
′
𝑐𝑜2𝐶𝑂2 +
𝑛′𝐻2𝑂𝐻2O+ 𝑛
′
𝑐𝑜𝐶O+ 𝑛
′
𝐻2𝐻2+ 𝑛
′
𝑜2𝑂2 +𝑛
′
𝑁2𝑁2
𝜑 =
𝑟𝑎𝑧ã𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡í𝑣𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑟𝑎𝑧ã𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡í𝑣𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
𝜓= relação entre as frações molares do
nitrogênio e do oxigênio na atmosfera
( valor típico = 3,76 )
Estequeometria do motor a 
combustão interna
Todo combustível queima e reage com o ar em uma
determinada proporção e para qualquer tipo de volume. Esta
taxa não deve, apesar de parecida, ser confundida com a taxa de
compressão. A razão estequiométrica de um motor a gasolina
com 22% de etanol fica em torno de 13,3:1, ou seja, em
qualquer cilindrada ou volume a razão será sempre de 13,3
partes de ar para 1 parte de gasolina. Nos motores com
diferentes combustíveis esta razão muda. Nos motores a
álcool(etanol) esta taxa fica em torno de 9,0:1 resultante do tipo
e característica do combustível mais ou menos calorífico,
justificando um consumo maior nesses tipos de motores. O
diesel tem uma taxa com apenas 15,2:1 o que torna esses tipos
de motores mais econômicos. O gás fica em torno de 15,4:1 e a
gasolina pura em torno de 14,7:1.
Diagramas para misturas combustível-ar
Razão entre os calores específicos em função da temperatura 
Diagramas para misturas combustível-ar
Razão entre calores específicos em função da temperatura (
condição e estequiometria ).
Diagramas para misturas combustível-ar
Efeito da dissociação química dos produtos de combustão de 
iso-octano a 30 bar.
Solução dos ciclos Otto por meio de rotinas 
computacionais para misturas ar+combustível
Processo de compressão 1-2- O processo de compressão é
isentrópico por hipótese .
No diagrama P-V a curva 𝑝. 𝑉𝑘= cte , utilizando valores de k
calculados para cada temperatura e razão de equivalência 𝜑 ao
longo do curso de compressão.
Ciclo padrão-ar Otto 1-2
Solução dos ciclos Otto por meio de rotinas 
computacionais para misturas ar+combustível
-Comparação entre a curva de pressão , no tempo de 
compressão, para um ciclo padrão x ciclo ar iso-octano
Há uma redução da pressão ao longo de todo curso de 
compressão da mistura ar+combustível +- 2bar no PMS.
Solução dos ciclos Otto por meio de rotinas 
computacionais para misturas ar+combustível
Processo de adição de calor 2-3 – o diagrama abaixo apresenta a 
subida de pressão para os casos comparados, supondo uma adição 
de calor de 2.000 kj/kg de mistura.
Nota-se uma elevação maior de pressão no ciclo padrão ar com 
propriedades constantes do que no ciclo ar+combustível
Solução dos ciclos Otto por meio de rotinas 
computacionais para misturas ar+combustível
Processo de expansão 3-4 -Similarmente ao processo
de compressão , admitindo processo isoentrópico , é
obtida uma curva P-V a partir da equação 𝑝. 𝑉𝑘 =
𝑐𝑡𝑒 .
Solução dos ciclos Otto por meio de rotinas 
computacionais para misturas ar+combustível
Processo de expansão 3-4 A figura anterior mostra a 
evolução de pressão no tempo de expansão para os 
casos comparados. 
A pressão de expansão no ciclo padrão ar é maior que a 
pressão do ciclo ar+combustível com as propriedades 
variáveis em grande parte do curso → maior trabalho 
positivo .
Solução dos ciclos Otto por meio de rotinas 
computacionais para misturas ar+combustível
Processo de escape 4-1 – A figura adiante mostra o
fechamento dos ciclos pela queda de pressão a volume
constante. O ciclo ar+combustível com propriedades
variáveis apresenta menor área delimitada no P-V ,
numericamente igual ao trabalho liquido ar padrão
propriedades constantes → O cálculo dos processos
termodinâmicos com FA ( fluido ativo) formado
ar+combustível + propriedades variáveis + dissociação
química = resultados + próximos aos valores reais
Solução dos ciclos Otto por meio de rotinas 
computacionais para misturas ar+combustível
Processo de escape 4-1 – A figura a seguir identifica a
diferença de trabalho realizado .
Solução do ciclo Diesel e ciclo Misto
O mesmo procedimento é semelhante para ser
empregado nos ciclos Diesel e Misto.
- A combustão é considerada a pressão constante
no ciclo Diesel
- A adição de calor e realizada parcialmente a
volume constante e parcialmente a pressão
constante , no ciclo Misto.
- Em ambos os casos basta definir quais serão as
durações em ângulo de virabrequim, das etapas
de adição de calor.
Comparação dos ciclos reais x teóricos
Mesmo com a melhoria dos diagramas para
misturas e produtos de combustão →
apresentam afastamento dos valores reais.
+ devido aos padrões dos processos ideais que
do comportamentos do FA ( boa aproximação do
ciclo ideal)
Comparação dos ciclos reais x teóricos
→ A figura apresenta a
comparação do ciclo Otto
padrão ar e o ciclo de ignição
por faísca.
Admissão e Escape
-A área compreendida entre os dois corresponde a
um trabalho negativo utilizado para troca do fluido.
É o trabalho de “bombeamento” é englobado no
trabalho perdido pelos atritos.
-Em motores com controles de carga via restrição
de fluxo ( borboletas, dumpers) essa área será
tanto maior quanto mais fechada estiver a
borboleta.
- Se os dutos de admissão e escape forem bem
dimensionados o motor a plena aceleração deveria
apresentar essa área praticamente desprezível.
Perdas de Calor-No ciclo teórico, ao processos de compressão e
expansão são considerados isentrópicos,
enquanto no ciclo real as perdas são sensíveis.
- Na compressão esta diferença não é tão
grande, mas na expansão quando o gradiente de
temperatura entre o cilindro e o meio é muito
grande há grande troca de calor → afastamento
ciclo padrão
Perda por tempo finito de combustão
- No ciclo teórico a combustão é considerada
instantânea, processo isocórico.
- Na prática a combustão leva um tempo não desprezível
em relação ao à velocidade do pistão.
- Por esta razão a centelha deve ser dada antes do PMS,
e a expansão se inicia antes da combustão alcançar a
máxima pressão possível.
- O instante ideal de ignição é aquele em que o balanço
do trabalho negativo na compressão e o trabalho
positivo na expansão seja o máximo = o avanço da
ignição para o maior torque na condição de operação.
Perdas pelo tempo finito de abertura da válvula de 
escape
- No ciclo teórico o escape foi substituído por uma expansão
isocórica, na qual cedia calor para um reservatório frio.
- No ciclo real, o tempo de abertura na válvula de escape, o
tempo para o processo de saída dos gases sob pressão é finito
→ abrir válvula com antecedência.
- Quanto mais adiantada a abertura da válvula em relação ao
PMI mais se perde área na parte superior mas menos área será
perdida na área inferior. O instante de abertura da válvula =
otimizar a área nessa região.
- É o resultado do balanço entre o trabalho negativo no final do
curso de expansão e o trabalho necessário para expulsar os
gases queimados no tempo de escapamento
- Estima-se pelos diagramas que estas perdas podem ser
distribuídas 60% devido as perdas de calor, 30% ao tempo finito
de combustão , e 10% devidos a abertura da válvula de escape
Propriedades e curvas características 
dos motores
Momento de força , conjugado no eixo 
ou torque (T)
Com o motor em funcionamento , tem-
se um momento torçor médio positivo = 
Torque.
Para se medir o torque é necessário 
impor ao eixo um momento externo 
resistente de mesmo valor , isto é feito 
por um dinamômetro. ( Freio Prony, 
hidráulicos, elétricos )
Propriedades e curvas características 
dos motores
Potencia efetiva ( 𝑵𝒆)
É a potencia medida no eixo do motor
𝑁𝑒 =
𝑇.𝑛
716,2
, (rpm,cv, Nm)
Propriedades e curvas características 
dos motores
Potencia Indicada (𝑵𝒊)
É a potencia desenvolvida no ciclo termodinâmico 
do fluido ativo.
𝑁𝑖 = 𝑊𝑖 .
𝑛
𝑥
. 𝑧
n= rotação do motor 
X= 1,2 para 2T, 4T , respectivamente
Z= número de cilindros do motor.
Relação entre as potencias
𝑄 = 𝑚𝑐. 𝑝𝑐𝑖
𝑄 = Calor fornecido pela combustão por unidade de tempo ( Kcal/h, 
kW...etc.)
𝑚𝑐= consumo , fluxo ou vazão em massa ( kg/h..etc.)
pci= poder calorifico inferior do combustível ( kcal/kg..etc.)
TAI = temperatura de autoignição do combustível
Relação entre as potencias
Eficiência Térmica 
𝜂𝑡 =
𝑁𝑖
ሶ𝑄
Eficiência global ou térmica efetiva 
𝜂𝑔 =
𝑁𝑒
ሶ𝑄
Eficiência mecânica
𝜂𝑚 =
𝑁𝑒
𝑁𝑖
Combustíveis
- A grande maioria dos motores a combustão
interna utiliza combustíveis derivados de
petróleo.
- Alguns países utilizam a adição de
biocombustíveis ( álcool , biodiesel ) ou o
utilizam na forma pura.
- O processo mais comum de obtenção é a
destilação atmosférica e a vácuo.
Combustíveis - Destilação Atmosférica
Na destilação atmosférica são separadas várias frações:
Gás Combustível
Gás Liquefeito
Nafta : corte entre 30 a 250 °C , hidrocarbonetos de 4 a 
12 átomos de carbono.
Querosene: Hidrocarbonetos de compostos parafínicos 
destilam ente 150 a 300 °C .
Diesel : hidrocarbonetos destilam entre 200 a 380 °C , 
separados em diesel leve e pesado ( alto teor de enxofre) 
Os resíduos de fundo de torre possui frações mais
pesadas , que se destilariam a temperaturas mais
elevadas → formação de coque nas tubulações → aquece
até o limite da temperatura e destila a vácuo.
Combustíveis – Destilação a Vácuo
A destilação a vácuo é projetada para produção de 
lubrificantes e gasóleos utilizados como combustíveis 
em outras unidades.
Produzem 4 famílias de óleos:
Spindle- baixa e média viscosidade
Neutros- ampla faixa de viscosidades
Bright Stock- viscosidades médias
Cilindro - alta viscosidade.
O resíduo de destilação a vácuo , frações altíssimo
peso molecular → fabricação de asfalto ,
combustíveis para caldeiras.
Combustíveis – Craqueamento catalítico 
fluido
Contato dos gasóleos com um catalizador + 750°C = 
quebrando aleatoriamente em moléculas menores.
O craqueamento produz:
GLP – a maior parte do GLP em uma refinaria é obtido 
pelo processo de craqueamento
Nafta – destilação entre 30 e 220°C , produção de 
gasolina.
Óleo leve de reciclo 
Óleo decantado – Utilizado como diluente para a 
produção de óleos combustíveis e asfalto.
Combustíveis - Gasolina
-Misturas de diversas naftas obtidas do
processamento do petróleo, balanceadas para
um desempenho satisfatório em várias
condições operacionais.
- As especificações representam um
compromisso qualidade x desempenho x meio
ambiente .
- Quanto mais rígidas as especificações + difícil e
$ obter uma mistura que atenda as exigências.
Combustíveis - Gasolina
No Brasil as gasolinas são classificadas como:
- Gasolina A – isenta de álcool etílico anidro, sendo sua 
comercialização restrita entre o refinador e o 
distribuidor.
- Gasolina C – com adição de 22% (volume) de alcool
etílico anidro , podendo ter o teor seu teor variando 
entre 18 a 25 % em função da safra . Comercializada 
nos postos de combustível.
As propriedades que mais influenciam no desempenho
do veículo são octanagem e volatilidade.
Combustíveis - Gasolina
Octanagem ou Nro de Octano: E a grandeza que representa a
resistência da mistura do combustível +ar à autoignição
responsável pela detonação
Combustíveis - Gasolina
- A detonação é um fenômeno relacionado com
a combustão espontânea, não desejada.
- Os hidrocarbonetos que possuem alta
temperatura de autoignição resistem mais a
autodetonação.
Combustíveis - Gasolina
Nos motores que os fatores que influenciam a 
detonação estão relacionados à temperatura e 
pressão:
- Temperatura da mistura na câmara: quanto menor
menos provável a detonação é influenciada pela taxa
de compressão, temperatura da mistura na admissão,
temperatura das paredes em função do arrefecimento
do motor.
Combustíveis - Gasolina
Nos motores que os fatores que influenciam a 
detonação estão relacionados à temperatura e 
pressão:
Pressão da mistura: quanto menor , menos provável a
detonação, é influenciada pela taxa de compressão,
pressão da mistura na câmara, que depende da
pressão do ambiente, da abertura da borboleta
aceleradora e da existência de sobre alimentação
Combustíveis - Gasolina
Nos motores que os fatores que influenciam a 
detonação estão relacionados à temperatura e 
pressão:
Avanço da faísca : quanto mais avançada , maior a
temperatura da câmara de combustão e mais
provável a detonação.
1 pto de octanagem equivale a 1° de avanço em
motor.
Combustíveis - Gasolina
Nos motores que os fatores que influenciam a 
detonação estão relacionados à temperatura e 
pressão:
Qualidade da mistura: quanto mais próxima da
estequiométrica, levemente rica, mais provável a
detonação.
Turbulências: quanto mais intensas , menos provável
a detonação pois reduzem o tempo de combustão e
homogeneízam a mistura e a temperatura da câmara .
O aumento da rotação favorece as turbulências.
Combustíveis - Gasolina
A volatilidade de um combustível é importante tanto para o 
manuseio seguro, quanto para o desempenho do motor. 
Combustíveis - Gasolina
Na destilação, o ponto T10, indica a quantidade de 
componentes leves da gasolina → garantem a partida 
a frio
O ponto T50 é um indicador do desempenho durante 
a fase de aquecimento do motor.
O ponto T90 indica a quantidade de componentes de 
pontos de ebulição elevados na gasolina→ 
relacionados diretamente a economia de combustível 
( componentes de maior densidade) e formação de 
depósitos.As frações mais pesadas tendem a aumentar a 
emissão de poluentes e causar a diluição do oleo
lubrificante.
Combustíveis - Gasolina
- Quando a mistura entra no cilindro o combustível não
vaporizado ou condensado nas partes mais frias do motor pode
adsorver no óleo da superfície do cilindro, diluindo o
lubrificante→ desgaste e o combustível no óleo → tende a
iniciar o processo de formação de borra.
- Para se evitar esse problema → especifica-se a temperatura
máxima de 90 % de evaporação do combustível.
- Para veículos carburados a volatilidade é mais crítica→ se o
combustível tiver menor volatilidade, a distribuição para os
cilindros pode ser inadequada e a vaporização total pode só
ocorrer durante o processo de combustão.→ mistura
desbalanceada → aumento de consumo.
- Se o combustível for excessivamente volátil, atingirá a
vaporização completa no coletor de admissão.
Combustíveis - Gasolina
Poder calorífico:PC, é a quantidade de calor liberada
por unidade de massa de um combustível quando
queimado completamente a uma dada temperatura
( 18 a 25°C ) , sendo os produtos de combustão
resfriados até a temperatura inicial da mistura de
combustível.
Tonalidade térmica de um combustível: TT, expressa
a quantidade de energia contida na unidade de
massa ou volume da mistura ar-combustível a uma
pressão e temperatura definidas. → é uma
propriedade da mistura ar-combustível.
Combustível – Óleo Diesel
- O consumo de óleo diesel no mundo não se restringe
somente ao uso veicular, uso agrícola, ferroviário , marítimo,
geração de energia, pequenas caldeiras.
- Para o uso veicular, as suas especificações variam de acordo
com as especificações de cada pais.
- Recebe a adição de +- 5,0 – 0,5 % de biodiesel ( ANP)
- Atendimento elevada demanda, esquemas de refino para
conversão de frações mais pesadas da destilação em
produtos nobres.
- Na composição final do diesel as correntes utilizadas são
balanceadas de modo a atender as especificações e normas,
assim suas propriedades variam em função dos teores dos
seus componentes.
Combustível – Óleo Diesel
Combustível – Óleo Diesel
Qualidade de ignição : cetanagem ou numero de 
cetano (NC) 
-Mede a qualidade de ignição do óleo diesel e tem 
influencia direta na partida do motor, no 
funcionamento sob carga e nas emissões.
-É a propriedade de um combustível que descreve 
como entrará em autoignição. 
Fisicamente, o numero de cetano é o tempo 
decorrido entre o início da injeção do combustível e o 
inicio da combustão, e é denominado “atraso de 
ignição” 
Combustível – Óleo Diesel
-Um atraso muito longo provoca acúmulo de
combustível já vaporizado e sem queimar na câmara,
que tende a se queimar de uma só vez provocando
uma subida brusca na pressão na câmara, um forte
ruído chamado batida diesel.
- Combustíveis com numero de cetano adequado (
motores pequenos necessitam maior numero de
cetano) apresentam melhor partida a frio, menor
erosão dos pistões, menor tendência a depósitos na
camara de combustão, menor tendência a pós ignição,
menor consumo e emissões mais controladas.
Combustível – Óleo Diesel
Combustível – Óleo Diesel
Após a injeção , ocorrem alguns fenômenos consecutivos e 
simultâneos até que o inicio da combustão ocorra:
- Aquecimento e vaporização das gotículas de diesel em contato 
com o ar em alta temperatura, fazendo com que o ar esfrie até 
que a combustão se inicie.
- Formação de uma mistura inflamável através da mistura dos 
vapores com o ar circundante.
- Após o início da combustão, com o aumento da turbulência 
gerada , os fenômenos de aumento da temperatura e pressão 
do meio facilitando mais a vaporização.
- Final da queima, em que permanecem pequenas goticulas que 
não queimaram , se aglomeram em flocos compostos na sua 
maioria de carbono, chamados de particulados após exaustão 
dos gases.
Combustível – Óleo Diesel
Massa específica: Relação entre a massa e o volume do
produto a uma temperatura específica , valores fora da
faixa especificada indica presença de contaminantes.
Viscosidade: Viscosidade alta, causam pouca
atomização e alta penetração do jato em função da
queda de pressão nos injetores pelo aumento da perda
de carga na bomba e linhas.
Com viscosidade baixa a queima se processa muito
perto do bico injetor, provocando distorção nos furos
dos bicos em decorrência das temperaturas elevadas
Combustível – Óleo Diesel
Lubricidade: A necessidade de reduzir as
emissões de Sox dos gases de escapamento
exigiu a redução drástica dos teores de enxofre .
Como consequência , houve uma significativa
redução de compostos que garantiam uma
propriedade de lubrificação → inserção de
aditivos
Combustível – Óleo Diesel
Combustão: Algumas características do óleo 
diesel são indicativas do seu desempenho. 
Ensaios de número de cetano , resíduo de 
carbono e cinzas avaliam este desempenho.