Bomba e linha de combustível

Quanto o motor bebe. vazão = potência × BSFC, em lb/h, convertida para litros pela densidade do combustível: l/h = lb/h × 453,592 ÷ (densidade × 1000). É por isso que trocar gasolina por etanol muda tudo — com cada um no seu lambda de potência, que é como a página parte, a mesma potência pede uns 50% mais volume de etanol; se os dois rodassem no mesmo λ, seriam uns 40%.

O lambda entra aqui. O BSFC de tabela não é medido em lambda 1 — ele já vem de um acerto rico de potência, e cada combustível tem o seu (a gasolina em torno de 0,88, o etanol de 0,82, o metanol de 0,70). Como a potência vem do ar e o ar que cabe no motor não muda, para a mesma potência a vazão de combustível anda com o inverso do lambda: BSFC(λ) = BSFC_ref × λ_ref ÷ λ. Descer de 0,88 para 0,78, que é acerto comum de turbo forte, pede 13% mais combustível — e é exatamente a margem que costuma faltar quando se dimensiona no limite. O campo vem travado no λ de referência para deixar a suposição à vista; destrave e digite o lambda que você realmente roda.

A pressão que a bomba realmente enfrenta não é a do trilho. É p_bomba = p_trilho + perda do filtro + perda da mangueira, e com regulador 1:1 o trilho ainda sobe junto com o turbo: p_trilho = p_base + pressão de turbo. Num motor a 2 bar de turbo com base 3, a bomba pode estar trabalhando contra mais de 5,5 bar — onde ela entrega bem menos que o número da caixa.

Vazão por pressão. Entre os pontos medidos a ferramenta interpola reto, que é boa aproximação para bomba de turbina na faixa de trabalho. Fora dessa faixa ela não estica a reta do último trecho — dois pontos próximos dariam uma reta quase horizontal que, levada até 5 ou 6 bar, prometeria vazão que a bomba não tem. Em vez disso decai proporcionalmente a partir do ponto medido mais próximo, e marca o resultado como estimativa.

A queda por bar depende da turbina: canal simples perde perto de 10% por bar (a Walbro 255 cai de 265 para 227 l/h em 1,38 bar); canal duplo e turbina grande caem menos, perto de 5% por bar. Cada bomba da lista carrega a sua taxa; o campo de queda na coluna ao lado é para a sua bomba, quando você só tem um ponto de catálogo e não sabe a inclinação real.

O alívio, que é onde a linha morde. A reta não sabe que a bomba tem limite. Toda bomba tem uma pressão máxima, em que a válvula de alívio abre por inteiro e devolve tudo para o tanque — e a válvula começa a abrir antes disso. A ferramenta considera que ela começa a abrir em 90% da pressão máxima, e daí até o máximo a vazão que segue para o motor cai até zero (faixa laranja no gráfico). Os 90% são estimativa; a abertura real depende da mola de cada válvula.

É por isso que, na prática, a diferença entre linha original e AN é enorme em uns carros e quase nenhuma em outros. Longe do limite, meio bar a mais de linha custa uns 5% de vazão. Perto dele, os mesmos décimos de bar empurram a bomba para dentro da zona do alívio e a vazão despenca. Exemplo: AEM 340 com E85, base 3 bar e 1,5 bar de turbo em regulador 1:1, 4,5 m de linha — com a 8AN ela entrega 279 l/h; com a linha original 5/16" entrega perto de 200.

Consumo elétrico. A corrente não é fixa: o motor da bomba paga a potência hidráulica que ela está entregando, e essa potência é vazão × pressão. Subir a pressão derruba um pouco a vazão mas multiplica a pressão, e o produto sobe — então a corrente sobe junto. Entre pontos medidos a ferramenta interpola; fora deles escala por essa potência, com I(p) = I_ref × [0,10 + 0,90 × (Q·p) ÷ (Q_ref·p_ref)], onde os 10% são a corrente que a bomba puxa sem carga. Esse número saiu do único par completo da base (a Walbro 255, 7,4 A a 2,76 bar e 9,3 A a 4,14 bar) e bate na conferência independente com a Bosch 044, que dá 15,3 A a 5 bar ancorada nos 11 A a 3 bar dela.

Por isso o número de catálogo engana: uma bomba anunciada com 14 A a 2,76 bar pode estar puxando perto de 25 A a 6 bar. É assim que se queima fio, relé e chicote — dimensione o elétrico pela pressão em que o carro realmente roda, não pela da caixa.

Vazão por tensão. A vazão anda quase junto com a rotação da bomba, que anda com a tensão. O padrão aqui é 8% de vazão por volt em torno da tensão de referência, ajustável. Parece pouco e não é: 12,0 V em vez de 13,5 V tiram perto de 12% da vazão, e é exatamente na largada, com a bateria caindo, que o motor mais precisa.

Perda de carga na linha. Darcy-Weisbach: Δp = f × (L ÷ D) × (ρ v² ÷ 2), com v = Q ÷ A e o fator de atrito vindo de 64 ÷ Re em regime laminar ou 0,3164 ÷ Re^0,25 em turbulento. A viscosidade entra aí, e é por isso que etanol perde um pouco mais que gasolina na mesma mangueira.

O diâmetro que conta é o de dentro. Em turbulento a perda anda com 1 ÷ D^4,75: um milímetro a menos pesa muito. E a polegada engana — tubo rígido é vendido pela medida de fora, mangueira pela de dentro. A linha original 5/16" é tubo de 8 mm por fora com uns 6 mm por dentro; a mangueira de borracha 5/16" tem 7,9 mm por dentro. Entre a linha original e uma 8AN a perda muda perto de 13 vezes.

Velocidade na mangueira. Vale olhar junto com a perda: acima de uns 2 m/s na alimentação a perda cresce rápido e o risco de cavitar na entrada da bomba aumenta. Não é lei, é bom senso de projeto.

O BSFC, e por que ele é editável por combustível. É o número que mais manda no tamanho da bomba, e o único que não sai de geometria nem de folha de dados — sai de ensaio. Os valores de fábrica são derivados da eficiência térmica que cada combustível entrega num motor bem acertado: bsfc = 3600 ÷ (eficRef × PCI) ÷ 608,277 ÷ λ_ref. Por isso a tabela nasce toda em "realista", e por isso o veredito ao lado de cada linha compara o que o seu número implica contra a referência daquele combustível — que não é a mesma para todos, porque álcool resfria a admissão e aceita mais avanço. Subir o BSFC erra para o lado seguro; baixar deixa a bomba pequena.

O que estes cálculos ainda não cobrem. Curvas, conexões e o pré-filtro somam perda que não está aqui — na prática se conta cada curva fechada como um pedaço a mais de mangueira e se soma no comprimento. A queda de tensão do chicote também não entra, e é justamente o que costuma matar a vazão no carro real: dimensione o fio e o relé junto com a bomba, e meça a tensão no borne com o motor girando. Nem o lado da sucção: sock entupido e pré-bomba estrangulada fazem a bomba cavitar, e aí nenhuma conta de pressão de saída descreve o que acontece.