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Motor a diesel

(Redirecionado de Motor diesel)
Motor a diesel
MAN TGX V8 engine.JPG
Tipo
Reciprocating engine (en)Visualizar e editar dados no Wikidata
Descoberto
Descobridor
Data

O motor Diesel ou motor de ignição por compressão é um motor de combustão interna inventado pelo engenheiro alemão Rudolf Diesel (1858-1913), em que a combustão se faz pelo aumento da temperatura provocado pela compressão do ar.

Em 23 de fevereiro de 1893 o engenheiro alemão Rudolf Diesel recebeu a patente para o seu motor de autoignição. O motor Diesel destaca-se ainda hoje pela economia de combustível.

HistóriaEditar

Rudolf DieselEditar

 Ver artigo principal: Rudolf Diesel

Rudolf Diesel nasceu em Paris em 1858, filho de um artista que trabalhava cabedal[carece de fontes?] e de uma governanta que também era professora de línguas. Aos 12 anos de idade foi admitido na Ecole Primaire Superieure, que era então a melhor escola de Paris. Quando rebentou a guerra Franco-Prussiana (19 de Julho de 1870 — 10 de Maio de 1871), a família de Rudolf foi considerada inimiga da França, sendo deportados para a cidade de Londres. Mais tarde, um primo ajudou-o a voltar para a cidade natal do seu pai, Augsburg, onde frequentou a Royal County Trade School e ganhou uma bolsa para a Universidade Técnica de Munique, onde conheceu Carl von Linde, pioneiro na área da refrigeração, que fez de Rudolf seu protegido.

Após a sua graduação, muda-se para Winterthur, Suíça onde é maquinista e designer durante dois anos. Paris foi o destino seguinte, onde esteve empregado na Linde Refrigeration Enterprises e também onde se tornou um apreciador de arte e política.

Em 1885 montou sua primeira loja-laboratorio em Paris, onde desenvolveu o seu motor a tempo inteiro. Mais tarde mudou-se para Berlim onde continuou seu trabalho, ficando sempre associado à Linde Enterprises.

Em 1893, patenteou seu invento, apresentando o primeiro automóvel da história equipado com motor a diesel (e o primeiro movido por um biocombustível) em Augsburg, Alemanha, no dia 10 de Agosto.[1]

Regressou dos Estados Unidos após conflitos sobre registros de patentes, especulações financeiras mal sucedidas e teve problemas psicológicos. Esteve à beira da falência. Diesel regressa à Europa para prosseguir as suas pesquisas. Faleceu a 30 de setembro de 1913, ao cruzar o canal da Mancha numa viagem à Inglaterra. Diesel pretendia expor às autoridades navais daquele país novas possibilidades para o uso do seu motor. A cabine do navio onde viajava chegou vazia à Inglaterra. Os motivos e acontecimentos que levaram à sua morte, continuam um mistério ainda hoje. Dias depois da sua morte, o seu corpo foi encontrado a boiar no Mar do Norte.

Os marinheiros que o acharam guardaram os seus documentos e pertences e devolveram o corpo ao mar (prática comum naquele tempo). Só em terra é que viram tratar-se do famoso inventor alemão Rudolf Diesel.

TecnologiaEditar

Quando o tempo está frio, o ar ao ser comprimido poderá não atingir a temperatura suficiente para a primeira ignição, mas esses obstáculos têm vindo a desaparecer em virtude das injecções electrónicas directas e a maior rotação do motor de partida. Nos modelos antigos ou lugares muito frios costuma-se usar velas de incandescência no tubo de admissão para minimizar esse efeito sendo que alguns motores estacionários ainda usam buchas de fogo e a partida é feita com manivelas.

As principais diferenças entre o motor a gasolina e o motor diesel são as seguintes:

  • Enquanto o motor a gasolina funciona com a taxa de compressão que varia de 8:1 a 12:1, no motor diesel esta varia de 15:1 a 25:1. Daí a robustez de um relativamente a outro.
  • Enquanto o motor a gasolina admite (admissão - primeiro tempo do ciclo de quatro tempos de um motor Ciclo Otto) a mistura ar/combustível para o cilindro (injeção indireta, com o combustível sendo diretamente despejado no coletor de admissão), o motor Diesel aspira apenas ar, com o diesel sendo despejado diretamente no topo do cilindro (todavia, os motores a gasolina com injeção direta, mais similares ao ciclo diesel, estão a se popularizar graças aos ganhos em eficiência e economia que tal sistema possibilita).[2][3]
  • A ignição dos motores a gasolina dá-se a partir de uma faísca elétrica fornecida pela vela de ignição antes da máxima compressão na câmara de explosão (> a 400 ºC). Já no motor Diesel a combustão ocorre quando o combustível é injetado e imediatamente inflamado pelas elevadas temperaturas (> a 600 °C) devido ao ar fortemente comprimido na câmara de combustão. O Engenheiro Rudolf Diesel, chegou a esse método quando aperfeiçoava máquinas a vapor.
Primeiro Motor Diesel de 1893
 
A patente sobre o motor de Rudolf Diesel, em 23 de fevereiro de 1893. 
Motor a diesel, em aplicação estacionária, acoplado a um gerador
Motor Diesel
 

CombustívelEditar

 Ver artigo principal: Diesel
 Ver também: Bomba injetora
 
Bomba injetora de um motor a diesel de 12 cilindros.

O primeiro protótipo de motor diesel foi alimentado com óleo vegetal (óleo de amendoim),[4] porém o combustível utilizado desde então pelos motores diesel é o óleo diesel (gasóleo em Portugal), um hidrocarboneto obtido a partir da refinação do petróleo a temperaturas de 250°C e 350 °C. Recentemente no Brasil, por lei, o diesel de petróleo é vendido após receber uma adição percentual de biodiesel, pois esse é produzido de óleo vegetal e/ou animal (fontes de energia renovável) através do processo de transesterificação sendo, portanto, um éster [5] e não um hidrocarboneto como o diesel de origem fóssil. Há pesquisas desde 1920 para aprimorar a produção de diesel sintético através de tecnologias de conversão (Processo de Fischer-Tropsch) utilizando como insumo substâncias que contém carbono e hidrogênio (ver: Combustível sintético). Na década de 2010, pesquisa-se a produção de biodiesel a partir de cana-de-açúcar que, como o diesel derivado do petróleo, também é um hidrocarboneto.[6]

FuncionamentoEditar

Ciclo termodinâmicoEditar

 Ver artigo principal: Ciclo diesel
 
Fig .1: Ciclo diesel num diagrama p-v.

Para explicar o funcionamento de um motor Diesel, é preciso conhecer algumas características termodinâmicas referentes à teoria de máquinas térmicas, mais concretamente aos ciclos térmicos. O ciclo Diesel representa, em teoria, o funcionamento do motor com o mesmo nome. A realidade não difere muito deste modelo teórico, mas devido a variados factores, o ciclo térmico não passa mesmo disso. Na prática, o funcionamento possui algumas diferenças.

Para o ciclo teórico, estão representadas nas figuras, as evoluções consoante as propriedades analisadas. A figura 1 mostra a evolução segundo a pressão e o volume específico, a figura 2, a relação entre a temperatura e a entropia.

Em ambos os casos, a evolução é:

  • 12 : Compressão isentrópica →  
  • 23 : Fornecimento de calor a pressão constante (isobárico) → 
  • 34 : Expansão isentrópica →  
  • 41 : Cedência de calor a volume constante →  
 
Figv.2: Ciclo diesel num diagrama T-s.

Trabalho de ciclo:  

Rendimento do ciclo:  

Razão de compresão:

Funcionamento mecânicoEditar

Na maioria das aplicações os motores Diesel funcionam como um motor quatro tempos. O ciclo inicia-se com o êmbolo no ponto morto superior (PMS). A válvula de admissão está aberta e o êmbolo ao descer aspira o ar para dentro do cilindro.

O êmbolo atinge o Ponto Morto Inferior (PMI), a válvula de admissão fecha, e inicia-se então a compressão. A temperatura do ar dentro do cilindro aumenta substancialmente devido à diminuição do volume.

Pouco antes do PMS o combustível começa a ser pulverizado pelo ejector em finas gotículas, misturando-se com o ar quente até que se dá a combustão. A combustão é controlada pela taxa de injecção de combustível, ou seja, pela quantidade de combustível que é injectado. O combustível começa a ser injectado um pouco antes do PMS devido ao facto de atingir a quantidade suficiente para uma perfeita mistura (ar + combustível) e consequentemente uma boa combustão.

A expansão começa após o PMS do êmbolo com a mistura (ar + combustível) na proporção certa para a combustão espontânea, onde o combustível continua a ser pulverizado até momentos antes do PMI.

O ciclo termina com a fase de escape, onde o embolo retorna ao PMS, o que faz com que os gases de combustão sejam expulsos do cilindro, retomando assim o ciclo.

No caso dos motores a dois tempos, o ciclo é completado a cada volta, a admissão não é feita por válvulas mas sim por janelas.

UsosEditar

 
Diagrama do petroleiro russo Vandal.

Seu primeiro uso prático foi no campo da propulsão naval. As primeiras embarcações a usá-lo foram o petroleiro Vandal (Rússia, 1903) [7] e o submarino Aigrette (França, 1904).[8] Em 1912, surge a primeira locomotiva a diesel (Suíça).[9] O primeiro trator e o primeiro caminhão a diesel surgiram, respectivamente em 1922 e 1923 (ambos na Alemanha).[10] [11] No começo dos anos 1930, automóveis com este propulsor disputaram de competições automobilísticas nos Estados Unidos.[12] A produção em série de automóveis leves dotados de motor a diesel, só teve inicio na década de 1930, por iniciativa de fabricantes da França e Alemanha.[12]

Gama de velocidadeEditar

Industrialmente, estes motores são divididos segundo a sua velocidade de rotação (rpm), existem três tipos: altas, médias e baixas velocidades.

  • Médias velocidades - (variam entre as 500 e 1000rpm) - Na indústria, estes motores são utilizados em aplicações de "grande porte", tais como locomotivas, grandes compressores e bombas, grupos geradores diesel-elétricos e alguns navios (ver: propulsão naval).
  • Baixas velocidades - (variam entre 60 e 200rpm) - Em grandes navios, os maiores motores (em dimensão) quando comparados com os outros dois, estes motores diferenciam-se não só pela potência que são capazes de desenvolver (cerca de 85 MW), como pelas propriedades do combustível - normalmente óleo combustível pesado - e a velocidade de explosão e serem motores dois tempos, como o maior motor a combustão interna do mundo[13] o Wärtsilä-Sulzer RT-flex96C.

GaleriaEditar

Veículos com motorização diesel

Ver tambémEditar

BibliografiaEditar

Referências

  1. «First Biofuel Car». Automostory (em inglês). Consultado em 26 de novembro de 2019 
  2. «Como funcionam os motores de injeção direta». Consultado em 6 de outubro de 2015. Arquivado do original em 3 de março de 2016 
  3. «Qual foi o primeiro carro "injetado" da história? - FlatOut!». Consultado em 6 de outubro de 2015 
  4. Felippe Gil (2019). «Amendoim: história, botânica e culinária». Editora Senac São Paulo. Consultado em 26 de novembro de 2019 
  5. BioDieselBR - O Que é Biodiesel? 27 de Janeiro de 2006, acessado em 29/07/2018.
  6. BioDieselBR - Diesel de cana: assobiar e chupar cana. Tatiane Matheus, 27 de Agosto de 2012, acessado em 29/07/2018.
  7. Brita Åsbrink. «M/s Vandal - a historical ship». Brothers Nobel (em inglês). Consultado em 26 de novembro de 2019 
  8. Taylor Baldwin Kiland, Michael Teitelbaum (2015). «Military Submarines: Sea Power». Enslow Publishing, LLC (Google Livros) (em inglês). Consultado em 26 de novembro de 2019 
  9. John W. Klooster (2009). «Icons of Invention: The Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates, Volume 1». ABC-CLIO, (Google Livros) (em inglês). Consultado em 26 de novembro de 2019 
  10. Graeme R. Quick (2006). «Australian Tractors: Indigenous Tractors and Self-propelled Machines in Rural Australia». Rosenberg Publishing, (Google Livros) (em inglês). Consultado em 26 de novembro de 2019 
  11. Charlie Samuels (2010). «The Age of the Atom (1900 – 1946)». Gareth Stevens Publishing LLLP, (Google Livros) (em inglês). Consultado em 26 de novembro de 2019 
  12. a b «First Diesel Car». Automostory (em inglês). Consultado em 26 de novembro de 2019 
  13. «Como é feito o maior e mais potente motor a diesel do mundo - FlatOut!». Consultado em 6 de outubro de 2015 

Ligações externasEditar