Motor a diesel: diferenças entre revisões
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O '''motor Diesel''' ou '''motor de ignição por compressão''' é um [[motor de combustão interna]] inventado pelo [[Engenharia|engenheiro]] [[Alemanha|alemão]] [[Rudolf Diesel]] (1858-1913), em que a [[combustão]] se faz pelo aumento da [[temperatura]] provocado pela compressão do ar. |
O '''motor Diesel''' ou '''motor de ignição por compressão''' é um [[motor de combustão interna]] inventado pelo [[Engenharia|engenheiro]] [[Alemanha|alemão]] [[Rudolf Diesel]] (1858-1913), em que a [[combustão]] se faz pelo aumento da [[temperatura]] provocado pela compressão do ar. |
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Rudolf Diesel nasceu em [[Paris]] em 1858, filho de um [[artista]] que trabalhava cabedal{{carece de fontes|data=abril de 2017}} e de uma governanta que também era [[professor]]a 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 [[Deportação|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 de estudos|bolsa]] para a [[Universidade Técnica de Munique]], onde conheceu [[Carl von Linde]], pioneiro na área da [[refrigeração]], que fez de Rudolf seu protegido. |
Rudolf Diesel nasceu em [[Paris]] em 1858, filho de um [[artista]] que trabalhava cabedal{{carece de fontes|data=abril de 2017}} e de uma governanta que também era [[professor]]a 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 [[Deportação|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 de estudos|bolsa]] para a [[Universidade Técnica de Munique]], onde conheceu [[Carl von Linde]], pioneiro na área da [[refrigeração]], que fez de Rudolf seu protegido. |
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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 [[injecção electrónica|injecções electrónicas]] directas e a maior rotação do [[motor de partida]]. Nos modelos antigos ou lugares muito frios costuma-se usar [[Vela de incandescência|velas de incandescência]] no [[Coletor (motor)|tubo de admissão]] para minimizar esse efeito sendo que alguns [[Motor estacionário|motores estacionários]] ainda usam buchas de fogo e a partida é feita com manivelas. |
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* 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 (motor)|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<ref>{{Citar web|título = Como funcionam os motores de injeção direta|URL = http://carros.hsw.uol.com.br/motores-de-injecao-direta.htm|acessadoem = 2015-10-06}}</ref><ref>{{Citar web|título = Qual foi o primeiro carro "injetado" da história? - FlatOut!|URL = http://www.flatout.com.br/qual-foi-o-primeiro-carro-injetado-da-historia/|acessadoem = 2015-10-06}}</ref>). |
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* 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 [[Máquina a vapor|máquinas a vapor]]. |
* 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 [[Máquina a vapor|máquinas a vapor]]. |
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* {{en}} ''Rudolf Diesel and the diesel engine (Pioneers of science and discovery).'' Priory Press, 1974. ISBN 9780850781304 |
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* ''Mecanica Diesel.'' Rache A. M. (Marco), [[Editora Hemus]], 2004. ISBN 9788528903874 |
* ''Mecanica Diesel.'' Rache A. M. (Marco), [[Editora Hemus]], 2004. ISBN 9788528903874 |
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* [http://bestcars.uol.com.br/tecprep/motores-diesel-1.htm Best Cars Web Site. Diesel: a evolução de um motor que ganha importância no mundo] |
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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.
História
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.
Regressou dos EUA 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.
Tecnologia
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[1][2]).
- 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 400ºC). 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.
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Primeiro Motor Diesel de 1893 -
Motor a diesel, em aplicação estacionária, acoplado a um gerador.
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Motor Diesel
Combustível
O primeiro protótipo de motor diesel foi alimentado com óleo vegetal, porém o combustível utilizado desde então pelos motores diesel é o óleo diesel (gasóleo em Portugal), um hidrocarboneto obtido a partir da destilação do petróleo à 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 [3] 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.[4]
Funcionamento
Ciclo Termodinâmico
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:
- 1 → 2 : Compressão isentrópica →
- 2 → 3 : Fornecimento de calor a pressão constante (isobárico) →
- 3 → 4 : Expansão isentrópica →
- 4 → 1 : Cedência de calor a volume constante →
Trabalho de ciclo:
Rendimento do ciclo:
Razão de compresão:
Funcionamento Mecânico
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..
Gama de Velocidade
Industrialmente, estes motores são divididos segundo a sua velocidade de rotação (rpm), existem três tipos: altas, médias e baixas velocidades.
- Altas velocidades - (acima de 1000rpm) - São mais utilizados em inúmeras aplicações (automóveis, caminhões, barcos, compressores, bombas, entre outros). Geralmente motores a quatro tempos com a combustão a dar-se rapidamente.
- 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.
- 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[5] o Wärtsilä-Sulzer RT-flex96C.
Ver também
Bibliografia
- (em alemão) Die Entstehung des Dieselmotors. Rudolf Diesel, Steiger August, 1984. ISBN 9783921564707
- (em inglês) Rudolf Diesel and the diesel engine (Pioneers of science and discovery). Priory Press, 1974. ISBN 9780850781304
- Mecanica Diesel. Rache A. M. (Marco), Editora Hemus, 2004. ISBN 9788528903874
Referências
- ↑ «Como funcionam os motores de injeção direta». Consultado em 6 de outubro de 2015
- ↑ «Qual foi o primeiro carro "injetado" da história? - FlatOut!». Consultado em 6 de outubro de 2015
- ↑ BioDieselBR - O Que é Biodiesel? 27 de Janeiro de 2006, acessado em 29/07/2018.
- ↑ BioDieselBR - Diesel de cana: assobiar e chupar cana. Tatiane Matheus, 27 de Agosto de 2012, acessado em 29/07/2018.
- ↑ «Como é feito o maior e mais potente motor a diesel do mundo - FlatOut!». Consultado em 6 de outubro de 2015