Capitulo 4 sistema de Combustíveis

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CAPTULO 4 COMBUSTVEIS E SISTEMAS DE COMBUSTVEL INTRODUO O combustvel uma substncia que, quando combinado com o oxignio, queima e produz calor. Os combustveis devem ser classificados de acordo com seu estado fsico, como: slidos, gasosos ou lquidos. Combustveis slidos Combustveis slidos so extensivamente usados para motores de combusto externa; como os motores vapor, onde a queima toma lugar sob as caldeiras ou em fornos. Eles incluem tais combustveis, como madeira e carvo. Os combustveis slidos no so usados em motores convencionais (recprocos) onde a combusto se processa no interior dos cilindros por causa de sua baixa razo de queima, baixo valor calorfico e numerosas outras desvantagens. Combustveis gasosos Combustveis gasosos so usados, at certo ponto, para motores de combusto interna, onde um grande suprimento de combustvel est prontamente disponvel. Gs natural e gs liqefeito de petrleo, so dois dos tipos mais comuns. Os combustveis gasosos podero ser desconsiderados, para o uso, em motores de avies. O grande espao, ocupado por eles, restringe o suprimento de combustvel que pode transportar. Combustveis lquidos Os combustveis lquidos, em muitos aspectos, so os combustveis ideais para o uso em motores de combusto interna. Os combustveis lquidos so classificados como volteis ou no volteis. Os combustveis no volteis so os leos pesados, usados em motores Diesel. A classe voltil inclui aqueles combustveis que so comumentes usados com um dispositivo de medio e so levados ao cilindro do motor ou cmara de combusto, em uma condio vaporizada ou parcialmente vaporizada. Entre eles esto o lcool, o benzol, o querosene e a gasolina. O combustvel de aviao um lquido contendo energia qumica; que, atravs da combusto, desprendida como energia trmica e, ento, convertida em energia mecnica pelo motor. A energia mecnica usada para produzir o empuxo que movimenta o avio. Gasolina e querosene so os dois combustveis mais amplamente usados na aviao. CARACTERSTICAS E PROPRIEDADES DA GASOLINA DE AVIAO A gasolina de aviao consiste quase que, inteiramente, de hidrocarbonos (compondo-se de hidrognio e carbono). Algumas impurezas na forma de enxofre e gua dissolvida estaro presentes. A gua no pode ser evitada, uma vez que a gasolina exposta a umidade na atmosfera. Uma pequena quantidade de enxofre, sempre presente no petrleo cru, deixado em seu processo de fabricao. O chumbo tetraetil (TEL) adicionado gasolina para melhorar sua performance no motor. Os brometos orgnicos e os cloretos so misturados com o TEL, de forma que, durante a combusto, partculas volteis de chumbo so formadas. Estas so expelidas com os produtos de combusto. O TEL, se adicionado separadamente, queimar formando xido slido de chumbo, que permanece no interior do cilindro. Inibidores so adicionados gasolina para suprimir a formao de substncia, que seriam deixadas como slidas, quando a gasolina se evapora. Certas propriedades do combustvel afetam a performance do motor. A volatilidade (maneira na qual o combustvel queima durante o procedimento de combusto), e o valor de aquecimento do combustvel. Tambm importante a corrosividade da gasolina, bem como a tendncia de formar depsitos no motor durante o uso. Esses ltimos fatores so importantes por causa de seus efeitos na limpeza geral, que

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tem uma relao no tempo entre revises gerais. Volatilidade Volatilidade a medida da tendncia, de uma substncia lquida, em vaporizar-se sob uma dada condio. A gasolina uma mistura (blend) de compostos de hidrocarbono voltil; que tem uma ampla gama de pontos de ebulio e presses de vapor. Ela misturada, de tal forma, que uma cadeia estreita de pontos de ebulio obtida. Isto necessrio para que sejam obtidas as caractersticas requeridas, de partida, acelerao, potncia e mistura de combustvel para o motor. Se a gasolina vaporizar muito rapidamente, as linhas de combustvel podero ficar cheias de vapor, e causar um decrscimo de fluxo de combustvel. Se o combustvel no vaporizar suficientemente rpido, poder resultar em uma partida difcil, aquecimento lento e uma acelerao pobre, distribuio desigual de combustvel para os cilindros, e uma diluio excessiva no carter. Os combustveis de baixo grau para automveis no so mantidos dentro das tolerncias requeridas para a gasolina de aviao; e, normalmente, possuem uma considervel quantidade de gasolina misturada (craeked), que podero formar depsitos excessivos de goma. Por esta razo, os combustveis para automveis no devero ser usados em motores de avio; especialmente aqueles refrigerados a ar e operando em altas temperaturas de cilindro. Calo de vapor A vaporizao da gasolina, nas linhas de combustvel, resulta em um suprimento reduzido de gasolina para o motor. E em casos severos, poder resultar na parada do motor. Este fenmeno conhecido como calo de vapor. Uma medida da tendncia da gasolina, para o calo de vapor, obtida do teste de presso de vapor REID. Neste teste, uma amostra do combustvel selada dentro de uma bomba, equipada com um manmetro de presso. Este aparato (figura 4-1), imerso em um banho de temperatura constante, e a presso indicada anotada.

Quanto mais alta for a presso corrigida da amostra em teste, maior suscetibilidade haver para o calo de vapor. As gasolinas de aviao so limitadas a um mximo de 7 psi; por causa de sua tendncia de aumentar o calo de vapor em grandes altitudes.

Figura 4-1Equipamento de teste de presso do vapor. Formao de gelo no carburador A formao de gelo no carburador tambm relacionada com a volatilidade. Quando a gasolina passa do estado lquido para o vapor ela extrai calor das redondezas para efetuar a mudana. Quanto mais voltil for o combustvel, mais rpida ser a extrao do calor. A medida que a gasolina sai do bico de descarga (discharge nozzle), do carburador e vaporiza-se, ela poder congelar o vapor de gua contido no ar que est sendo admitido. A umidade congela-se nas paredes do sistema de induo, garganta do venturi e vlvulas de acelerao. Este tipo de formao de gelo restringe a passagem de combustvel e ar no carburador. Ela causa a perda de potncia; e, se no eliminada, a eventual parada do motor. Uma condio extrema de formao de gelo poder tornar impossvel a operao das manetes de acelerao. As condies de formao de gelo, so mais severas na faixa de -1 a 4c de temperatura do ar exterior.

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Combustveis aromticos Alguns combustveis podero conter considerveis quantidades de hidrocarbonos aromticos, que so adicionados para aumentar a gama de performance de mistura rica. Tais combustveis, conhecidos como combustveis aromticos, tm um solvente forte e uma ao deformadora sobre alguns tipos de mangueiras e outras partes de borracha do sistema de combustvel. Por esta razo, foram desenvolvidas mangueiras e partes de borracha, para uso com combustveis aromticos. Detonao Em um motor, operando de maneira normal, a chama frontal atravessa a carga a uma velocidade constante de cerca de 100 ps por segundo, at que a carga seja consumida. Quando a detonao ocorre, a primeira poro da carga queima de forma normal; porm, a ltima poro queima quase que instantaneamente, criando uma presso momentnea excessiva e desbalanceada na cmara de combusto. Este tipo anormal de combusto chamado detonao. O aumento excessivo na velocidade de queima causa a elevao da temperatura na cabea do cilindro. Em condies severas, o aumento da velocidade de queima diminuir a eficincia do motor, e poder causar dano estrutural cabea do cilindro ou pisto. Durante a combusto normal, a expanso dos gases em queima comprime a cabea do pisto para baixo, firme e suavemente sem um choque excessivo. A presso aumentada da detonao exercida, em um curto perodo de tempo, produz uma pesada carga de impacto nas paredes da cmara de combusto e cabea do pisto. esse impacto, na cmara de combusto, que aparece como um golpe audvel em um motor de automvel. Se outros sons fossem eliminados, essa batida seria igualmente audvel em um motor de avio. Geralmente, necessrio depender de instrumentos para detectar a detonao em um motor de avio. -Ignio de superfcie A ignio da mistura combustvel/ar, causada por pontos quentes ou superfcies na4-3

cmara de combusto, chamada de ignio de superfcie. Entretanto, se ocorrer antes do evento de uma ignio normal, o fenmeno chamado de pr-ignio. Quando a ignio est ocorrendo, o resultado a perda de potncia e aspereza no funcionamento do motor. A pr-ignio geralmente atribuda ao super aquecimento de tais partes; como eletrodos das velas, vlvulas de escapamento, depsitos de carbono, etc. Quando a pr-ignio est presente, um motor poder continuar a operar, mesmo que a ignio seja desligada. Informaes sobre esta manifestao indicam que a gasolina, contendo elevado hidrocarbono aromtico, mais suscetvel a causar ignio de superfcie do que os combustveis de baixo teor. Avaliao de octana e performance Nmero de octanas e composio, designam o valor anti-detonante da mistura de combustvel, no cilindro de um motor. Motores de aviao, de elevada entrega de potncia tm sido feitos, principalmente pelo resultado de misturas, para produzir combustveis de alta classificao de octanagem. O uso de tais combustveis tem permitido aumentos, na razo de compresso e presso de admisso, resultando em melhora de potncia e eficincia do motor. Entretanto, mesmo os combustveis de alta octanagem detonaro e, tambm, sob condies severas de operao quando os controles do motor so operados indevidamente. As qualidades anti-detonantes do combustvel de aviao so designadas por graus. Quanto mais alto o grau, maior compresso o combustvel poder suportar sem detonar. Para os combustveis que possuem dois nmeros; o primeiro indica o grau para mistura pobre, e o segundo para a mistura rica. Desta forma, o combustvel 100/130 tem o grau 100 para mistura pobre e o grau 130 para a mistura rica. Duas escalas diferentes so usadas para designar o grau do combustvel. Para os combustveis abaixo de 100 graus, os nmeros de octanas so usados para desig