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Congresso_Biodiesel_2010_-_02.pdf

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Estudo Tribológico e Funcional em Bicos de Injeção “Common Rail” para Motores Diesel Operando com Biodiesel de Ésteres Manoel Fernandes de Oliveira Filho (PPGEM/UFRN, manoelfernandes@cefetrn.br), Diogo Alexandre Mendonça de Oliveira (DEMAT/UFRN, diogo86_09@hotmail.com); Jarbas Santos Medeiros (DEM/UFRN, jarbas_inf@yahoo.com.br), Cleiton Rubens Formiga Barbosa (PPGEM/UFRN, cleiton@ufrnet.br), João Bosco da Silva (PPGEM/UFRN, bosco@ufrnet.br), Francisco de Assis Oliveira Fontes
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  BELO HORIZONTE - MINAS GERAIS 05 a 08 DE OUTUBRO DE 2010 Estudo Tribológico e Funcional e m Bicos de Injeção “ Common Rail ” para Motores  Diesel Operando com Biodiesel de Ésteres Manoel Fernandes de Oliveira Filho (PPGEM/UFRN, manoelfernandes@cefetrn.br), Diogo Alexandre Mendonça de Oliveira (DEMAT/UFRN, diogo86_09@hotmail.com); Jarbas Santos Medeiros (DEM/UFRN,  jarbas_inf@yahoo.com.br), Cleiton Rubens Formiga Barbosa (PPGEM/UFRN, cleiton@ufrnet.br), João Bosco da Silva (PPGEM/UFRN, bosco@ufrnet.br  ), Francisco   de Assis Oliveira Fontes   (PPGEM/UFRN, franciscofontes@uol.com.br), João Telésforo Nóbrega de Medeiros (PPGEM/UFRN, jtelesforo@yahoo.com) Palavras Chave:  biodiesel, injetor, desgaste, lubrificação, motor diesel 1 - Introdução   O estudo de bicos injetores se insere no esforço nacional de desenvolvimento tecnológico e de recursos humanos (e sua interiorização) na área de sistemas mecânicos que utilizam o biodiesel desenvolvido em  pequenas unidades de produção. As áreas envolvidas são: energia, motores de combustão interna, desgaste, lubrificação, vida em serviço, confiabilidade de sistemas, dinâmica, simulação e integridade estrutural. O sistema de injeção de combustível controla a liberação (o débito) de combustível de acordo com as necessidades do motor; gera a alta pressão de injeção para atomização do combustível e para a formação e distribuição da mistura inflamável. Isto afeta significativamente o desempenho, as emissões e o nível de ruído do motor. Nas figuras 1 e 2 são ilustrados detalhes do componente do sistema de alimentação, o bico injetor. Figura 1. Injetor Common Rail Figura 2. Esquema detalhado do injetor Common Rail A proposta do presente trabalho é avaliar o comportamento quanto ao desgaste de injetores em motores em contato com diesel, biodiesel e misturas diesel- biodiesel. A identificação dos mecanismos de desgaste atuante nesses sistemas fornece informações que podem ajudar na melhoria da vida útil dos componentes do sistema de injeção. A máquina de ensaio de vazão em injetor, a TM 507 (fig. 3), foi recentemente adquirida e se encontra disponível no Laboratório do Grupo de Estudos de Tribologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. 2 - Material e Métodos  No plano laboratorial, quatro bicos injetores serão avaliados com uso de diesel convencional (S1200) e  biodiesel utilizando-se a máquina de ensaio de vazão em injetor, TM 507 (fig. 3). Os parâmetros avaliados estão apresentados na Tab. 1. Figura 3.  Máquina de ensaio de injetor Diesel, TM 507 Tabela 1. Parâmetros de avaliação de bicos injetores diesel.   * mL/1000 pulsos (strokes) Ensaio e medidas realizadas Unidade Faixa de medida Resolução Resistência dos injetores eletromagnéticos Ohm 0 - 5  0,1 Vazão principal dos injetores mL* 0 - 500 0,1 Vazão principal dos injetores mL* 0 - 500 0,1 Pressão durante ensaio bar 150 - 1500 10 Estanqueidade  –   visual  –   Visualização dos sprays dos injetores  –   visual  –     BELO HORIZONTE - MINAS GERAIS 05 a 08 DE OUTUBRO DE 2010 Os combustíveis ensaiados na TM 507 também são caracterizados através de viscosimetria, densidade, teor de enxofre, corrosividade ao cobre e ensaios de lubricidade HFRR. Complementar a isto, ensaios acelerados de desgaste de materiais aplicados em componentes de motor monocilindro são realizados em tribômetro abrasivo, obtendo dados de temperatura e nível de pressão sonora, com a caracterização metalográfica e de valores de dureza e rugosidade dos materiais ensaiados. As ferramentas matemáticas e estatísticas dos softwares Excel e Origin são aplicados ao tratamento dos dados em anállise, buscando-se correlações entre as famílias de dados. 3 - Resultados e Discussão Através do ensaio utilizando-se a máquina TM 507, é  possível obter dados de vazão de injetores, testar sensores de pressão e válvulas reguladoras de pressão de injetores. Com uso desta ferramenta é possível analisar diversas características como atomização, penetração do jato de combustível, distribuição de tamanho das gotas, avanço da injeção e débito de combustível, além de turbulência, taxa de compressão, além dos mecanismos de desgaste dos injetores ensaios.  Nas figuras de 4 a 7 são mostrados alguns resultados obtidos através de software no equipamento TM 507, os quais sejam ensaio de teste indutivo, marcha lenta, carga  parcial e de carga total. Figura 4.  Ensaio de teste indutivo, TM 507 Figura 5.  Ensaio de marcha lenta, TM 507 Figura 6.  Ensaio de carga parcial, TM 507 Figura 7.  Ensaio de carga total, TM 507 Para cada tipo de ensaio é possível selecionar a pressão, a temperatura, frequência, e tempo, além da vazão e retorno. Com isto no final de cada ensaio é possível obter um gráfico comparativo, o qual utiliza padrões contidos no  banco de dados do fabricante (tabelas de injetores, sensores e válvulas) e separa-os entre valores dentro da faixa e fora dela. 4 - Agradecimentos Os autores agradecem ao REUNI, Capes, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica pelo apoio financeiro e aos integrantes do Grupo de Estudos de Tribologia da Universidade Federal do Rio Grande do  Norte. 5 - Bibliografia 1  Hutchings, I. M.; Tribology: Friction and Wear of  Engineering Materials . Edward Arnold. 1992. 2  Reis, M. C., Zavaglia, C.A.C.; projeto e construção de um equipamento para ensaios de desgaste de materiais para uso em próteses ortopédicas;    Revista Brasileira de Engenharia  Biomédica , v.15 (1999): 31-38. 3  Suski, C. A.;  Estudo do Efeito de Tratamentos e  Revestimentos Superficiais na Vida de Ferramentas de Conformação Mecânica à Frio . Dissertação de Mestrado  –   Universidade Federal de Santa Catarina, 2004.
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