Descubra como o calor perdido pode se transformar em potência extra nos motores a combustão

Turbo-Compound

O sistema Turbo-Compound é uma tecnologia usada para aproveitar parte da inercia e calor dos gases de escape de um motor a combustão. Ele envolve um conjunto de turbocompressores que são acionados pelos gases de escape. O objetivo é converter a energia da inercia dos gases que normalmente seria perdida em energia útil, que pode ser aproveitada para gerar mais potência ou melhorar a eficiência do motor.

O sistema emprega duas turbinas conectadas em série, pelas quais os gases resultantes da combustão passam inicialmente pela primeira turbina (menor) e, em seguida, pela segunda turbina (maior), sendo finalmente liberados na atmosfera. O ar admitido percorre o caminho inverso ao dos gases de escape, sendo primeiramente comprimido pelo compressor maior e, depois, passando pelo compressor menor, onde a pressão é multiplicada.

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Essa multiplicação das pressões permite alcançar pressões superiores àquelas que uma turbina sozinha e outros tipos de sistemas que utilizam turbocompressores conseguiria atingir, tornando o sistema mais eficiente em uma ampla faixa de rotações. Esse arranjo reduz o esforço necessário para gerar as pressões desejadas, exigindo menos do sistema.

Esse tipo de projeto facilita a utilização de pressões maiores nos motores sem sobrecarregar tanto os turbocompressores. Como a pressão gerada pela turbina maior é multiplicada pela turbina menor, o funcionamento dos compressores torna-se mais eficiente, pois a rotação dos turbos é reduzida, resultando em um desempenho mais frio. Isso contribui para o aumento da eficiência geral do motor, uma vez que parte do calor e da energia gerada é convertida em energia útil. Esse processo é uma forma de reduzir o desperdício de energia no motor, aumentando a eficiência e, em muitos casos, a potência.

Ciclo Rankine

O Ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico usado em várias aplicações para converter calor em trabalho. Ele é comumente utilizado em sistemas de recuperação de calor, como em usinas termelétricas ou sistemas de aproveitamento de calor residual.

A ideia básica é usar um fluido de trabalho (geralmente água ou outro fluido com um ponto de ebulição bem definido) que seja aquecido por uma fonte externa (como os gases de escape de um motor a combustão). O fluido aquece, se transforma em vapor e gira uma turbina para gerar energia. Depois, o vapor é resfriado, condensa-se de volta para o estado líquido e é enviado novamente para ser aquecido.

Quando aplicamos isso em motores a combustão, podemos usar os gases de escape quentes para aquecer o fluido de trabalho do Ciclo Rankine, gerando vapor que, por sua vez, movimenta uma turbina para produzir mais energia. Isso ajuda a aproveitar o calor desperdiçado.

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Ambos os sistemas, Turbo-Compound e Ciclo Rankine, têm como objetivo principal em sua utilização para melhorar a eficiência do veículo. No entanto, cada um se destaca em aspectos diferentes. O Ciclo Rankine é mais eficaz quando o foco está exclusivamente no aproveitamento do calor, transformando-espaço em energia útil. Já o Turbo-Compound se diferencia por aproveitar não apenas o calor, mas também a energia presente na inércia dos gases de escape, utilizando-os para gerar mais potência no motor. Dessa forma, o Turbo-Compound se destaca na recuperação de energia dinâmica (como os gases de escape em movimento), enquanto o Ciclo Rankine se destaca no aproveitamento térmico em uma abordagem mais direta e eficiente.

•                    Turbo-Compound: Utiliza a inercia dos gases de escape e usa para gerar mais trabalho, normalmente por meio de turbinas.

•           Ciclo Rankine: Utiliza um fluido de trabalho que é aquecido pelos gases de escape, gerando vapor e produzindo energia por meio de uma turbina/gerador. Ele é uma forma de recuperar o calor e convertê-lo em energia útil.