Relatório Grupo Gerador A Medição de Potência

EXPERIMENTO GRUPO GERADOR

Gabriela da Silva Magalhães, [e-mail]1

Henrique Colman Viegas de Araújo, [e-mail]1

Raissa Gabriela Marques, gabriela.rgm@gmail1

1Universidade Federal da Grande Dourados

Resumo: O presente trabalho tem a proposta de realizar a medição de potência, torque, vazão de combustível e consumo específico, obtida um grupo gerador de combustão a óleo diesel. Um dinamômetro elétrico foi acoplado diretamente ao motor. Através dos dados de rotação em um dado instante, massa de combustível e potência, a cada adição de carga em 5 minutos, pode-se realizar os cálculos de desempenho do mesmo e plotar o consumo de combustível.

Palavras –chave: gerador, potência, desempenho

1. OBJETIVO

Este trabalho visa analisar o desenvolvimento do gerador usado com o dinamômetro elétrico, determinando seus parâmetros de desempenho: potência, torque, vazão de combustível e consumo específico.

1. INTRODUÇÃO

Motores a combustão interna são a forma de conversão de energia muito usada atualmente, a conversão de energia mecânica através de geradores é muito usada como meio de segurança na causa de queda de energia elétrica da rede urbana. O entendimento dos meios pelo qual essa conversão acontece é fundamental ao engenheiro de energia, para isso a determinação dos parâmetros de desempenho serão avaliados a partir dos conceitos teóricos.

Segundo BRUNETTI (2012), o combustível de origem mineral ou orgânica é queimado na câmara de combustão e libera calor, a medida de energia que esse combustível libera é o poder calorifico.  A combustão provoca expansão dos gases dentro do cilindro e empurra o pistão que transmite a biela e desta a manivela, originando uma força tangente consequentemente um momento instantâneo no eixo do motor.

O torque é a medida de força de rotação que o eixo virabrequim possui em determinado momento. O produto da rotação pelo torque em determinado momento é a potencia disponível do motor, resumidamente é a quantidade de energia mecânica entregue. A potência disponível é também denominada potencia efetiva ou útil, e é o produto da rotação angular pelo torque.

Para calcular a potência disponível usa-se o freio dinamômetro, que submete o eixo à frenagem através do atrito sólido, força cisalhante de um fluido incompressível ou corrente elétrica parasita. Os freios usando corrente elétrica parasita de corrente alternada são os mais usados atualmente em trabalhos de pesquisas, pois podem assumir a configuração ativa e rodar o motor desligado para avaliação da inércia mecânica.

Uma forma simples de aplicação destes conceitos para medição dos parâmetros de um motor a combustão interna é um conjunto de geradores comerciais, onde o gerador síncrono acoplado pode ser modelado como freio dinamômetro para avaliação do desempenho do motor.

Os geradores síncronos são máquinas elétricas capazes de converter energia mecânica de potencia em energia elétrica, isso acontece na variação do campo magnético induzido pelos imãs permanentes.  A rotação e força do virabrequim são relacionadas diretamente com a quantidade de combustível injetada na câmara de combustão. Quando a carga mecânica no eixo virabrequim sobe é necessário maior quantidade de combustível para rotação variável.

Os grupos geradores de energia são equipamentos de médio e grande porte que fornecem energia elétrica sempre que ocorrem oscilações no abastecimento da rede elétrica ou apagões, garantindo maior segurança e comodidade para moradores, clientes e funcionários de diferentes setores e ambientes. 

A utilização de grupos geradores de energia é indicada para os mais variados ambientes, especialmente para estabelecimentos que não podem ficar sem energia elétrica — tais como hospitais, escolas, aeroportos, grandes eventos e supermercados. Sendo fabricado com estrutura resistente, motor para acionamento automático e tanque de combustível para alimentação do motor.

Usando um gerador e variando as cargas elétricas acopladas na saída de corrente elétrica pode-se calcular diversos parâmetros a partir de dados como consumo de combustível, corrente e tensão elétrica na saída e rotação. No caso em questão o experimento foi tomado com rotação constante e carga elétrica variável.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

1. Modelo Teórico

Para determinação dos parâmetros de desempenho, temos que:

• Potência

A potência disponível de um motor a combustão interna é calculada pelo produto do numero de rotações e torque apresentado. No experimento em questão foi a rotação teórica seria constante de 3600 rotações por minuto, a equação para a potência é definida como:

[pic 3]                                                      [1]

E como a potência foi aferida durante o experimento, com esta fórmula podemos determinar o torque.

• Torque

   [pic 4]                                                             [2]

O torque é o parâmetro de força rotativa transferida do eixo do virabrequim. Como a rotação é constante e será medida a potencia elétrica com as cargas o torque irá variar com a adição de cargas. O eixo está ligado diretamente ao alternador que gera tensão e transforma a força mecânica do torque em corrente alternada através da variação do campo de indução de imas permanentes. Idealizando o alternador como máquina de conversão ideal a potencia elétrica medida será usada como a potência efetiva.

• Vazão de combustível

A vazão de combustível é medida de acordo com o consumo de combustível em razão do tempo.

• Consumo específico

A partir dos dados do consumo de combustível será possível calcular o consumo especifico que é a razão ente o consumo mássico do combustível e a potencia efetiva. A equação do consumo especifico é:

[pic 5]                                                     [3]

1. Descrição da Bancada

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1. Resistências elétricas;
2. Suporte universal;
3. Gerador a diesel;
4. Tacômetro;
5. Multímetro;
6. Balança analítica;
7. Tanque de combustível;

Um moto gerador a diesel ligado ao seu tanque de combustível que foi colocado em cima de uma balança analítica com um erro associado a ela de ± 0,0005g; uma extensão foi colocada na saída do gerador assim como o multímetro com um erro associado a ele ± 0,005w que estava sendo utilizado como wattímetro na ponta da extensão foi ligado às Resistências elétricas para serem usadas como carga para o estudo. E o tacômetro ajustado ao eixo do motor para avaliarmos a sua rotação.