Apostila de treinamento

Apostila de treinamento

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O motor é um equipamento que transforma alguma forma de energia, que pode ser térmica, hidráulica, elétrica, nuclear etc, em energia mecânica. Os motores Diesel aproveitam a energia da queima do combustível nos cilindros (câmaras), gerando movimento ao eixo de manivelas, para trabalho mecânico. Por isso são classificados como motores de combustão interna. O motor Diesel se difere dos motores Otto (gasolina, álcool) pois nesses últimos, a mistura ar-combustível, mesmo comprimida, precisa de uma faísca (de vela por exemplo) para iniciar o processo de queima. Já nos motores Diesel, a mistura é substituída por ar, que são comprimido nos cilindros, a uma razão bem maior que nos motores Otto ( 16:1 a 2:1 contra 8:1 a 12:1. Essa maior compressão eleva a temperatura que, combinada com o combustível (Diesel) pulverizado sobre alta pressão, inicia o processo de combustão espontânea. O funcionamento só é possível através de sincronismo e movimentos dos componentes mecânicos, para a transformação da energia calorífica (química do combustível) em trabalho, ( energia de movimento). O motor de combustão interna é o ponto de partida que dá força de movimento que produzem o deslocamento do veículo.

• Histórico • Teoria do motor Diesel

• Noções de Termodinâmica

• Estudo do ciclo Diesel

homem se deslocar, transportar e multiplicar sua atividade sobre a terra

A segunda metade do século passado — o "Século do vapor" — viu nascer e crescer esta magnífica invenção que é o motor térmico. Obra coletiva, fruto do trabalho devotado de numerosos pesquisadores, esse novo tipo de força motriz desencadeia paixões, provoca dramas, suscita muitos conflitos. Com o* passar dos anos e a pacificação de todas as paixões provocadas pela sua vulgarização, o motor térmico é atualmente considerado como um dos maravilhosos instrumentos de nossa vida moderna que permite — além de suas aplicações industriais — ao em outras explorações.

Uma grande invenção raramente é a obra de um único homem; o motor térmico não escapa a essa regra: todos os grandes nomes da ciência "física" trouxeram-lhe sua contribuição, mas seu desenvolvimento não teria sido possível sem as inumeráveis contribuições de "pequenos pesquisadores" artífices de uma das maiores invenções da história.

Veremos mais adiante que o genérico "Motor térmico" engloba muitos tipos de motores: a máquina a vapor, o motor a "explosão", o motor a "combustão", a turbina, são exemplos não limitativos.

O motor Diesel é um dos motores térmicos que tem maior rendimento energético; imaginado por Rodolphe Diesel, é também um derivado do famoso ciclo de quatro tempos inventado por Beau de Rochas, realizado por Otto e aplicado a seguir por numerosos construtores.

Em 1862, o francês Beau de Rochas publicou uma brochura autográfica que resumia seus trabalhos "Nouvelles recherches sur lês conditions pratiques de Ia pius grande utilisation de Ia chalew et, en general, de Ia force motríce" ("Novas pesquisas sobre as condições práticas da maior utilização do calor e, em geral, da força motriz").

Esta brochura deveria se tornar o breve francês 52593, de 16 de janeiro de 1862, atestando a anterioridade incontestável das pesquisas de Beau de Rochas sobre o ciclo a 4 tempos.

"Poder-se-á levar a compressão até 5,5 e 5,6 atmPoder-se-á levá-las, mesmo, até o ponto de

Nesta brochura podemos ler a seguinte frase: ignição..."

Não apenas, Beau de Rochas imaginou a compressão preliminar mas também, e foi o primeiro nisso, estimou como possível a auto-igniçâo de uma mistura gasosa inflamável.

Dez anos mais tarde, em 1872, o americano Brayton construiu o primeiro motor a combustão funcionando com petróleo bruto. Seu motor permitiu a propulsão de pequenos barcos e equipou um dos primeiros submarinos alguns anos mais tarde.

Se Beau de Rochas é o inventor inconteste do ciclo de quatro tempos, o alemão Nicolas Otto tem o mérito de ter sido o primeiro a conseguir fazer funcionar um motor térmico segundo esse ciclo.

Em 1876, com a ajuda de Eugène Langen, Otto construiu seu motor na fábrica que os dois fundaram em 1872, a "Gasmotoren fabrik Deutz AG" em Deutz no distrito de Colónia.

Esta usina seria o ponto onde surgiria, em 1912, um motor a combustão concebido segundo a patente de Diesel, de injeçâo direta, mas sem compressor.

Em 1890-1891, o francês Emile Capitaine construiu na Alemanha um motor que funcionava com petróleo refinado. O ar era diretamente comprimido no cilindro e o combustível injetado por um jato de ar comprimido a uma pressão superior à de compressão.

O ar não atinge a temperatura de combustão e assim é preciso que haja uma ignição. Esse modelo será retomado mais tarde nos modelos "Semi-Diesel" chamados "mistos". Em 1892, Rodolphe Diesel requeria sua primeira patente. Seus trabalhos preliminares duraram mais de dez anos.

Atualmente, Diesel tornou-se substantivo comum ou adjetivo para designar ou qualificar os antigos motores a "petróleo bruto".

A personalidade do inventor merece que lhe consagremos algumas linhas.

Rodolphe Diesel nasceu em Paris a 18 de março de 1858, na rua N. D. De Nazareth, perto do Conservatório das Artes e Ofícios, que visitará freqüentemente em sua juventude.

Seus pais, modestos artesãos alemães mantinham um curtume. Rodolphe realizou seus estudos primários em Paris e adquiriu um conhecimento perfeito da língua francesa; com a idade de 12 anos vai sozinho para Ausburgo, na Alemanha, para prosseguir seus estudos.

Universitário brilhante em Munique, destina-se à matemática, mas volta para Paris como engenheiro.

Tem então 2 anos e se especializa na construção de máquinas frigoríficas.

Dirige várias usinas em Paris, em Chateauroux e Argenteuil; registra várias patentes e em 1887, cria em Paris um escritório de consultoria e começa trabalhos de pesquisa sobre os motores a gás amoníaco.

Em fevereiro de 1892, Diesel publicou em Berlim um fascículo intitulado "Teoria e construção de um motor térmico racional" onde expunha suas idéias para a realização prática do ciclo de Carnot. Traduziu sua obra para o francês e registrou a patente (Pat. DRP 67207 e 82168) em 1892-1893 de seu "motor a combustão" e busca em vão comanditários e associados.

Volta então para a Alemanha, seu pais, e começa a construção do primeiro motor "Diesel" em Ausburgo na "fábrica de máquinas de Ausburgo" que se tornará a MA.N. Krupp e que empresta seu concurso financeiro e sua ajuda técnica.

bruto diminui a compressãoEsses trabalhos levam-no a realizar em 1897, um novo motor que

Previsto para funcionar com carvão pulverizado, introduzido por um jato de ar comprimido, esse motor jamais funcionou perfeitamente. Diesel modificou-o, tentou usar a "benzina", o petróleo funciona de modo satisfatório.

Destinado a produzir a força motriz nas "fábricas", o motor Diesel de 1897, desenvolve 20 HP a 172 rpm, monocilíhdrico, alesagem de 250 m, curso de 400 m e consome 247 g de combustível por cavalo e por hora.

Seu rendimento térmico é de 26,2% enquanto que os motores de 4 tempos a gasolina apenas rendiam 20% e as máquinas a vapor 10%.

A injeção de combustível — benzina para as primeiras explosões, petróleo bruto a seguir — é assegurada por um jato de ar comprimido provocado por um cilindro compressor anexo, o jato arrasta o combustível para a câmara de combustão sob uma pressão de 75 kg, enquanto que a pressão de compressão do ar no cilindro-motor atinge apenas a 32 kg.

Assim que seu motor funcionou, Rodolphe Diesel cedeu licença de fabricação à M.A.N. Deutz e Suizer. Com a ajuda do natural de Lorena, Dyckhoff, fundou em Longeville, perto de Bar lê Duc, a Sociedade Francesa Diesel (1894), onde serão construídos numerosos motores fixos de 8 a 250 cavalos. Esta sociedade será absorvida em 1808 pelas oficinas "Augustin Normand" que construirão sob a direção de Adrien Bochet, os primeiros motores Diesel para a marinha juntamente com a Sociedade Sauter-Harié.

É interessante notar que em 1896, Armand Peugeot, que construía seus primeiros automóveis, travou relações com Rodolphe Diesel, para os "estudos de caminhões". Armand Peugeot queria um motor mais possante que o "Daimiler" que empregava. Finalmente, foi o francês Pellegrin que comprou a licença em 1898. O projeto de motor Diesel para o automóvel não foi realizado na época.

A 29 de setembro de 1913, Rodolphe Diesel deveria desaparecer no mar a bordo do paquete alemão "Dresden". Dirigia-se à Inglaterra, depois de ter vendido suas usinas para tratar com a casa Vickers.

As circunstâncias de sua morte permanecem obscuras.

Foi em 1907 que o engenheiro L'0range projetou o primeiro motor Diesel de injeção mecânica para Deutz que, em 1912, construiu um motor a injeção direta.

Após a "Grande Guerra" em que ocorrera a adaptação de motores Diesel em navios de grande tonelagem e submarinos, Peugeot, em 1921, retoma o problema da adaptação do motor Diesel ao automóvel com o auxílio do engenheiro Tartrais e constrói um carro com motor Diesel que realizou o percurso Paris -Bordeaux-Paris, sem maiores incidentes.

O motor de 2 cilindros desenvolvia 16 cavalos a 1200 rpm e comportava um sistema de injeção mecânica. Foi, bem antes da Mercedes, o primeiro carro com motor Diesel, sem comercialização, é verdade.

Entre os primeiros construtores a propor motores Diesel para carros encontram-se: Hanomag, Krupp e M.A.N. na Alemanha, CLM e Renault na França, Saurer na Suíça, Cummins e Packard nos U.S.A.

De 1930 a 1939, o motor Diesel começou a ser empregado generalizadamente nos veículos pesados e fez uma tímida aparição na Alemanha num automóvel de turismo Mercedes, o 260 D, que será produzido em série limitada.

A partir de 1945, é conhecido por todos o êxito dos carros produzidos pela Mercedes e Peugeot e equipados em grande série, com motor Diesel.

Esta rápida ascensão do motor Diesel foi" possibilitada pela invenção de uma bomba mecânica de injeção com pistão ranhurado, bem adaptada às variações de carga e de regime dos motores para locomoção terrestre.

Esta bomba, devida a Robert Bosch e a Frantz Lang — este último, inventor do sistema de injeção "Acro" empregada durante muito tempo por Saurer e Berliet — permaneceu sendo o modelo básico das bombas de injeção para pistões individuais em linha.

A partir de 1940, o Diesel fez enormes progressos tanto em termos de motor propriamente dito, quanto em termos de injeção.

Antes de abordar o princípio de funcionamento propriamente dito do motor Diesel, é conveniente lembrar algumas noções elementares de mecânica e termodinâmica.

A termodinâmica é a ciência que define as transformações do calor e do trabalho mecânico e o estudo das leis às quais obedecem os gases durante suas evoluções desde sua entrada no cilindro até sua saída para a atmosfera.

Os gases são comprimidos, queimados, dilatados e expandidos sob o efeito da temperatura ou de um trabalho mecânico.

Se é indispensável conhecer profundamente a termodinâmica para construir os motores, são suficientes conhecimentos elementares para compreender o funcionamento dos motores Diesel.

Os motores ditos "térmicos" transformam a energia calorífica dos combustíveis ou carburantes em energia mecânica coletada pela árvore de manivelas. Esta transformação é obtida pela mudança de estado, vaporização; de volume, compressão; de temperatura, combustão.

1. ADMISSÃO 180º 2. COMPRESSÃO 360º 3. COMBUSTÃO 540º 4. ESCÁPE 720º

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