Motor a diesel

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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.

História[editar | editar código-fonte]

Rudolf Diesel[editar | editar código-fonte]

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.

Tecnologia[editar | editar código-fonte]

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
 

Combustível[editar | editar código-fonte]

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]

Funcionamento[editar | editar código-fonte]

Ciclo termodinâmico[editar | editar código-fonte]

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 mecânico[editar | editar código-fonte]

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.

Usos[editar | editar código-fonte]

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 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 (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.

Galeria[editar | editar código-fonte]

Veículos com motorização diesel

Ver também[editar | editar código-fonte]

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

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 externas[editar | editar código-fonte]

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