Determinação de curvas características nos motores dos
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1. f cobertura met lica do freio g h cortinas laterais i cortina posterior j l mpada indica dora de funcionamento Fonte Manual de instru es do Froment Tractor Test Center 1991 q Como se pode observar na figura 3 o freio encontra se montado num reboque o que permite o seu transporte Representando se esquematicamente o seu interior tem se 17 16 15 Figura 4 Freio el ctrico sem a cobertura e elementos de transporte 1 gerador 2 entrada para o veio de 540 rpm 3 entrada para o veio de 1000 rpm 4 sirene de alarme 5 caixa do microprocessador e re stato 6 dis juntor 7 tomada trif sica com 125 A para fornecimento de energia em caso de 3 emerg ncia 8 especifica es t cni cas 9 estrutura de suporte 10 l mpada indicadora de funcionamento 11 banco de resist ncias 12 Interruptor 13 ven toinha de arrefecimento 14 redes de protec o 15 16 17 tomadas para o medidor de fluxo de combust vel computador auxiliar e tomada auxiliar Fonte Manual de instru es do Froment Tractor Test Center 1991 3 O freio el ctrico basicamente composto por um gerador de corrente el ctrica 1 um banco de resist ncias 11 um re stato especial e um microprocessador 5 ver figura 4 A energia mec nica produzida pelo motor e transmitida ao freio pela TDF convertida em energia el ctri2. para o regime normalizado de 540 rpm da TDF 2 designada por A com um m ximo de pot ncia de 89 kW e um bin rio m ximo de 1320 Nm para o regime normalizado de 1000 rpm da TDF 3 e designada por B com um m ximo de pot ncia de 151 kW e um bin rio m ximo de 1200 Nm Tanto a entrada A como a B dever o funcionar dentro de um regime m nimo e um m ximo de acordo com as possibilidades mec nicas do aparelho a fim de assegurar o seu bom funcionamento e leituras com o m ximo de precis o A entrada A dever funcionar entre as 270 e as 700 rpm e a B entre as 490 e as 1300 rpm O freio disp e de um alarme sonoro 4 que accionado quando o regime de rota o da TDF ultrapassa estes limites ou quando no decorrer de um ensaio prolongado a m quina sujeita a um sobreaquecimento o que permite que o freio se mantenha em boas condi es de funcionamento e que se obtenham leituras com o m ximo de rigor Todos os resultados obtidos pelos captores fixos e m veis s o apresentados no mostrador digital da consola de m o figura 5 que tamb m a sede dos comandos Esta consola utilizada para aplica o da carga segundo grandes varia es bot o f e ou varia es mais 8 pequenas bot o e que podem ser conjugadas na consola que s o efectuadas as leituras do regime da TDF a e da pot ncia c ap s a selec o pr via das unidades desejadas d e do regime da TDF em estudo b Segundo o construtor s o de esperar
3. regime a taxa de compress o e o tipo de motor atmosf rico ou sobrealimentado A montagem de um turbocompressor geralmente acompanhada de um sistema de arrefecimento do ar de admiss o permite aumentar a pot ncia e o bin rio m ximo de um motor sem modificar a cilindrada ou o regime e ao mesmo tempo melhorar o seu rendimento e consumo espec fico sem diminuir a vida til e sem significativo aumento de peso Relativamente ao regime motor que o factor em que o operador pode actuar directamente para aumentar a pot ncia medida que o seu valor aumenta tamb m cresce a pot ncia at ao seu valor nominal Este regime determina se pondo o motor a funcionar ao regime m ximo sem carga aumentando se gradualmente esta o que faz diminuir o regime at este atingir o seu valor nominal A diferen a entre o regime m ximo e o nominal corresponde zona de ac o do regulador ou zona de carga parcial definindo o quociente desta diferen a pelo regime nominal dado em percentagem o grau de irregularidade do regulador Continuando a aumentar a carga a pot ncia vai diminuindo at se atingir o bin rio m ximo a partir do qual o motor vai abaixo Alguns motores designados por motores de pot ncia constante apresentam durante intervalos de regime importantes curvas de pot ncia mais ou menos planas como resultado de uma gest o apropriada do d bito da bomba regulador e corrector de d bito e da utiliza o de turbocompre
4. verifica se que a reserva de bin rio ao regime nominal de 18 83 18 83 700 570 700 100 e o relativo velocidade normalizada da TDF de 5 75 5 75 700 660 660 100 E aconselh vel que os tractores sejam utilizados a cerca de 80 da pot ncia m xima ou seja na zona de carga parcial a fim de n o reduzir demasiado a dura o do motor tirar dele o melhor rendimento energ tico menor consumo espec fico e dispor de reserva de bin rio A manuten o do regime fun o do grau de irregularidade do regulador obtida aumentando ou diminuindo a quantidade de combust vel injectado consoante o regime diminui ou aumenta em fun o da carga aplicada ao motor esta compensa o s completamente eficaz nos motores que utilizam sistemas de gest o electr nicos da bomba injectora pois s nestes casos a resposta da bomba imediata As curvas de consumo espec fico de um motor apresentam geralmente a forma de hip rbole com m ximos para pot ncias baixas e altas e um m nimo para valores compreendidos entre os 75 e 85 da pot ncia m xima o m nimo absoluto corresponde normalmente a um valor pr ximo do bin rio m ximo Bin rio Figura 2 Representa o das curvas daN im caracter sticas do motor correspondentes Bin rio 2a ao regime normalizado da TDF carga 29 parcial e ao regime m ximo plena carga 22 Fonte CEMAGREF 1991 Zona de ac o do regulador Para obter dos motores o m
5. ximo Consumo rendimento menor consumo espec fico o espec fico motor deve funcionar sempre num regime g kW h compreendido entre o que proporciona o 265 m ximo bin rio e a pot ncia m xima O deito 255 regime do motor dever aproximar se mais espec fica js do primeiro quando os trabalhos forem exigentes em trac o ou bin rio e mais do 1500 1750 2000 2250 2500 rpm motor segundo quando aqueles factores n o forem limitantes Fora destes valores n o conveniente que o motor funcione pois para regimes mais altos produzem se trepida es prejudiciais aumenta se o consumo e reduz se a vida til do motor Se este funcionar abaixo do regime correspondente ao m ximo bin rio tem um elevado consumo espec fico e n o tem reserva de bin rio pelo que quando sujeito a uma sobrecarga o motor vai abaixo Funcionando dentro da gama de regimes aconselhados caso o aumento de bin rio n o seja suficiente para ultrapassar o aumento de carga deve se mudar para a rela o de transmiss o imediatamente inferior mantendo constante o regime motor Esta mudan a aumentar o bin rio dispon vel para execu o do trabalho pois o seu valor nas rodas aumentado medida que a desmultiplica o do regime maior a escolha ideal obtida com as transmiss es mec nicas semi cont nuas ou quando poss vel a retrograda o das rela es e o r pido engrenamento das mesmas em carga Um elevado n mero de rela es de
6. Kilowatt kW Se se expressar a for a em quilogramas for a Kgf o espa o em metros m e o tempo em segundos s a pot ncia dada em quilogrametros por segundo Kgm s esta unidade de pot ncia demasiado pequena para medir a pot ncia dos motores pelo que se adopta o cavalo vapor ou simplesmente cavalo cv que equivale a 75 Kgm s Como um Kgf equivale a 9 81 N 1 Kgm s equivale a 9 81 W ou seja 1 cv equivale a 75 9 81 736 W A pot ncia pode se definir como pot ncia espec fica que traduz o valor da pot ncia por litro de cilindrada e pot ncia nominal que o valor m ximo de pot ncia obtido ao regime nominal do motor ou seja ao regime m ximo do motor em carga Esta pot ncia que corresponde ao regime em que o regulador da bomba injectora deixa de aumentar o d bito de combust vel a indicada pelo construtor para utiliza o cont nua do motor este pode ser utilizado com uma regula o diferente em outros equipamentos permitindo obter uma pot ncia nominal diferente O conceito de pot ncia homologada refere se pot ncia medida TDF quando o tractor est imobilizado e esta se encontra a funcionar ao regime normalizado A pot ncia fiscal corresponde ao valor de pot ncia obtido por uma f rmula que inclui o di metro curso e n mero de cilindros e que utilizada para efeitos fiscais Os factores que influenciam a pot ncia s o fundamentalmente a cilindrada a velocidade de rota o da cambota
7. P a pot ncia motor em W M o bin rio em Nm a velocidade angular em radianos por segundo n a rota o do motor em rpm Em geral o valor do bin rio motor aumenta quando o regime a partir do regime nominal bin rio nominal diminui at ao regime a que se obt m o bin rio m ximo desde que n o se diminua a alimenta o do motor ou quando mantendo o regime constante se aumenta a quantidade de combust vel injectado carregando no pedal do acelerador ou automaticamente por ac o do regulador da bomba injectora Nos dois casos a for a das explos es dentro de cada cilindro aumenta aumentando tamb m o bin rio O bin rio diminui quando o regime aumenta sem que se aumente a alimenta o como sucede por exemplo numa descida em que a carga do motor diminui ou quando se diminui a injec o de combust vel sem que diminua o regime Ao quociente da diferen a entre o bin rio m ximo e o bin rio nominal sobre este chama se reserva de bin rio R sendo o seu valor expresso em percentagem esta reserva representa a percentagem de bin rio dispon vel para vencer acr scimos de carga resultantes do aumento da for a de trac o ou do bin rio para accionamento de uma alfaia TDF quando se utiliza o tractor em plena carga O regime a que se obt m o bin rio m ximo deve ser aproximadamente 70 do regime correspondente pot ncia nominal para que o motor tenha uma reserva de bin rio suficiente para
8. UTAD
9. contrariar as diferen as de carga a que o motor est sujeito Quando se fala somente em reserva de bin rio sem especificar o regime o seu valor diz respeito reserva de bin rio para o regime a que corresponde a pot ncia m xima este valor apresentado nos cat logos dos tractores e nos boletins de ensaio bin rio m ximo N m bin rio pot ncia m xima N m R bin rio pot ncia m xima N m 100 A reserva de bin rio n o pode ser considerada isoladamente para comparar as performances de um motor pois o seu valor depende da pot ncia e do regime a que foi determinado Um valor elevado de R pode resultar de um bin rio baixo pot ncia m xima ou de um bin rio m ximo elevado pelo que para se compararem diferentes valores necess rio saber se o seu valor elevado devido a um valor alto do bin rio m ximo ou de um regime elevado correspondente pot ncia m xima ou baixo porque o bin rio m ximo fraco ou a pot ncia nominal obtida a um regime baixo ou ainda por conservar o bin rio durante uma varia o significativa do regime Valores de R compreendidos entre 15 35 s o considerados como bons e superiores como muito bons Assim e considerando os aspectos anteriores a forma mais correcta de considerar o bin rio m ximo report lo cilindrada do motor ou seja considerar o bin rio espec fico bin rio m ximo cilindrada as performances do motor s o tanto melhores qua
10. o se encontra nas melhores condi es de funcionamento Relativamente determina o deste volume ele efectuado a partir do consumo hor rio e da velocidade de rota o do motor e define a regula o da bomba de injec o 2 Curvas caracter sticas dos motores A partir do conhecimento da varia o da pot ncia bin rio consumo espec fico e volume de combust vel injectado com o regime poss vel tra ar as curvas caracter sticas do motor que traduzem o trabalho fornecido pelo motor bem como o seu rendimento t rmico Pot ncia Motor TDF Pot ncia Reserva rpm rpm kw bin rio ps o oe co Zona de ac o do regulador Bin rio para 540 rpm da TDF em carga D 260 rpm no motor Gi 11 79 para a velocidade nominal D 160 rpm no motor Gi 6 17 1500 2000 25p0 Motor Bin rio m ximo 1228 rpm Figura 1 Representa o das curvas de pot ncia e bin rio de um motor medidas tomada de for a TDF rela o TDF motor 13 50 Fonte CNEEMA 1973 l Velocidade nominal 2513 rpm Como se pode observar na figura 1 quando o motor gira muito lentamente os valores de pot ncia e bin rio s o baixos A medida que o regime sobe os dois valores aumentam resultando o aumento da pot ncia fundamentalmente do maior n mero de cursos motrizes por unidade de tempo e o aumento bin rio da for a desenvolvida em cada explos o Quando o motor atinge um determinad
11. o seu valor definido pelo momento produto da for a pelo bra o da manivela da cambota Este bra o cuja medida a dist ncia do centro do moente onde apoia a cabe a da biela ao eixo da cambota relativamente pequeno pelo que o aproveitamento da press o resultante da expans o do flu do bastante deficiente A p m e elevada no in cio da expans o mas diminui rapidamente medida que o mbolo se aproxima do seu ponto morto inferior Assim ao aplicar a for a sobre o moente da cambota o eixo desta faz press o sobre o seu apoio o qual reage com uma for a igual mas de sentido contr rio dando lugar a um par de for as que o bin rio motor Este o conjunto de duas for as iguais paralelas e de sentido contr rio que originam ou tendem a originar um movimento de rota o medindo se o seu valor pelo momento Sendo os regimes motor dos equipamentos agr colas relativamente baixos e estando sujeitos a grandes varia es de carga fundamental que se verifique uma grande suavidade de funcionamento nesses regimes A utiliza o de turbocompressores permite mesmo em regimes baixos taxas de enchimento dos cilindros superiores unidade o que torna poss vel introduzir volumes mais elevados de combust vel fazendo com que o valor do bin rio m ximo seja obtido a regimes mais baixos Considerando a pot ncia e o bin rio a sua rela o definida por e2in n P M o M 59 0 105 M n em que
12. precis es da ordem de 1 hp 0 76 kW Figura 5 Consola de comando do freio a indicador digital do regime da TDF b selector do regime da TDF 540 ou 1000 rpm c indicador digital da pot ncia fornecida d selector das unidades de medida da pot ncia hp cv ou kW e bot o do re stato aplica o de cargas segundo grandes varia es travagem f bot o do re stato aplica o de cargas segundo varia es menores travagem Fonte Manual de instru es do Froment Tractor Test Center 1991 A metodologia a seguir nos ensaios a indicada no manual come ando se por se fazer a liga o tractor freio procedendo se depois determina o da pot ncia As medi es iniciam se acelerando ao m ximo o motor sem utilizar o sistema trav o carga nula pelo que os valores de regime da TDF lidos na consola correspondem ao regime m ximo do motor e a pot ncia pot ncia necess ria para vencer o atrito da transmiss o Em seguida aumenta se gradualmente o poder trav o do freio o que provoca a diminui o do regime e aumento da pot ncia pois necess rio vencer a resist ncia resultante do aumento da travagem aumento da carga motor Procedendo se gradualmente desta forma atinge se um valor de pot ncia a partir do qual um acr scimo do poder trav o resulta numa diminui o daquela o que significa que se atingiu a pot ncia m xima do motor para aquele regime o bin rio continua a aumentar pelo
13. que se continua a aumentar a carga N o tendo havido qualquer interfer ncia no sistema de alimenta o por parte do operador o aumento de pot ncia e bin rio resultam do aumento da quantidade de combust vel proporcionada pelo regulador da bomba de injec o a zona de ac o do regulador indica a zona na qual o regulador corrige automaticamente o d bito da bomba e corresponde ao seu grau de irregularidade Iniciando o ensaio no regime m ximo permitido por um dos tractores existente no Parque de M quinas 2000 rpm do motor e aumentando gradualmente o poder trav o a representa o gr fica dos valores obtidos a seguinte dal kw 45 20 40 18 354 16 304 14 12 254 10 20 4 8 155 6 104 4 54 2 rpmda TDF 0 4 4 0 o wv o o o O Q Q oo Ss 5 ige yg g g ggg ggg 0 N AAA E R KW e Bin daN Figura 6 Curvas de pot ncia e bin rio obtidas num tractor da UTAD Pt Curva de pot ncia Bin Curva de bin rio Conforme se pode observar na figura 6 a pot ncia aumenta rapidamente no in cio do ensaio atingindo o m ximo de 19 kW a 561 rpm da TDF 1870 do motor que corresponde ao limite da zona de ac o do regulador diminuindo depois lentamente o bin rio continua a aumentar at s 245 rpm da TDF diminuindo a partir desse regime Utilizando outro tractor e iniciando o ensaio ao regime m ximo do motor 2400 rpm tem se Nm kW 900 r 50 800 45
14. 700 40 35 600 30 500 25 400 20 300 15 200 10 100 5 rpmda TDF 0 AAA AA 0 N N o eo O Q oO Q o y 2 o o Q 10 o que N o 10 o ooo o o o o o 19 O Y se N 19 19 o do q os o o 19 s kW 2400 e Nim 2400 Figura 7 Representa o gr fica dos valores observados de pot ncia e bin rio kW Valores de pot ncia observados Nm Valores de bin rio observados Como se pode observar na figura 7 a pot ncia m xima determinada foi de 47 kW 64 cv obtida a 2136 rpm e o bin rio 840Nm a 1267 rpm a rela o entre o regime do motor e a TDF de 3 48 Os valores indicados pelo fabricante s o 49 kW 69 cv a 2350 rpm do motor 675 rpm da TDF e 220 Nm a 1450 rpm do motor 417 rpm da TDF Neste segundo ensaio o tractor tinha aproximadamente 50 horas de utiliza o enquanto que o primeiro tinha 12000 este ltimo tem pouco mais de metade da pot ncia indicada pelo construtor que de 37 kW a 2200 rpm do motor Bibliografia CEMAGREF 1991 Les tracteurs agricoles Technologies de agriculture Antony CEMAGREF CNEEMA 1973 Tracteurs et machines agricoles Antony CNEEMA Lopez A 1967 Pot ncia bin rio e rendimento de motores Lisboa Edi es CETOP Pirra A 1992 Ensaios com tractores Determina o de curvas caracter sticas Vila Real UTAD 82 pp Santos F 1992 Caracter sticas e presta es dos motores alternativos Vila Real
15. DETERMINA O DE CURVAS CARACTER STICAS NOS MOTORES DOS TRACTORES AGRICOLAS Introdu o O aparecimento dos motores de combust o interna levou necessidade da sua caracteriza o pelo que logo no in cio deste s culo se come aram a fazer ensaios para determina o das suas performances oficialmente os primeiros ensaios foram realizados em 1923 na Universidade de Nebraska A generaliza o da realiza o de ensaios em praticamente todos os pa ses evolu dos como forma de avaliar se os equipamentos produzidos pelos diferentes fabricantes apresentam as caracter sticas t cnicas por eles anunciadas levou ao aparecimento de institui es oficiais onde s o executados segundo normas internacionais v rios testes que permitam a sua compara o As principais normas para realiza o de ensaios motor s o as normas S A E Society of Automotive Enginners as D I N Deutche Industrie Norm as directivas C E E Comunidade Econ mica Europeia as ISO Internation Organization for Standardization e os c digos da OCDE Organiza o para a Coopera o e Desenvolvimento Econ mico Em Portugal os ensaios de equipamentos s o executados pela Divis o de Mecaniza o e Normaliza o do Instituto de Estruturas Agr rias e Desenvolvimento Rural e s o quase exclusivamente de alfaias fabricadas em Portugal 1 Considera es gerais sobre as caracter sticas e presta es dos motores agr colas Os motores utilizados nos equipame
16. a zona de regime correspondente ao m ximo bin rio que o rendimento energ tico mais elevado Num motor sobrealimentado a possibilidade de aumentar a taxa de enchimento dos cilindros permite aumentar em cerca de 15 a pot ncia e o bin rio assim como o rendimento energ tico em todos os regimes sobretudo em carga elevada o que se traduz numa diminui o do consumo espec fico em 15 a 25 A introdu o do intercooler sistema de arrefecimento do ar de admiss o at temperatura de 70 C permite aumentar at cerca de 40 a pot ncia m xima e melhorar o rendimento energ tico e o consumo espec fico do motor sobrealimentado Comparando os motores de ciclo Otto com os Diesel estes ltimos em condi es de carga m xima apresentam consumos espec ficos mais baixos pois no sistema de injec o as perdas de calor s o menores o doseamento de combust vel mais rigoroso e as taxas de compress o s o bastante superiores Nos motores de ciclo Diesel fundamental que o volume de ar seja suficientemente elevado para que o combust vel injectado seja totalmente queimado este aspecto muito importante quando os motores funcionam a plena carga pois caso contr rio originam se fumos de escape como resultado da combust o incompleta Assim comparando as curvas de consumo destes dois tipos de motor verifica se uma menor varia o em fun o do regime nos motores de ciclo Diesel O consumo de combust vel de um motor pod
17. ca pelo gerador sendo uma parte regulada pela re stato utilizada para excita o das bobines colocadas no quadro onde se forma o campo magn tico que contraria o movimento de rota o do rotor A restante energia dissipada por efeito de joule com aux lio de um ventilador 13 no banco de resist ncias concebido para suportar grandes varia es de intensidade de corrente O enrolamento indutor ou de excita o est ligado em deriva o com o enrolamento induzido semelhan a do que acontece com os d namos A energia el ctrica produzida resultante da transforma o da energia mec nica segundo as leis de indu o electromagn tica pela rota o da TDF constantemente analisada pelo microprocessador que a converte em pot ncia fornecida m quina e indica o regime a que essa pot ncia fornecida A resist ncia que o gerador oferece rota o regulada pelo operador por interm dio de um re stato adequado que permite a varia o da carga aplicada ao motor por processos electromagn ticos Este freio disp e de tr s sa das para utiliza o de equipamentos espec ficos que fornecem dados para o c lculo autom tico do consumo espec fico 15 para liga o a um conjunto computador impressora que permite o registo autom tico dos dados do ensaio e constru o de gr ficos referentes s curvas caracter sticas 16 e uma tomada auxiliar 17 O freio tem duas entradas para o veio da TDF ver figura 4
18. e ser dado em termos de consumo hor rio expresso em litros ou quilogramas gastos por hora ou como consumo espec fico que expresso em gramas de combust vel gastas por Kilowatt hora g kWh 1 g kWh representa a massa de combust vel necess ria para desenvolver uma pot ncia de 1 kW O consumo espec fico traduz a efici ncia da sua transforma o pelo motor ou seja real a o rendimento energ tico do motor e uma medida de economia pois permite comparar a efici ncia t rmica 4 de motores com diferente n mero de cilindros diferentes cilindradas e ou pot ncias O seu valor tem vindo a diminuir situando se o m nimo perto de 205 g kWh Em termos m dios este consumo m ximo cerca de 400 g kWh para a pot ncia m xima e m nimo cerca de 205 g kWh para valores pr ximos do regime a que se obt m o bin rio m ximo O ponto de menor consumo espec fico corresponde exactamente ao ponto de maior rendimento t rmico do motor que normalmente pr ximo do ponto de m ximo bin rio O consumo espec fico de um motor m nimo para uma faixa de valores compreendida entre os 75 e os 85 da pot ncia m xima pelo que esta em termos de consumo a faixa ideal de funcionamento do motor Abaixo dos 50 da pot ncia m xima o consumo espec fico demasiado elevado pelo que o tractor n o deve ser utilizado como m dia anual pode dizer se que um tractor funciona entre 40 e 50 da sua pot ncia m xima o que faz com que os con
19. nto mais elevado for o bin rio espec fico e significativa a reserva de bin rio resultante do bin rio m ximo Uma reserva baixa mas em que o bin rio varia pouco com o regime tamb m contribui para uma boa presta o do motor Para al m do bin rio m ximo e da reserva de bin rio as presta es de um motor dependem tamb m do regime a que obtido o primeiro pois se o regime alto as perdas de bin rio s o relativamente pequenas mantendo se a velocidade do tractor constante Isto especialmente importante nos trabalhos de transporte sendo no entanto o consumo e desgaste mais elevados Quando o regime a que se obt m o bin rio m ximo baixo as varia es de velocidade s o mais acentuadas podendo ser necess rio alterar a rela o de transmiss o mas o tractor tem mais possibilidades de arrancar em for a em situa es dif ceis O bin rio transmitido s rodas motrizes bastante superior ao produzido no motor uma vez que a caixa de velocidades diferencial e redutores finais permitem a desmultiplica o do regime motor Desprezando as perdas na transmiss o o bin rio nas rodas ser tanto maior quanto mais elevada for a desmultiplica o do regime motor na realidade devido s perdas o bin rio nas rodas de 90 do valor que se obteria apenas com a desmultiplica o 1 3 Consumo espec fico e consumo hor rio O consumo espec fico g kW h dos motores indica que por cada kW fornecido pelo motor
20. ntos agr colas apresentam caracter sticas de funcionamento distintas das viaturas de transporte rodovi rio pois o seu regime utilizado para accionamento das rodas e tomada de for a relativamente baixo As caracter sticas destes motores que melhor definem as suas performances s o a pot ncia o bin rio o consumo espec fico e o volume de combust vel injectado 1 1 Pot ncia motor O conceito de pot ncia est associado ao de for a e trabalho Assim o primeiro destes termos refere se a tudo aquilo que capaz de produzir movimento e ou modificar a velocidade ou a direc o do movimento Segundo este conceito necess ria for a por exemplo para se iniciar o deslocamento aumentar a velocidade imobilizar e mudar a direc o do ve culo etc O trabalho resulta do produto de uma for a pelo espa o percorrido na direc o em que aplicada Assim a no o de pot ncia relaciona se com o tempo gasto na execu o de um trabalho sendo tanto mais elevada quanto menor for o tempo necess rio e maior o volume de trabalho realizado Traduzindo matematicamente esta no o tem se Trabalho For a Espa o Pot ncia Tempo Tempo For a Velocidade Utilizando as unidades do Sistema Internacional SI a for a representada em Newtons N o espa o em metros m o tempo em segundos s e a pot ncia em watts W o Watt uma unidade de medida de pot ncia muito pequena pelo que se utiliza geralmente o
21. o consumo de combust vel em gramas por hora dado por 1 000 L h Mv Cs Pp o em que L h o consumo hor rio em L H Mv a massa vol mica em kg L P a pot ncia em kW O seu valor varia em fun o do regime e da carga a que o motor est sujeito sendo m ximo em regimes baixos diminuindo medida que este aumenta crescendo depois novamente para os regimes mais altos Estes valores podem ser dados em tempo real por indicadores de consumo constitu dos por captores de d bito e uma consola a carga a que um motor est sujeito dada pela press o m dia efectiva no topo dos mbolos p m e Entre os v rios factores que influenciam a varia o do consumo espec fico destacam se nos baixos regimes a maior perda de calor atrav s das paredes dos cilindros a condensa o do flu do devido sua maior riqueza em combust vel e os fen menos de oscila o da press o nas condutas de admiss o Em regimes elevados o aumento do consumo deve se principalmente diminui o do rendimento mec nico da transmiss o do movimento Quando o motor desenvolve a pot ncia m xima num dado regime o consumo espec fico aumenta pois maior o peso relativo das perdas mec nicas A taxa de compress o dos motores tem igualmente uma import ncia decisiva no consumo espec fico pois quanto maior for o seu valor maior ser o rendimento t rmico e portanto menor o consumo Num motor de aspira o atmosf rica n
22. o regime 1228 rpm o bin rio alcan a o seu valor m ximo Continuando a aumentar o regime a taxa de enchimento dos cilindros diminui devido rapidez com que se sucedem os diferentes tempos do ciclo diminuindo tamb m a quantidade de combust vel admitido A pot ncia continua a aumentar pois apesar de ser cada vez menor o trabalho realizado em cada explos o o maior n mero destas por unidade de tempo compensa com vantagem aquela diminui o O aumento da pot ncia mant m se at se atingir a pot ncia nominal obtida ao regime nominal do motor 2513 rpm passando depois a diminuir devido ao trabalho motriz em cada explos o diminuir tanto que n o pode ser compensado pelo maior n mero de tempos motor realizados por unidade de tempo Teoricamente a pot ncia anula se para o regime m ximo do motor 2660 rpm a pot ncia do motor ao regime de 2075 rpm correspondente ao regime normalizado da TDF 540 rpm de 37 5 kW As curvas de pot ncia e bin rio s o determinadas com base em resultados obtidos utilizando freios el ctricos ou hidr ulicos sendo o motor acelerado ao seu regime m ximo sem carga aumentando se depois gradualmente o poder trav o do freio e registando se os valores da pot ncia bin rio e o respectivo regime motor No princ pio a curva da pot ncia apresenta uma subida bastante acentuada correspondente zona de ac o do regulador at atingir a pot ncia nominal 2513 rpm correspondente ao limite da
23. quela zona a partir do qual come a a diminuir O aumento de d bito proporcionado pelo regulador da bomba injectora m ximo no regime correspondente pot ncia nominal A curva do bin rio tem tamb m acr scimos significativos at se atingir o bin rio nominal sendo depois os incrementos mais pequenos at se atingir o bin rio m ximo 1228 rpm a partir do qual um aumento de sobrecarga pode conduzir paragem do motor Entre o bin rio nominal e o m ximo a varia o do seu valor resulta apenas da varia o da carga motor n o tendo o regulador da bomba qualquer interfer ncia Relativamente ao grau de irregularidade do regulador ou zona de carga parcial zona em que o regulador corrige o d bito da bomba injectora para o regime da velocidade normalizada da TDF de 260 rpm R 11 79 ou seja 11 79 100 2335 2075 2075 260 e para o regime nominal de 160 rpm R 6 17 ou seja 6 17 100 2673 2513 2513 160 a rela o regime motor regime da TDF de 3 85 Uma curva de bin rio favor vel aquela que aumenta com rapidez at se atingir o valor m ximo mantendo se este durante uma varia o importante de regime a curva forma um patamar decrescendo depois at ao regime onde se obt m a pot ncia m xima Esta varia o do bin rio corresponde reserva de bin rio do motor sendo desej vel que o bin rio m ximo seja atingido ao regime mais baixo poss vel Considerando o gr fico da figura 1
24. ssores Para al m da pot ncia nominal considera se tamb m a pot ncia ao regime normalizado da TDF pot ncia a que corresponde um regime na TDF de 540 ou 1000 rpm o seu valor est geralmente compreendido entre os 80 e 100 da pot ncia obtida ao regime nominal Considerando a pot ncia espec fica de um motor pot ncia cilindrada poss vel em fun o do seu grau de desgaste e regime ter uma ideia das suas presta es o desgaste do motor depende da velocidade m dia do mbolo e do seu curso pelo que a tend ncia para diminuir o regime m ximo Esta diminui o conduz a uma redu o da pot ncia necess ria para vencer a in rcia das pe as em movimento e diminui o do consumo de combust vel e do ru do A pot ncia do tractor al m de depender da pot ncia do motor condicionada ainda por outros factores nomeadamente o rendimento da transmiss o os rg os de locomo o pneus ou rastos e do local onde medida ou seja se determinada na TDF ou a partir da for a de trac o barra pot ncia barra 1 2 Bin rio motor Considerando a express o que traduz a pot ncia poss vel obter um valor suficientemente elevado desta atrav s da press o m dia exercida no topo dos mbolos designada por press o m dia efectiva p m e ou pela velocidade de rota o do motor A p m e origina um movimento rectil neo que transformado em movimento de rota o por meio da biela e da cambota sendo
25. sumos espec ficos sejam geralmente bastante elevados apesar de o utilizador n o se aperceber disso uma vez que o consumo hor rio reduzido Para al m dos aspectos anteriores o consumo espec fico de um motor depende tamb m do estado dos rg os do pr prio motor Assim segundo estudos do CEMAGREF 1992 o consumo espec fico de um tractor usado poder ser entre 9 a 19 superior relativamente ao mesmo tractor novo devido por exemplo colmatagem do filtro de ar desregula o da injec o e ou defici ncias no circuito de refrigera o Segundo CEMAGREF 1992 o consumo espec fico m dio de um tractor de 80 kW de 246 g kWh mas pode em caso de mau funcionamento chegar aos 275 g kWh ou seja ter um acr scimo de 11 8 Considerando uma massa vol mica de 854 g dm e uma intensidade de utiliza o anual de 600 h representa um acr scimo de 1632 I ano Para a manuten o de um baixo consumo espec fico tamb m importante a utiliza o de um bom leo e a sua substitui o de acordo com as indica es do fabricante o que reduz o desgaste das pe as do motor a energia perdida por atrito e as perdas de energia devidas falta de estanquecidade no cilindro 1 4 Volume de combust vel injectado O volume de combust vel injectado em mm por ciclo operativo apresenta geralmente uma ligeira diminui o medida que o regime aumenta varia es importantes verificam se quando o regulador da bomba de injec o n
26. transmiss o torna poss vel a escolha da combina o bin rio velocidade de deslocamento que mais se ajusta exig ncia das diferentes situa es esta combina o permite um maior rendimento em trabalho devido utiliza o da velocidade mais alta poss vel e com um bin rio suficiente para ultrapassar a maioria das sobrecargas Nesta situa o o motor mant m se sempre na sua faixa ideal de regime o que permite aumentar o bin rio aplicado nas rodas durante o tempo necess rio transposi o de um obst culo mantendo sempre um baixo consumo espec fico A exist ncia de rela es de transmiss o muito desmultiplicadas permite igualmente manter o regime motor correspondente ao regime normalizado da TDF deslocando se o tractor a uma velocidade baixa esta situa o pode ser importante para alguns trabalhos como por exemplo a colheita de forragens e beterraba Utiliza o em regime interm dio Utiliza o em regime m ximo 3 Utiliza o de um freio el ctrico para determina o de curvas de bin rio e pot ncia A exist ncia de um freio el ctrico na UTAD permite determinar as curvas de bin rio e pot ncia que quando comparadas com as curvas do tractor em novo d o indica es sobre as suas presta es f Figura 3 Freio el ctrico existente na UTAD a trav o de estacionamento b estabilizadores posteriores i c roda estabilizadora ajus t vel em altura d tomada de reboque e ponto de reboque
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