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Ciclo do funcionamento dos motores: Ciclo Otto e Ciclo Diesel Salvador 2017 Introdução Otto nasceu em 1932 e viveu até 1891, época em que máquinas a vapor e a gás foram criadas e estavam conquistando lugar no mercado. Obcecado com a ideia de pesquisar e aprender mais sobre estas máquinas, Otto mergulhou de cabeça em experimentos até que descobriu, durante um acidente, o valor da compressão da mistura de combustível e ar antes de queimar. Com este resultado e após 5 anos de desenvolvimento, nascia a ideia do Ciclo de Otto - ou Ciclo de Quatro Tempos. Já o segundo leva o sobrenome de Rudolf Diesel, engenheiro francês que inventou o motor sobre o qual falamos hoje. Diesel vivel de 1858 a 1913 e elaborou um motor de combustão interna com pistões que se beneficiava de uma reação química quando se inseria óleo num recepiente com oxigênio, causando uma pequena explosão durante a mistura. Ambos fizeram contribuições importantes para a engenharia mecânica pois os seus projetos, são utilizados hoje a depender da sua aplicação e do tipo de combustível disponível. Ciclo do funcionamento dos motores: Ciclo Otto e Ciclo Diesel Os ciclos termodinâmicos são processos que um sistema realiza a fim de se obter trabalho do sistema ou de se realizar trabalhos sobre o sistema. Cada tipo de motor, por exemplo, tem um processo diferenciado para que se obtenha trabalho do sistema. Assim o ciclo que rege o funcionamento do motor a diesel é diferente do ciclo que rege o motor a gasolina ou álcool. Estes dois ainda são diferentes do ciclo a vapor e estão longe de ser um ciclo ideal. Ciclo Otto O ciclo padrão a ar, Otto, é um ciclo ideal que se aproxima do motor de combustão interna de ignição por centelha. Também conhecido como motor de quatro tempos foi desenvolvido no ano de 1876, pelo engenheiro alemão, Nikolaus August Otto. O modelo utilizado atualmente é de gasolina com admissão a gás e basicamente o processo do ciclo é constituído de quatro passos: • AB – Processo de compressão adiabático (segundo tempo); • BC – Processo de aquecimento isométrico de calor (explosão); • CD – Processo de expansão adiabática; • DA – Processo de rejeição isométrica de calor (descarga/exaustão). Depois que o cilindro está cheio com esta mistura, a válvula de admissão, que estava aberta durante o 1º tempo, fecha-se; então a mistura de ar e combustível sofre a compressão (2º tempo). A seguir uma centelha elétrica na vela de ignição deflagra a explosão e, consequentemente, a expansão (3º tempo) da mistura gasosa. Finalmente a válvula de escape abre-se, ocorrendo simultaneamente a descarga da mistura gasosa para a atmosfera e a exaustão do restante dos gases queimados (4º tempo). Alguns dos pontos mais importantes, que diferenciam o motor de ignição por centelha de ciclo aberto do ciclo padrão, são os seguintes: 1. Os calores específicos dos gases reais aumentam com o aumento da temperatura. 2. O processo de combustão substitui o processo de transferência de calor a alta temperatura e a combustão pode ser incompleta. 3. Cada ciclo mecânico do motor envolve um processo de alimentação e de descarga e. em razão das quedas de pressão dos escoamentos nas válvulas, é necessária certa quantidade de trabalho para alimentar o cilindro com ar e descarregar os produtos da combustão no coletor de escapamento. 4. Existe uma transferência de calor significativa entre os gases e as paredes do cilindro. 5. Existem irreversibilidades associadas aos gradientes de pressão e temperatura. Ciclo Diesel Rudolf Diesel patenteou um motor à combustão de elevada eficiência, demonstrando em 1900. O ciclo de diesel é essencialmente caracterizado pela combustão ser causada pela compressão da mistura ar + combustível. Nele, o calor é transferido ao fluido de trabalho a pressão constante. Esse processo corresponde à injeção e queima do combustível no motor Diesel real. Como o gás expande durante a transferência de calor no ciclo padrão a ar, a transferência de calor deve ser apenas suficiente para manter a pressão constante. Quando se atinge o estado 3, a transferência de calor cessa e o gás sofre uma expansão isotrópica até que o pistão atinja o ponto morto inferior. A rejeição de calor, como no ciclo padrão Otto, ocorre a volume constante e com o pistão no ponto morto inferior. Essa rejeição simula os processos de escapamento e de admissão do motor real. Ao lado tem-se um diagrama p-V do ciclo de Diesel, onde Qp é o calor recebido e Qo é o calor perdido para o meio. Cabe ressaltar que os pontos numerados 1, 2, 3 e 4 são os estados do sistema termodinâmico. É importante falar sobre a diferença dos motores diesel para gasolina (Otto) sob o aspecto da combustão: nos motores a gasolina há um dispositivo de ignição (vela) que não há na maioria dos sistemas diesel. Outro ponto é que no motor de gasolina o combustível entra na câmara durante a admissão do ar, que provoca perda na taxa de compressão do motor. No sistema diesel, somente o ar é admitido inicialmente e o combustível é injetado quando o motor tem uma máxima compressão do ar que ocasiona a explosão da mistura. Motor ciclo Diesel x motor ciclo Otto Diesel normalmente tem um menor tamanho, maior simplicidade, e maior gama de aplicações. O motor a diesel tem algumas vantagens em relação ao motor a gasolina, uma característica importante é o tempo de evaporação pelo fato desse combustível ter maior viscosidade que a gasolina, já que é necessária mais energia térmica. Outra informação interessante sobre o diesel é sobre a composição do combustível, pois a sua cadeira carbônica é mais longa que a da gasolina, que contribui para o preço do óleo diesel ser mais barato de se produzir, já que ele necessita menor refino do petróleo que gasolina. E também uma densidade energética maior, que influencia no aproveitamento do combustível tornando-os mais econômicos do que a gasolina. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Van Wylen, G. T., Sontag, Fundamentos da termodinâmica Clássica, Ed, Edgard Blucher Ltda, 2018. ALUGAGERA - Diferenças entre motores do ciclo Otto e ciclo Diesel (alugagera.com.br) UFRGS - Pergunte ao CREF (ufrgs.br) https://alugagera.com.br/noticias/diferencas-entre-motores-do-ciclo-otto-e-ciclo-diesel https://alugagera.com.br/noticias/diferencas-entre-motores-do-ciclo-otto-e-ciclo-diesel https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=motor-otto-e-motor-diesel-qual-e-a-diferenca
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