Glauco Diniz Duarte Diretor – Porque motor diesel tem mais torque
Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, o motor a combustão interna ou motor endotérmico é um mecanismo largamente utilizado no nosso cotidiano. Sem ele, muitas das atividades que são consideradas simples ou quase não são notadas seriam impossíveis ou muito mais custosas. Mas como se deu o desenvolvimento dessa máquina e quais são as suas principais modificações na atualidade?
Invenção do motor a combustão: uma revolução na história do homem
O crédito da criação o motor a combustão é atribuído ao engenheiro, físico e inventor alemão Nikolaus August Otto. Sua invenção, datada do ano de 1866, revolucionou a indústria, que na época utilizava largamente o motor a vapor. Ele desenvolveu o princípio de funcionamento conhecido como Ciclo Otto, que consiste em transformações termodinâmicas que podem ser observadas nos automóveis até os dias de hoje.
O Ciclo Otto possui quatro partes. Na primeira, a Admissão, a chamada câmara de combustão, onde o processo ocorre, se expande, causando a entrada de combustível e ar. Em seguida, ocorre a Compressão da câmara. No terceiro passo, a Explosão, libera-se uma faísca em seu interior, gerando uma ignição que expande novamente a câmara de combustão. Por fim, no Escape, os gases formados na combustão são expelidos e as válvulas para entrada de ar e combustível são abertas, reiniciando o processo.
Todo esse processo combinado a um sistema de transmissão define o que se chama de motor a combustão interna. No entanto, essa máquina tão importante e engenhosa já sofreu diversas modificações desde a sua criação, levando a vários tipos existentes atualmente.
Há diversas estruturas de transmissão para motores endotérmicos. O utilizando mais largamente na atualidade tem os seguintes componentes principais, que se dividem entre móveis e imóveis:
Componentes imóveis:
O Bloco, a estrutura que sustenta os cilindros e o eixo de transmissão.
O Cárter, que assegura a lubrificação das peças móveis do motor.
A Cabeça do Motor, onde ficam as velas de ignição e as válvulas.
Componentes móveis:
A Cambota, que transforma o movimento linear do pistão em circular.
O Pistão, que se move dentro do cilindro definindo o volume da câmara de combustão.
A Biela, que liga o pistão à cambota.
A Árvore de Comando das Válvulas, que abre ou fecha as válvulas de acordo com o passo do ciclo.
Outros componentes são as Válvulas de Admissão e Escape, que controlam a entrada e saída de ar e combustível da câmara de combustão. Além disso, também há a Vela de Ignição, que libera a faísca que desencadeia a queima do combustível.
Existem várias construções para esse motor, variando a quantidade de cilindros e o seu número de tempos, ou seja, os passos que são executados no ciclo. O funcionamento do motor a combustão pode ser visualizado na animação:
Melhorias e adequações: adaptando o motor a aplicações específicas
Foram muitas as variações e modificações feitas no motor a combustão interna, trazendo vantagens e desvantagens em relação ao modelo original. Algumas dessas mudanças, muito conhecidas atualmente, podem ser vistas a seguir:
Motor Diesel ou a gasóleo
Um dos modelos de motores mais conhecidos além do original é o motor Diesel, inventado pelo engenheiro Rudolf Diesel em 1893. Essa máquina possui um funcionamento semelhante ao ciclo Otto, mas se difere principalmente pelo método de ignição. Nesse processo, o ar atmosférico admitido não se mistura com o combustível incialmente. Ele é comprimido até um estado de temperatura elevada o suficiente para queimar o combustível. Só após esse passo, o combustível é introduzido na câmara de combustão, sofrendo uma combustão espontânea. Assim, ao invés de uma faísca iniciar a combustão, a própria compressão do ar atmosférico o faz.
O motor a Diesel apresenta algumas diferenças de desempenho ao criado por Otto. Não causa quase nenhum desperdício de combustível, apresentando uma melhor eficiência energética e tem maior vida útil. Ele também é um tipo de motor que tende a ter um torque mais elevado, ou seja, é mais forte. No entanto, só funciona com combustíveis mais pesados e ,por isso, não se aplica a algumas configurações de motores e gera mais poluentes do que a gasolina, por exemplo. Além disso, apresenta uma aceleração menor.
Ciclo de Brayton
O motor com o princípio de funcionamento do ciclo de Brayton foi inventado pelo engenheiro americano George Brayton. Originalmente, sua patente levou o nome de “Ready Motor”. O ciclo de Brayton foi usado como base para o desenvolvimento das turbinas a gás, que apresentam um funcionamento bem diferente dos 2 modelos de motores já citados.
De início deve-se citar que as etapas do processo ocorrem ao mesmo tempo e continuamente, mas em locais distintos. Existem 3 células nesse tipo de motor, que são o compressor, a câmara de combustão e a turbina. O funcionamento começa com a compressão do ar, que é enviado à câmara de combustão. Em seguida, esse ar sofre aquecimento por meio da queima do combustível. Com isso, ocorre uma expansão e o ar é conduzido à turbina, colidindo com suas palhetas, gerando movimento e sendo expelido.
As turbinas a gás têm grandes aplicações na atualidade. Um grande exemplo são as aeronaves, que utilizam largamente essa tecnologia. Ela tem maiores custos envolvidos, mas proporciona grandes potências e velocidades.
Existem vários outros tipos de motores de combustão interna com suas estruturas e ciclos teóricos associados, como o pulsojato, Ericsson e Stirling. Eles também podem ser categorizados segundo diferentes critérios, como a forma como se realiza a combustão, a separação das fases, o seu encadeamento, se ele é alternativo ou rotativo, entre outros.
Na atualidade: um item indispensável a todas as pessoas
Atualmente, os motores a combustão interna são largamente utilizados ainda com o Ciclo de Otto, de mais de 150 anos atrás. No setor de transportes, desde automóveis até a aeronáutica, essa tecnologia domina o mercado. Também em diversos setores da indústria, ela se mostra insubstituível.
No futuro, é possível que ela seja substituída por novas tecnologias como motores elétricos, por exemplo. No entanto, observando as inúmeras utilizações dos motores endotérmicos, não se pode negar que eles foram uma das invenções mais impactantes na sociedade a partir do século XVIII.
