Motor a diesel

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Motor Diesel

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 do combustível se faz pelo aumento da temperatura provocado pela compressão de ar.

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

História[editar | editar código-fonte]

A patente sobre o motor de Rudolf Diesel, em 23 de fevereiro de 1893.

Rudolf Diesel nasceu em Paris no ano de 1858, filho de um artista que trabalhava cabedal e de uma governanta que também era professora de línguas. Rudolf era um bom aluno, aos 12 anos foi admitido na Ecole Primaire Superieure que na altura era a melhor escola de Paris. Na altura em que rebentou a guerra Franco-Prussiana (19 de Julho de 187010 de Maio de 1871), a família de Rudolf foi considerada inimiga da França, sendo deportados para a cidade de Londres. Mais tarde, um primo ajuda-o a voltar para a cidade natal do seu pai, Augsburg, onde consegue frequentar a Royal County Trade School e ganhar uma bolsa para a Technische Hochschule of Munich onde se torna num brilhante aluno. Aqui conhece Carl von Linde, pioneiro na área da refrigeração, que faz 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 monta a sua primeira loja-laboratorio em Paris, onde desenvolve o seu motor a tempo inteiro. Mais tarde muda-se para Berlim onde continua o 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[editar | editar código-fonte]

Primeiro Motor Diesel de 1893.

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 - 1º tempo) a mistura ar/combustível para o cilindro, o motor Diesel aspira (aspiração 1º tempo) apenas ar.
  • 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.

Combustivel[editar | editar código-fonte]

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. 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).

Onde se tem feito mais evolução neste tipo de motorização mais eficiente que o seu congénere a gasolina é no campo da injecção directa, nomeadamente nas de alta pressão como o injector-bomba e o "common-rail", que possibilitam a obtenção de mais potência, menor consumo e menos ruído de funcionamento.

Funcionamento[editar | editar código-fonte]

Ciclo Termodinâmico[editar | editar código-fonte]

Fig.1 Ciclo diesel num diagrama p-v.
Fig.2 Ciclo diesel num diagrama T-s.

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, 11 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 → W_{1,2}
  • 23 : Fornecimento de calor a pressão constante (isobárico) →q_{2,3}
  • 34 : Expansão isentrópica → W_{3,4}
  • 41 : Cedência de calor a volume constante → q_{4,1}

Trabalho de ciclo: {W_{ciclo} = W_{1,2} + W_{3,4}}

Rendimento do ciclo:  \eta = \left(\frac{W_{ciclo}}{q_{2,3}}\right)

Razão de compresão:

Funcionamento Mecânico[editar | editar código-fonte]

Na maioria das aplicações, os motores Diesel funcionam a 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[editar | editar código-fonte]

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.
  • 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 e a velocidade de explosão.

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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