Como Funcionam os Controles e Proteções de Um Motor Diesel? (Parte 1 - Sistema de Partida)

Ricardo Figueiredo

Prosseguindo nossa série sobre motores diesel aplicados em grupos Geradores singelos (sem paralelismo), vamos falar a respeito da proteção e controles necessários. Neste artigo falaremos a respeito da partida destes motores.

Imagem do site: Blog mixauto.com

Partida de um motor diesel:

Como vimos nos artigos anteriores, os motores ciclo diesel funcionam com a ignição (queima) do combustível de forma espontânea, sem a necessidade de haver uma faísca ao atingir uma taxa de compressão em torno de 1/20.

Se o motor está parado, como será iniciada a ignição?

É aí que entra o motor de partida. Este componente será responsável por fazer o motor diesel girar até atingir uma velocidade mínima de 250 e no máximo 350 RPM para que possa ser iniciada a queima do combustível nos cilindros e, a partir daí, o motor funcionar de forma autônoma.

Mas..., e como funciona este sistema de partida?

O motor de partida ou motor de arranque possui a estrutura conforme o desenho esquemático a seguir:

A cremalheira é acoplada diretamente ao eixo do motor e é uma grande engrenagem com dentes. Logo a seguir vemos o pinhão (também conhecido por "bêndix") é uma outra engrenagem com dentes que é acoplada ao eixo do motor de partida. Com o motor em repouso ou em funcionamento a velocidade nominal teremos estas duas engrenagens afastadas uma da outra.

Vemos também um conjunto solenoide (também conhecido como "Automático do Motor de Partida") que, quando é energizado através do relé de partida, move para frente a alavanca de deslocamento fazendo o pinhão encaixar na cremalheira. Ao mesmo tempo em que a alavanca é deslocada os contatos de força deste conjunto são fechados alimentando o motor de partida pela bateria, fazendo o eixo deste girar movimentando a cremalheira e por consequência girar o virabrequim e os pistão que provocará a compressão do combustível iniciando a queima no interior dos cilindros.

O motor de partida deverá ficar acionado até atingir uma rotação de 250 a 350 RPM quando deverá ser desligado fazendo a alavanca de deslocamento recuar através da força de uma mola que vemos da referida figura.

O motor de partida será danificado se continuar acoplado à cremalheira com velocidade superior a 350 RPM. Para minimizar este problema, alguns motores de partida são fabricados com o pinhão crescente, ou seja, o pinhão é montado sobre uma engrenagem que permite ao mesmo assumir velocidades superiores a velocidade do eixo do mesmo sem provocar arrasto. Esta técnica é semelhante ao sistema de engrenagens de uma bicicleta que permite o pneu atingir velocidades superiores a do pedal sem que isto acarrete em arrasto para os pés do ciclista.

Mesmo utilizando esta técnica do pinhão crescente, se o motor de partida ficar acionado além do máximo permitido ele será danificado, pois além de não ter sido projetado para passar muito tempo em funcionamento, existe um limite para a diferença de velocidade entre a cremalheira e o eixo do motor de partida que este conjunto de engrenagens suportará.

Pelo que foi exposto fica clara a importância de que sejam previstos sistemas de corte de arranque nas automações de grupos geradores a fim de que garantam o desligamento e desacoplamento do motor de partida antes que a velocidade de 350 RPM seja atingida. Outra proteção deve ser prevista: Não deve ser permitido o acionamento do motor de partida enquanto o motor diesel estiver em funcionamento, caso isto ocorra o pinhão e o motor de partida podem sofrer sérios danos.

Que sistemas de corte de arranque podem ser utilizados?

Diante do que expomos vemos a importância de termos um eficiente sistema de corte de arranque. Para que este sistema seja realmente seguro e eficiente é costumeiro se adotar mais de um sistema associando-os em uma lógica AND, ou seja, a informação de que o motor seja desligado prevalece.

Veremos a seguir os principais sistemas de corte de arranque adotados:

Medição da velocidade pelo pick-up magnético: De longe é o método mais preciso e mais confiável que temos. O pick-up magnético é composto de uma bobina com suas espiras em torno de um núcleo de ferrite imantado instalado por cima da cremalheira. Toda a vez que um dente da cremalheira passa diante do pickup há um aumento no fluxo magnético e é gerado um pulso de tensão induzida na bobina. A contagem destes pulsos em uma base de tempo será diretamente proporcional a velocidade em RPM do Motor e, desta maneira, fica fácil determinar o ponto de corte do arranque e impedir que o mesmo seja acionado enquanto o motor diesel esteja funcionando.

Frequência do do alternador principal: Sabemos que os alternadores de 4 polos para manter a frequência em 60 Hz necessita girar a uma velocidade de 1800 RPM. desta maneira é fácil entender que a cada Hz teremos 30 RPM e para termos o corte de arranque em 350 RPM teremos o alternador principal a 11,7 Hz. Este método pode falhar, caso o alternador principal não estiver gerando.

D+ do Alternador de Carga de Baterias: O alternador de carga de Baterias possui um terminal chamado de D+. Este terminal atinge um potencial positivo em relação ao 0V da bateria assim que o motor atinge cerca de 400 RPM. Por tanto ele pode ser utilizado como uma segunda alternativa ao corte do arranque.

W do Alternador de Carga de Baterias: Em alguns alternadores de carga de baterias existe um terminal denominado de "W". Este terminal fornecerá uma frequência proporcional a velocidade do motor diesel e também pode ser utilizado para "informar" à automação do grupo gerador o ponto do corte do arranque.

Todos os sinais acima relacionados podem ser utilizados, tanto para efetuar o corte do arranque como para impedir que o motor de partida seja acionado com o motor diesel em funcionamento.

Para casos bem específicos, existem sistema de partida a ar comprimido, sistema este que é utilizado principalmente em áreas classificadas com risco de explosão ou incêndio. Por enquanto não é nosso objetivo abordar este sistema de partida. 

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Espero que tenham gostado. Por favor, comentem e falem do que gostaram, sugiram assuntos que gostariam de ver abordados e tirem suas dúvidas.

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