Motores de Combustão Interna

Eng. Nauberto R. Pinto

Colaboração: Camila R. de Lacerda

14/11/2014

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Combustão

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Quanto ao tipo de combustão, os motores podem ser:

• Combustão externa

Máquinas a vapor

• Combustão interna(*)

Rotativos

Wankel

Turbina a Gás

Alternativos (Pistão, biela, eixo manivela)

Ciclo Otto – ignição por centelha

Ciclo Diesel – ignição por compressão

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Figuras: Apostila Motores Combustão Interna UFPEL * Maquetes

Ciclo Otto (4 tempos)

4 http://rumoaossonhos.blogspot.com.br/2013/09/motores-4-tempos.html

Ciclo Diesel (4 tempos)

5 Fonte: http://maquinasemotoresnapescavso.blogspot.com.br/p/motor-do-ciclo-diesel.html

Petróleo

Refino

Combustíveis

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Processos de destilação

7 http://compreendendoquimica.blogspot.com.br/2013/06/estudando-para-o-enem-combustiveis.html

Petróleo e seus derivados

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Refinarias Petrobrás

Fonte: http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/principais-operacoes/refinarias/refinaria-presidente-bernardes-rpbc.htm 9

13 Refinarias Operando 4 Refinarias em Construção

Refinarias Petrobrás 1. Refinaria de Paulínea (Replan) – SP

2. Refinaria Landulpho Alves – BA

3. Refinaria Henrique Lage (Revap) – SP

4. Refinaria Duque de Caxias (Reduc) – RJ

5. Refinaria Alberto Pasqualini (Refap) – RS

6. Unidade de Industrialização do Xisto (SIX) - PR

7. Refinaria Gabreil Passos (Regap) – MG

8. Refinaria Lubnor – CE

9. Refinaria Capuava (Recap) – SP

10.Refinaria Isaac Sabbá (Reman) – AM

11.Refinaria Presidente Getúlio Vargas (Repar) – PR

12.Refinaria Presidente Bernardes (RPBC) - SP

13.Refinaria Potiguar Clara Camarão – RN

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Refinarias Petrobrás Maiores em capacidade de produção

• Refinaria de Paulínea (Replan) – SP Capacidade: 415.000 bbl/d (66.000 m³/dia)

• Refinaria Landulpho Alves – BA Capacidade: 323.000 bbl/d (51.352 m³/dia)

• Refinaria Henrique Lage (Revap) – SP Capacidade: 252.000 bbl/d (40.000 m³/dia)

• Refinaria Duque de Caxias (Reduc) – RJ Capacidade: 239.000 bbl/d (38.000 m³/dia)

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Refinarias Petrobrás em construção

• Refinaria Abreu e Lima – PE Previsão novembro de 2014

• Complexo Petroquímico do Rio de Janeiro – RJ Cerca de 75% de avanço físico nas obras em julho de 2014

• Refinaria Premium I – MA Fase de avaliação

• Refinaria Premium II – CE Fase de reavaliação técnica e econômica para adequação aos

parâmetros internacionais da indústria de petróleo e gás.

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Refinarias Privadas

• Dax Oil – BA Produtos: diluentes, óleo combustível.

• Refinaria de Manguinhos – RJ O decreto que desapropriou, em 2012, o terreno da Refinaria de

Manguinhos foi anulado.

• Grupo OGX

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Combustíveis para Motores

• Ciclo Otto Gasolina A

Gasolina C

Etanol Hidratado

Gás Natural Veicular (GNV)

Mistura Gasolina C + Etanol Hidratado (FLEX)

• Ciclo Diesel Óleo Diesel

Biodiesel

Óleo Diesel + Gás Natural Veicular (Sistema “Dual Fuel”)

Óleo Vegetal in natura

Etanol Aditivado

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Combustíveis: Gasolina Gasolina A Combustível produzido a partir de processos utilizados nas refinarias (sem álcool).

Gasolina C Combustível obtido da mistura de Gasolina A e etanol anidro combustível.

Em 28/10/1993 (Lei nº 8.723) -> 22% de etanol anidro combustível

Em 24/05/2002 (Lei nº 10.464) -> 25% de etanol anidro combustível

Em 24/09/2014 (Lei nº 13.033) -> 27,5% (aguardando parecer técnico)

Gasolina Comum Sem aditivos

Gasolina Aditivada Recebe aditivos detergentes-dispersantes (“keep clean”).

Gasolina Premium Possui maior octanagem, permitindo melhor aproveitamento do potencial do motor (Motores de alto desempenho).

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Combustíveis: Óleo Diesel

A - Combustível de uso rodoviário e não rodoviário, sem adição de biodiesel;

B – Óleo diesel A que contém biodiesel (B7)

A partir de 1º de novembro, o índice passou para 7% (Lei nº 13.033, da Presidência da República, de 24/09/2014)

Bx – Óleo diesel A que contém biodiesel na proporção (X%) quando autorizado o uso específico ou experimental;

Teor de Enxofre (Resolução ANP nº 50 de 23.12.2013)

S 10 - combustíveis com teor de enxofre, máximo, de 10 mg/kg

S 500 - combustíveis com teor de enxofre, máximo, de 500 mg/kg

• Óleo Diesel Marítimo (alto ponto de fulgor)

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Combustíveis Alternativos

• Etanol Não é derivado do petróleo;

É obtido a partir da fermentação da cana-de-açúcar;

É incolor.

• GNV O Gás Natural Veicular (GNV) é uma mistura de hidrocarbonetos

leves, em estado gasoso (abastecimento veicular a 200 atm);

A queima do GNV é reconhecidamente uma das mais limpas,

praticamente sem emissão de monóxido de carbono.

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Cadeia de Comercialização

18 http://www.petrobras.com.br/pt/produtos-e-servicos/composicao-de-precos/gasolina/

Octanagem

É a capacidade que a gasolina tem de

resistir a altas temperaturas na câmara de

combustão, sem sofrer detonação

(combustão fora de tempo).

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Octanagem (Métodos)

• Método MON (“Motor Octane Number”)

Avalia a resistência da gasolina à detonação, na situação em

que o motor está em plena carga e em alta rotação.

• Método RON (“Research Octane Number”)

Avalia a resistência da gasolina à detonação, na situação em

que o motor está em carga parcial e em baixa rotação.

• Índice Antidetonante

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𝐼𝐴𝐷 =𝑀𝑂𝑁 + 𝑅𝑂𝑁

2

Motor

Pesquisa

Método Pesquisa (RON)

CFR F-1 (ASTM D 2699)

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Método Motor (MON)

CFR F-2 (ASTM D 2700)

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Índice Antidetonante -IAD (Resolução ANP nº 40, 25/10/2013)

• Gasolina C: Comum e Aditivada

IAD= 87

MON = 82

• Gasolina C: Premium

IAD= 91

MON = 82

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𝐼𝐴𝐷 =𝑀𝑂𝑁 + 𝑅𝑂𝑁

2 RON = 92

𝐼𝐴𝐷 =𝑀𝑂𝑁 + 𝑅𝑂𝑁

2 RON = 100

Fatores de Influência sobre a

Octanagem

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Fatores de Influência sobre a Octanagem (Otto)

• Composição da gasolina (aromática ou parafínica)

• Taxa de compressão (12,5)

• Carga aplicada ao motor (subida serra)

• Pressão atmosférica (altitude)

• Temperatura do ar atmosférico

• Temperatura da mistura

• Rotação do motor

• Relação ar/combustível (pobre, rica, estequiométrica)

• Avanço da centelha

• “Ponto quente” (carbonização/ vela quente)

• Formato da câmara de combustão

• Posição da vela de ignição

• Sistema de combustível (carburação, injeção) 25

Isoctano n-Heptano

Padrões de Referência (Octanagem)

Mistura (% vol.) dos Padrões

Ex: 83% Iso. + 17% n-Hep. = Padrão 83 26

100 (cem)

0 (zero)

Amostra A: Cálculo da Octanagem

(Interpolação entre Padrões)

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Número de Cetano

A qualidade de ignição do diesel pode

ser medida pelo seu número de cetano (NC)

ou calculado pelo índice de cetano (IC).

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Número de Cetano

O Número de Cetano (NC) mede a capacidade do

combustível entrar em autocombustão quando injetado

no motor (determinado em motor CFR-5).

O Índice de Cetano (IC) mede a qualidade de combustão

dos combustíveis diesel (obtido por cálculo).

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Método Cetano

CFR F-5 (ASTM D 613)

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Número de Cetano (Resolução ANP nº 50, 23/12/2013)

• Diesel S 10 (Teor de enxofre, máximo, de 10 mg/kg)

NC= 48

• Diesel S 500 (Teor de enxofre, máximo, de 500 mg/kg)

NC= 42 (eventualmente calculado pelo Índice de Cetano-IC)

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Fatores de Influência sobre o

Número de Cetano

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Fatores de Influência sobre o Número de Cetano (Diesel)

• Composição do Diesel

• Rotação do motor

• Temperatura do ar de admissão

• Taxa de compressão

• Temperatura do combustível

• Consumo de combustível

• Avanço da injeção

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Curva do Motor (Cetano)

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Curva do Motor (Cetano)

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Combustão

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Relação Estequiométrica

Combustível Relação ar/combustível

Gasolina A 14,7 : 1

Gasolina C (com 22% de etanol) 13,3 : 1

Álcool Hidratado(etanol) 9,0 : 1

Diesel 15,2 : 1

Gás Natural Veicular 17,2 : 1

Combustível “FLEX” 9,0 a 13,3 : 1

Fonte: GLEHN, 1999

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Esquema Injeção Eletrônica (FLEX)

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1 - Canister 2 - Reservatório de gasolina para partidas a frio 3 - Relé 4 - Bomba elétrica de combustível 5 - Válvula solenóide 6 - Válvula de purga do canister 7 - Sensor de temperatura e pressão do ar 8 - Válvula de injeção 9 - Sensor de detonação 10 - Sensor de rotação 11 - Sensor de temperatura 12 - Sensor de fase 13 - Bobina de ignição 14 - Pedal do acelerador 15 - Vela de ignição 16 - Sonda Lambda 17 - Bomba de combustível 18 - Unidade de comando 19 - Corpo da borboleta

Fonte: http://www.bosch.com.br/br/autopecas/produtos/injecao/flex_fuel.asp

Parte Prática (Laboratório de Máquinas Térmicas)

CFR-F2 (MON)

CFR-F5 (Cetano)

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