O que é Taxa de Compressão??

A taxa de compressão é um conceito intrínseco dos motores a combustão interna. É um valor numérico, neste caso uma razão ou proporção, que compreende a relação entre o volume da câmara de combustão completamente distendida para o volume da câmara de combustão completamente comprimida. Por exemplo, quando se diz que um motor possui uma taxa de compressão de 10:1, isto significa que a câmara de combustão, quando completamente distendida, possui 10 vezes maior volume em relação à câmara completamente comprimida.Em motores a pistão, a taxa de compressão é o volume do cilindro mais o volume da câmara de combustão, dividido pelo volume da câmara.

A compressão da mistura é essencial para o melhor aproveitamento da queima nesses motores. Isto ocorre porque a queima é uma reação química (rápida oxidação do combustível), e é explicável pelo estudo da cinética química.

Toda reação química leva um tempo para ocorrer, ou seja, possui uma velocidade de reação. Quanto maiores a temperatura e a pressão do sistema, entre outros fatores, maior é a velocidade da reação.

Os motores a combustão interna trabalham admitindo e comprimindo gases (em geral o ar atmosférico). Nos motores a combustão interna, quando ocorre redução do volume no interior de suas câmaras de combustão, ocorre forte aumento da pressão interna dessas câmaras. Esse efeito é explicável pela teoria geral dos gases. Com esse forte aumento de pressão, a velocidade da queima se dá de maneira bem mais alta do que se daria caso estivesse sob a pressão atmosférica simplesmente.

Ocorre que, quanto maior a velocidade da reação, se esta reação for exotérmica (caso da combustão), mais rapidamente se elimina a energia gerada, o que, pelo estudo da física, aumenta a potência liberada pela reação. Como essa energia química é absorvida pelo motor, em grande parte, sob a forma de energia mecânica, isso significa que se obtém um maior aproveitamento mecânico de um motor quanto a combustão é comprimida.

A taxa de compressão é um elemento físico-matemático que está presente nos diversos motores: motores de ciclo Otto (álcool, gasolina ou gás natural), nos motores de ciclo diesel, nos motores 2 tempos, nos rotatórios, entre outros. Em todos esses motores a compressão interna exerce papel fundamental no seu rendimento. Em geral, quanto maior a taxa de compressão, maior o rendimento termomecânico desses motores - porém, a compressão tem limites, seja pela constituição do motor (ferro, alumínio etc.), pelo limite à detonação/pré-ignição do combustível, seja pelo limite de pressão/temperatura ou de durabilidade suportado pelo motor em questão.

A taxa de compressão é quase sempre estática durante o funcionamento e depende da construção física do motor. Em geral, ela pode ser alterada. Nos motores a pistão, isso pode ser feito de várias formas: por rebaixamento do cabeçote (o que reduz o volume da parte superior das câmaras), por utilização de juntas de cabeçote mais finas, ou por utilização de novos pistões (por exemplo, substituição de pistões de cabeça côncava por pistões de cabeça plana, ou com pino de encaixe mais baixo). Essas em geral são receitas utilizadas por preparadores para serem utilizadas em "venenos" para motores aspirados.

Entretanto, existem novos projetos em andamento. A empresa de automóveis sueca Saab desenvolveu o protótipo do motor de compressão variável (SVC), que, entre outras características, permite aproveitar a energia do combustível de maneira bem mais eficiente alterando a taxa de compressão continuamente para o valor ideal de acordo com as condições de funcionamento, em tempo real. Esse motor é composto por uma parte superior e uma inferior. A compressão varia por ajuste da inclinação da parte superior em relação à inferior, por meio de atuadores hidráulicos.


Como Calcular??

Motoros originais de fábrica podem rodar sem problemas com taxa de compressão de 9:1 para gasolina e 12,5:1 para álcool. Motores com preparação aspirada (comando + dimensionado) necessitam ter taxa de compressão maior, não convindo, porém passar de 11:1 para gasolina e 15:1 para álcool (isso considerando motores de competição). Motores de rua costumam trabalhar com 10:1 para gasolina e 13,5:1 para álcool. Motores sobrealimentados precisam trabalhar com taxa de compressão inversamente proporcional à pressão utilizada, variando de 7:1 a 9,5:1 para gasolina e de 9:1 a 12:1 para álcool.

Para saber a taxa de compressão de seu motor você precisará de um paquímetro, uma seringa 10ml, um copo dágua, 50ml de óleo e muita atenção para seguir duas etapas:

1º SABER O VOLUME DO CILINDRO
Há duas formas de saber o volume do cilindro, uma aproximada e outra exata:
- Se o motor for original ou, no caso de já haver sido retificado, o proprietário tiver a certeza da medida dos pistões utilizados, basta consultar um tabela técnica para calcular a cilindrada unitária, utilizando a seguinte fórmula:
Cilindrada = (diâmetro do cilindro X diâmetro do cilindro X curso do pistão X 3,14) / 4000

- A forma mais exata de saber o volume do cilindro é, com o motor aberto, utilizando um paquímetro, medir o diâmetro do cilindro e o curso do pistão (não esquecer de posicionar o motor em ponto morto inferior). Anote as medidas com precisão de uma casa decimal (ex. 100,5mm) e aplique a fórmula acima, cujo resultado será dado em cm3 (ex. 500cm3)

IMPORTANTE! Se o seu motor tiver pistões de cabeça côncava é necessário medir o volume desta concavidade. Posicione o motor em ponto morto superior e, utilizando-se de uma seringa de 10ml e óleo de motor, preencha a concavidade com o volume de óleo necessário para alcançar o mesmo nível da cabeça do pistão. Anote o volume de óleo que você precisou injetar com a precisaão de uma casa decimal (ex. 10,5cm3).
Esse volume de óleo deverá ser SOMADO ao valor encontrado a partir da fórmula acima (ex. se usando a fórmula você calculou um resultado de 500cm3, some a esse valor o volume de óleo injetado de 10,5cm3, que resultará num volume total do cilindro de 510,5cm3).

2º SABER O VOLUME DA CÂMARA DE COMBUSTÃO
Feita em duas etapas: medição do volume da câmara e medição do volume da junta.
- Medição do volume da câmara de combustão: Com o cabeçote fora do motor, prenda-o em uma morsa, mantendo-o perfeitamente nivelado e com as câmares de combustão voltadas para cima. Utilizando uma seringa de 10ml cheia de água ou gasolina, injete a quantidade de líquido suficiente para preencher completamente a câmara de combustão, até nivelá-la com o restante do cabeçote. Anote o volume encontrado com a precisão de uma casa decimal (ex. 55,5cm3)

- Medição do volume da junta do cabeçote: utilizando um paquimetro, meça o diâmetro interno do anel metálico da junta do cabeçote e meça a espessura da junta, anote os valores e utilie a fórmula acima para calcular o volume da junta. Anote o volume encontrado com a precisão de uma casa decimal (ex. 10,5cm3). Esse valor deverá ser SOMADO ao valor encontrado na medição do volume da câmara de combustão (ex. se você havia encontrado uma câmara de 55,5cm3, some a essa o volume da junta de 10,5cm3, que resultará num volume total de 66cm3)

AGORA QUE VOCÊ JÁ SABE O VOLUME TOTAL DO CILINDRO e o VOLUME TOTAL DA CÂMARA DE COMBUSTÃO, BASTA APLICAR A FÓRMULA SEGUINTE:

Taxa de compressão = (volume do cilindro + volume da câmara) / volume da câmara

Usando os valores dos exemplos acima, seria esse o resultado da fórmula:
Taxa de compressão = (510,5 + 66) / 66
Taxa de compressão = 576,5 / 66
Taxa de compressão = 8,73