Análise de temperatura em um motor de combustão com arrefecimento a ar utilizando sensores baseados em redes de Bragg em fibras óticas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ferazza, Henrique
• Orientador(a): Abe, Ilda
• Banca de defesa: Abe, Ilda , Fugihara, Meire Cristina , Fiorin, Rodrigo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Motores de combustão interna; Temperatura; Detectores ópticos; Fibras ópticas; Refrigeração; Internal combustion engines; Temperature; Optical detectors; Optical fibers; Refrigeration and refrigerating machinery
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27887

Este estudo reporta a análise da temperatura em motores de combustão interna arrefecidos a ar, utilizando como dispositivo de medição sensores baseados em redes de Bragg em fibras óticas – FBGs, para obter valores de temperatura em diferentes condições de funcionamento do motor referido. Considera-se o motor de combustão interna com arrefecimento a ar o modelo de sistema mais simples e menos eficiente quando comparado com sistemas mais complexos. As aletas são componentes importantes para promover uma transferência de calor mais adequada. A transferência de calor das aletas não tem um coeficiente linear e a distribuição da temperatura na superfície de um motor arrefecido a ar não é uniforme, tornando o monitoramento térmico mais complexo. O sensoriamento foi realizado por um sensor FGB, pois possui algumas vantagens sobre os outros tipos de dispositivos de monitoramento. Dentre as vantagens pode-se observar que não há riscos de explosões, não sofrerem interferência elétrica, magnética ou química, além de ter dimensões reduzidas, baixo peso e serem adaptáveis a contornos mais complexos como os cilindros dos motores. Foi realizada uma análise da temperatura em função da duração e do ciclo de funcionamento, dispondo sensores em locais específicos na região do cilindro do motor. Foi possível obter os coeficientes temporais através de ajustes exponenciais e ajustes lineares, através de ensaios com diferentes velocidades. Observou-se que quanto maior o tempo de uma etapa, maior é o valor exponencial e o decaimento da temperatura. Observou-se também que quanto maior for a temperatura atingida pelo motor, menor será o coeficiente e mais tempo será necessário para atingir temperaturas mais baixas. Para o resfriamento, o maior coeficiente temporal observado foi de 44 s. Na etapa realizada com velocidade menor, partindo de temperaturas mais baixas, obteve-se um valor de coeficiente de velocidade de -0,38 °C/s. Ao passo que, no segundo ensaio, partindo de uma temperatura maior, mesmo para velocidades maiores, a taxa de decaimento foi menor, de -0,21 °C/s, mostrando que a temperatura do motor tem forte influência na capacidade de arrefecimento. A aquisição de dados foi elucidativa e se apresenta como uma alternativa interessante para aprofundamentos nos estudos dessa área.