Motores – vamos conhecer ?

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Vamos conhecer um pouco dos motores, uma máquina térmica que transforma a energia proveniente de uma reação química em energia mecânica.

Em 1860 surgiu a ideia de construir uma máquina que utilizasse o Benzeno como combustível, desenvolvida pelo engenheiro e físico alemão Nicolaus Otto, o qual determinou o ciclo teórico que trabalha o motor de explosão, conhecido como Ciclo Otto, concretizado apenas em 1866. São considerados motores de combustão interna aqueles que utilizam os próprios gases como fluido de trabalho, ou seja, são estes gases que realizam os processos de compressão, aumento de temperatura (queima), expansão e finalmente exaustão. São chamados de motores de combustão interna, uma máquina térmica que transforma a energia proveniente de uma reação química em energia mecânica. O processo de conversão dá-se através de ciclos termodinâmicos que envolvem expansão, compressão e mudança de temperatura dos gases.

Antes disso muitos esforços já haviam tornado realidade, a teoria fundamental do motor de dois tempos foi estabelecida por Nicolas Diogo Léonard Sadi Carnot (França, 1824), a patente pelo primeiro motor à combustão interna foi desenvolvida por Samuel Morey (Estados Unidos, 1826). Em 1867 Nicolaus Otto desenvolveu o primeiro motor atmosférico.

Bem complicado entender esse processo, principalmente para quem não tem conhecimento técnico, mas vamos seguir em frente e simplificar ao máximo as informações.

Motor de dois tempos

No motor a dois tempos o ciclo termodinâmico se completa a cada volta do eixo, compreendendo as etapas de admissão, compressão, transferência de calor e exaustão. Esta característica permite que o próprio pistão atue também como válvula, abrindo e fechando as janelas (aberturas) na parede da câmara de combustão. Esta opção simplifica a máquina, também dispensando comando de válvula, é muito utilizada em motores de pequeno porte.

Motor quatro tempos

Nos motores de quatro tempos, os gases completam um ciclo termodinâmico a cada duas voltas do eixo. Neste caso, para um pistão, ocorre admissão e compressão numa volta e transferência de calor na consecutiva. Esta alternância requer necessariamente o emprego de um (ou mais) comandos de válvulas, engrenado à árvore de manivelas de tal forma que tenha metade da velocidade de rotação da mesma, permitindo que o ciclo de abertura de válvulas dure os quatro tempos.

Motor de pistão livre

Este motor não possui eixo de manivela e os pistões são retornados após cada curso do acendimento pela compressão e pela expansão do ar em um cilindro separado.

Motor de pistão rotativo

Um motor rotativo é um motor de combustão interna que não utiliza pistões como um motor convencional, também pode fazer uso de rotores, às vezes chamados de pistões rotativos.

Motor alternativo

Máquinas alternativas possuem elementos que realizam movimentos repetitivos de translação. Nestes motores os principais destes elementos são os pistões, cujo movimento altera o volume das câmaras de combustão, ora comprimindo os gases, ora sendo movimentado pelos gases.

Turbina a gás

As turbinas a gás são máquinas puramente rotativas, existem em diversas formas construtivas, sempre contendo três sistemas básicos: compressor, câmara de combustão e turbina propriamente dita. As características de cada projeto são funções do meio de transmissão de potência (por eixo ou jato de gases), dos combustíveis utilizados, do porte ou das temperaturas de trabalho entre outras variáveis. Em relação às demais máquinas as turbinas tem característica de ter a maior densidade de potência, ou seja capacidade por peso. Devido a isso, são frequentemente empregadas em aeronaves.

Você já leu até aqui? Obrigado, você é um fiel leitor das minhas matérias, vamos em frente…

Motores movidos a gasolina

O combustível mais utilizado atualmente no mundo inteiro é a gasolina. O motor que normalmente equipa os automóveis movidos a gasolina é o motor de combustão interna, também chamado de motor de explosão interna. Os termos combustão e explosão são usados no nome desse motor porque o seu princípio de funcionamento baseia-se no aproveitamento da energia liberada na reação de combustão de uma mistura de ar e combustível que ocorre dentro do cilindro do veículo. Esse motor também é chamado de motor de quatro tempos porque seu funcionamento ocorre em quatro estágios ou tempos diferentes: 1º tempo – Admissão: No início, o pistão está em cima, isto é, no chamado ponto morto superior. Nesse primeiro estágio, a válvula de admissão abre e o pistão desce, sendo puxado pelo eixo virabrequim, uma mistura de ar e vapor de gasolina entra pela válvula para ser “aspirada” para dentro da câmara de combustão. 2º tempo – Compressão: O pistão sobe e comprime a mistura de ar e vapor de gasolina. O tempo de compressão fecha quando o pistão sobe totalmente. 3º tempo – Explosão ou combustão: Para dar início à combustão da mistura combustível que está comprimida, solta-se uma descarga elétrica entre dois pontos da vela de ignição, essa faísca da vela detona a mistura e empurra o pistão para baixo, fazendo com que ele atinja o ponto morto inferior. 4º tempo – Escape: A mistura de ar e combustível foi queimada, mas ficaram alguns resíduos dessa combustão que precisam ser retirados de dentro do motor, isso é feito quando o pistão sobe, a válvula de escape abre, e os gases residuais são expulsos.

Motores movidos a etanol ou álcool

É o tipo de motor que utiliza o álcool combustível (etanol hidratado) como combustível. As pesquisas para desenvolver este motor, iniciou-se no final da década de 1970 pelo engenheiro brasileiro Urbano Ernesto Stumpf (1916 – 1998), contratado pelo Presidente Ernesto Geisel. Já no início da década de 1980 começaram a surgir os primeiros veículos em série fabricados com motor 100% a Álcool, sendo o primeiro deles o Fiat 147. Os motores foram preparados para atender as propriedades do álcool, sendo o carburador e o coletor de admissão banhados a níquel e o tanque de combustível em materiais antioxidantes devido ao potencial corrosivo deste combustível, além da elevação da taxa de compressão para facilitar a combustão. O seu funcionamento é bem semelhante aos motores a gasolina.

Motores movidos a diesel

O motor a diesel foi inventado no fim do século 19, na busca por uma eficiência maior do que a dos motores a gasolina. Nele o óleo diesel queima por ação do calor que se liberta quando o ar é altamente comprimido. Seu rendimento, tempo de vida útil, segurança e o baixo custo de manutenção são algumas das características que fazem desse motor o preferido para o uso em veículos pesados, como locomotivas, caminhões e navios. O ciclo de combustão é dividido em quatro estágios: Indução: o ar é aspirado para o interior do cilindro, penetrando nele através da válvula de entrada.
Compressão: o pistão sobe e comprime o ar dentro do cilindro, em produção muito mais elevada do que num motor a gasolina comum.
Ignição: o combustível é injetado no ar comprimido a alta temperatura, entrando em combustão espontânea e forçando o movimento do pistão para baixo. Exaustão: os gases que se formaram na fase anterior são expelidos do interior do cilindro pelo movimento ascendente do pistão.

Motor movido a gasogênio

 O gasogênio é um equipamento que produz gás combustível para alimentar motores de combustão interna, converte matérias-primas sólidas e líquidas em gás, limitando o fornecimento de ar para a queima, o gasogênio realiza uma combustão/oxidação incompleta, resultando no processo de gasificação, que produz uma mistura de gases genericamente conhecida como gás de síntese. Tipicamente, são gerados CO (monóxido de carbono), N₂ (nitrogênio), CO₂ (dióxido de carbono), H₂ (hidrogênio) e CH₄ (metano). Dependendo da matéria-prima usada, o gás de síntese gerado recebe diferentes nomes: gás de madeira, gás de cidade (gás de carvão), gás de água e gás pobre. A gasificação tinha sido uma tecnologia importante e comum, amplamente usada para gerar gás de carvão, principalmente para fins de iluminação pública e residencial durante o século XIX e início do século XX. Quando os primeiros motores estacionários de combustão interna com base no ciclo Otto tornaram-se disponíveis na década de 1870, começaram a substituir as máquinas a vapor como motores primários em muitos trabalhos que requerem força motriz estacionária. O potencial e aplicabilidade prática da gaseificação para motores de combustão interna foram bem compreendidos desde os primeiros dias de seu desenvolvimento. Em veículos o uso iniciou-se durante a Segunda Guerra Mundial, quando a gasolina era racionada e escassa. Na Grã-Bretanha, França, Estados Unidos e Alemanha , um grande número de gasogênios foram construídos ou improvisados para converter madeira e carvão em combustível.

Motor elétrico

Paralelo ao motor a explosão o grande avanço na indústria deve-se ao motor elétrico que veio acelerar a mobilidade, pois tem forma de tração mais simples e eficaz não necessitando de caixas de velocidades e muito mais silencioso, tem índices de poluição quase zero e a produção de energia é simples e eficaz.

Motor a ar comprimido

Motor que obtém trabalho a partir da energia interna de um gás, ou seja, fazer o ar comprimido se expandir dentro do pistão, produzindo trabalho. Nesse fenomenal processo, o oxigênio é comprimido a uma pressão de 20 bar, então ocorre a inserção na câmara de compressão de ar comprimido proveniente de cilindros, gerando uma reação que move o pistão. Outra opção seria usar nitrogênio líquido, o que seria capaz de gerar uma expansão muito maior. Por meio século as locomotivas movidas a ar foram sérios concorrentes na disputa pelo meio de transporte, pelas suas vantagens óbvias: simplicidade, segurança, economia e limpeza. Motores movidos a ar foram usados rotineiramente e comercialmente, primeiramente como transporte público e mais tarde em minas, desapareceram por volta da década de 1940.

O que é, HP, CV, PS….? vamos esclarecer

HP: Essa unidade foi estabelecida pelo escocês James Watt, que aprimorou a máquina a vapor, definiu 1 hp (horse power, ou cavalo de força) como a potência necessária para levantar uma massa de 75 kg, a 1 metro de altura, em 1 segundo. Daí para a frente o hp (horse power) é o valor medido no eixo motor, com os acessórios necessários para ligá-lo e funcionar autonomamente.

PS: abreviação da palavra alemã “Pferdestärke”, que significa… cavalo-vapor. Era medido segundo norma alemã DIN 70020, e diferia levemente do hp por ser baseado no sistema métrico ao invés do imperial.

CV (cheval vapeur): como “Pferdestärke” era difícil de falar, os franceses inventaram o CV. A mesma coisa, só que adaptado ao gosto francófono.

W ou kW: é a unidade padrão do Sistema Internacional de Medidas (SI), definido pela Organização Internacional para Normatização (ISO) segundo as normas ISO 31 e ISO 1000.

Em fichas técnicas divulgadas por montadoras, o kW é a medida padrão utilizada por marcas de origem alemã. Fabricantes ingleses e americanos, por outro lado, ainda utilizam o horsepower, enquanto os italianos e franceses costumam aplicar o CV.

No Brasil, a maioria das marcas (independente da origem) acaba convertendo suas fichas técnicas para o usual CV, mas é preciso sempre ficar atendo à equivalência das medidas:

• 1 hp = 745,7 W ou 0,7457 kW
• 1 CV (ou PS) = 0,7355 kW
• 1 hp = 1,0138 CV (ou PS)

Na prática, um erro comum é não converter os dados de hp para CV. Em motores de potência pequena, não faz tanta diferença – 80 hp seria o equivalente a 81,109 CV.

Em motores com centenas de cavalos, porém, a conversão gera números mais distintos. O motor V8 do Mercedes S 63 AMG Coupé, por exemplo, rende 430 kW, equivalente a 577 hp ou 585 CV.

Para complicar, até mesmo algumas montadoras acabam utilizando hp e CV sem distinção. A única maneira de evitar enganos é ter como referência sempre a medida em kW (quando divulgada) e convertê-la posteriormente para hp ou CV. É complicado, mas é o correto.

Não confunda potência com torque

Torque é a força que o motor consegue gerar, produzida pelo sobe-e-desce dos pistões. O movimento desses componentes ao longo de seu curso gira o virabrequim, um eixo interligado às rodas motrizes. A partir dessa atividade mecânica, o carro ganha impulso. É muito comum os usuários dos veículos confundirem potência com torque. Como exemplo: ter respostas imediatas ao acelerador, mesmo em baixa rotação, isso é torque.

O torque de um veículo automotor normalmente é medido em quilograma-força-metro (kgfm), mas também pode ser quantificado em Newton-metro (Nm). Embora o motor produza torque sempre que está em funcionamento, o valor varia bastante de acordo com as rotações. A força máxima costuma surgir apenas em um momento específico, geralmente em algum ponto entre 2.800 e 4.000 rpm. Todavia, alguns propulsores turbo mais modernos já conseguem entregá-la de maneira constante e uniforme em uma faixa de giros mais ampla.

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Fonte: Wikipédia e sites relacionados, fotos meramente ilustrativas.

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