sábado, 21 de maio de 2016

Autonomia energética em motores a combustão interna

HISTÓRICO DO DESENVOLVIMENTO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA


Até o final do século XVIII o calor era considerado um fluido chamado de calórico, corpos mais quentes teriam muito calórico e corpos menos quentes a quantidade do fluído seria menor. Se dois corpos com quantidades diferentes de calórico fossem colocados em contato esse fluido iria passar de um para o outro até que houvesse um equilíbrio entre os corpos. Esta ideia do calórico foi um dos motivos de atraso na fabricação de motores a combustão.

Em 1783, uma nova visão do calor foi descrita por LAPLACE e LAVOISIER, que introduziram o conceito de calor específico e, em paralelo, surgia a ideia de que o calor era uma forma de energia. A primeira máquina a vapor foi construída por PAPIM, utilizando dos conhecimentos de BOYLE sobre o comportamento dos gases.

Com o avanço cientifico, novos experimentos foram surgindo e agregando novos conhecimentos culminando com a descrição da primeira e da segunda lei da termodinâmica, fundamentais para o desenvolvimento dos motores de combustão interna.


DESENVOLVIMENTO DOS MOTORES


A ideia do desenvolvimento de motores a combustão já existia no século XVII com vários modelos e hipóteses utilizando a combustão da pólvora como combustível. 

  • JAMES WATT, em 1767, construiu um motor a vapor com um sistema de resfriamento na parte dos cilindros, pois, uma característica dos motores em geral é o atrito que eleva a temperatura prejudicando todo o funcionamento e autonomia do motor. Com o sistema de resfriamento esses “efeitos colaterais” foram minimizados.
  • Em 1821 W.CECIL desenvolveu o primeiro motor com um funcionamento eficaz onde o combustível utilizado era o Hidrogênio e Oxigênio. Outros motores foram testados, apresentando uma grande dificuldade para iniciar o funcionamento.
  • NIKOLAUS AUGUST OTTO foi o responsável pelo desenvolvimento dos motores de 4 tempos utilizando centelha elétrica. Otto, em parceria com o engenheiro EUGEN LOGEN, fundaram a N. A. OTTO & CIA, primeira fabrica de motores de combustão interna do mundo.
  • RUDOLF DIESEL foi o criador dos motores que hoje levam seu nome, motores diesel, no ano de 1893.

OS MOTORES ATUAIS E SUAS CARACTERÍSTICAS


De maneira geral, os motores de combustão interna apresentam componentes como biela, pistão, virabrequim, entre outros e funcionam queimando o combustível na parte interna, sendo os mais comuns Etanol, Gasolina, GNV, e Diesel. Os motores mais tradicionais utilizados em veículos de passeio no Brasil utilizam Etanol, Gasolina e GNV como combustível e trabalham com centelha elétrica para concluir o sistema de queima.

No caso dos motores a Diesel, mais comuns em veículos de carga, a queima do óleo diesel não faz o uso da centelha, uma vez que o combustível é injetado sob pressão ocorrendo sua queima por esse fator.

Na figura abaixo temos as principais partes de um motor de combustão interna de ciclo OTTO. No caso de um motor Diesel os componentes são os mesmos exceto o item ( e ) que se faz ausente nesse motor.

Figura 01: Partes do motor de combustão interna com centelha elétrica. Fonte: http://www.if.ufrgs.br 

Para um entendimento mais objetivo da diferença entre os motores assista o vídeo abaixo.


Os motores - juntamente com os veículos - evoluíram de maneira a aperfeiçoar seu funcionamento, buscando uma maior autonomia. Para isso foi preciso melhorar a qualidade de alguns componentes, o óleo lubrificante utilizado sofreu mudanças para lubrificar com uma maior precisão, diminuindo o atrito e, consequentemente, elevando a vida útil dos componentes do motor e, também, economizando combustível. As peças internas tornaram-se mais leves e mais resistentes. O sistema de arrefecimento também sofreu mudanças. A massa dos veículos foi reduzida, buscando um menor esforço do motor e, com isso, economia de combustível.

Se compararmos um motor 1.6 dos anos 90, com um motor 1.0 atual, temos um motor com a mesma faixa de potência, com um volume interno menor, assim com um consumo menor. Esta é uma nova geração de motores onde o custo x benefício é que determina a aceitação deste no mercado consumidor.

Buscando uma otimização na autonomia de seus veículos, muitos optam por realizar conversões de combustível de maneira errônea onde se tem uma falsa sensação de economia. Os valores dos combustíveis nunca estiveram tão altos e essas modificações passaram a ser comuns, as quais incluem a utilização de GNV em motores a etanol e gasolina visando a economia. Existe também, a conversão de motores a gasolina que são modificados para funcionar com etanol que, quando realizada de maneira correta pode sim ter um resultado positivo mas, quando realizada de maneira incorreta ou incompleta, o resultado será o contrario ao esperado, ocasionando maior gasto de combustível e funcionamento irregular, aumentando consideravelmente a emissão de poluentes atmosféricos. Desta forma, uma conversão inadequada é ineficaz financeiramente e ambientalmente.

Para entender sobre a conversão de combustível assista o vídeo abaixo:



PARA SABER MAIS



Por Rafael Vitorino de Oliveira


REFERÊNCIAS


VARELLA, C. A. A. HISTÓRICO E DESENVOLVIMENTO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA. Disponível em: http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/varella/Downloads/IT154_motores_e_tratores/Aulas/historico_e_desenvolvimento_dos_motores.pdf acesso em: Abril de 2016.

GARCIA, A. G. P. IMPACTO DA LEI DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA PARA MOTORES ELÉTRICOS NO POTENCIAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA INDÚSTRIA. Disponível em: http://ppe.ufrj.br/ppe/production/tesis/agpgarcia.pdf acesso em: Abril de 2016.
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