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A POLUIÇÃO DO AR E O MOTOR À EXPLOSÃO. I. A evolução do motor à explosão (Djair) . O desenvolvimento da termodinâmica estimulou o desenvolvimento dos motores de explosão.
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I. A evolução do motor à explosão (Djair) • O desenvolvimento da termodinâmica estimulou o desenvolvimento dos motores de explosão. • Em 1820, W. Cecil apresentou para a Sociedade Filosófica de Cambridge uma descrição do primeiro motor a gás em funcionamento • Em 1838, o inglês William Barnett patenteou o motor de combustível gasoso • Em 1860, o francês Jean Joseph Lenoir construiu o primeiro motor a gás realmente prático
Em 1862, o francês Beau de Rochas, desenvolveu teoricamente o motor de quatro tempos, • Quatro anos depois, Nikolaus August Otto e Eugen Langen construiram um bem sucedido motor de quatro tempos • Em 1885, Gottlieb Daimler, sócio de Otto e Langen, concebeu o primeiro motor de quatro tempos que queimava gasolina.
No mesmo ano, o alemão Karl Benz também desenvolveu um bem sucedido motor a explosão.
Os primeiros carros com motores de explosão eram barulhentos, lentos e mal-cheirosos • No inicio do século 20, o norte americano, Henry Ford financiou a produção em massa de automóveis, difundindo o uso e melhorando a apresentação e forma dos carros.
II. Conhecendo melhor um motor à explosão (Alexandre) Considere um recipiente cilíndrico fechado numa das extremidades e com um orifício na outra, e que possua um mecanismo que provoque uma faísca em seu interior. Se uma gota de algum combustível como o álcool, gasolina ou até mesmo WD desengripante for jogada no interior do recipiente será formada uma mistura explosiva. Feito isso, quando uma faísca é acionada ocorre uma explosão que provoca um aumento de temperatura e de pressão no gás que está no interior do recipiente. Se uma batata, por exemplo, ou qualquer objeto for colocado na saída do recipiente, será lançada com força quando a explosão acontecer. Esse é o funcionamento típico de um canhão. “Canhão de batatas”
Motor genérico bloco pistão A explosão faz com que o ar se e expanda e empurre o pistão para baixo O pistão está conectado ao virabrequim pela biela. Todo o movimento do pistão é transmitido para o virabrequim. Nesta etapa, há transformação de movimento linear em movimento de rotação. A velocidade que ocorre o movimento é grande. Nos carros convencionais, vai de 1000, quando o carro está parado, até 6000 rotações por minuto. Um pistão chega a subir e descer 100 vezes em 1s! E em um carro de fórmula 1, esse número sobe para 300. biela virabrequim volante do motor
Ciclo completo do motor 4 tempos 1. Admissão Quando o pistão se movimenta para baixo e a válvula de admissão está aberta ocorre a sucção de mistura combustível - ar + gasolina, por exemplo 2. Compressão As duas válvulas se fecham e o pistão começa a subir comprimindo a mistura ar-combustível. A temperatura aumenta no interior da câmara. Devido à rapidez do processo, praticamente não há trocas de calor com o ambiente. 3. Explosão Uma faísca é provocada nos eletrodos da vela causando uma explosão violenta. A temperatura e a pressão aumentam e o pistão é empurrado para baixo realizando trabalho. 4. Exaustão A válvula de escapamento se abre quando o pistão atinge o ponto mais baixo de sua trajetória, então o pistão começa a se mover para cima expulsando o resultado da combustão.
P D C E B A V Diagrama P x V de um motor 4 tempos Baseando-se nos ciclos esquematizados anteriormente, podemos representar por meio de um diagrama P x V: 1)Admissão ABA válvula de admissão é aberta e o volume no interior do cilindro aumenta enquanto a pressão é considerada constante. 2)Compressão BCApós o cilindro atingir o volume máximo de mistura, o pistão começa a subir com as válvulas fechadas. Ocorre uma compressão adiabática. 3)Explosão CD e DEDevido à explosão uma grande quantidade de energia é liberada na forma de calor provocando um aumento da pressão e temperatura, transformação isométrica. Em seguida ocorre uma transformação adiabática onde o gás realiza trabalho sobre o pistão. 4)Exaustão EB e BACom a abertura da válvula de exaustão o gás contido escapa e a pressão diminui, transformação isométrica. Com o movimento do pistão, o restante do gás é empurrado para fora com uma pressão praticamente constante, caracterizando uma transformação isobárica.
Motor 2 tempos No momento em que a vela solta a faísca, a mistura contida no interior do cilindro explode e o empurra para baixo. Quando o pistão atinge o nível da entrada de combustível do cilindro ocorre a admissão. Ao iniciar o movimento de subida, o pistão efetua a exaustão. Após ultrapassar o nível da saída do escapamento, ocorre a compressão da mistura ar-combustível. Vangagens:Simplicidade e economia na construção devido ao número de peças reduzido;ocorrida anteriormente;Efetua uma combustão a cada giro enquanto o motor 4 tempos efetua 1 combustão a cada 2 giros;São compactos e leves, por isso admitem o emprego em situações que exigem movimentos em várias direções, como motosserras, como ferramentas manuais;Têm capacidade de produzir o dobro de potência em comparação com um motor de 4 tempos. Desvantagens:Grande consumo de óleo, pois este participa da queima do combustível;Baixa durabilidade devido à má lubrificação característica deste tipo de motor;São muito poluentes pelo fato de queimarem óleo junto com a gasolina e emitir uma parcela do combustível durante a exaustão
III. Uso inteligente de um veículo: dirigindo com economia e segurança • Dicas para reduzir o consumo e emitir menos poluentes. • Evite acelerar bruscamente ou de maneira desnecessária • Quando chegar à velocidade desejada, alivie aos poucos o acelerador. • Respeite o conta-giros. Troque as marchas na rotação indicada. • O excesso de velocidade, além dos problemas de segurança, aumenta o consumo. Testes indicaram um aumento no consumo de até 20% para carros que andavam a 100km/h confrontados com outros que não passavam dos 80km/h.
Esqueça aquele velho hábito de acelerar o carro antes de desligá-lo. Você pode danificar o catalisador, o que aumenta a emissão de poluentes e prejudica o desempenho. • Aerodinâmica: dê preferência por andar com as janelas fechadas, retire o bagageiro quando não for usá-lo. • Não carregue mais peso do que a capacidade de seu carro. Cada 50kg a mais equivalem a 1% de aumento no consumo. • Verifique sempre os filtros de ar e de combustível e efetue as trocas seguindo as recomendações do fabricante. • Desligue o carro se for ficar parado por mais do que dois minutos. • Motor desregulado pode consumir até 60% mais combustível do que o normal.
Com esses pequenos cuidados, você pode economizar até 46% no consumo de combustível
Sugestões adicionais. Um fator de consciência • Caminhar faz bem à saúde. Para percorrer pequenas distâncias, vá a pé. • Quando puder, utilize os transportes coletivos. • O carro é indispensável, identifique pessoas que façam o mesmo trajeto que você e sugira o transporte solidário.
Resistência do ar Em espera/parado Resistência rolamento Acessórios Inércia Perdas transmissão Frenagem Perdas no motor IV. Tipos de motores e seus poluentes Eficiência baixa dos carros convencionais
ALGUNS TIPOS DE COMBUSTÍVEIS GASOLINA : A Gasolina é formada basica-mente de hidrocarbonetos. O principal produto da combustão da gasoli-na é o dióxido de carbono ( CO2). Os veículos a gasolina emitem entre outros poluentes o ( CO ), devido a combustão in-completa, e hidrocarbonetos ( HC ) não quei-mados devido a fase da combustão muito rápida. ÁLCOOL : O álcool combustível para veícu-los mais conhecido é o etanol produzido por fermentação a partir da cana de açúcar. Algumas vantagens do álcool combustível : • Apresenta preço acessível • A queima do álcool produz em média 25% menos ( CO ) e 35% menos ( NO) que a gasolina • Elevado poder de resistência a compressão ar-vapor de combustível ( octonagem ) GNV : O Gás Natural é uma mistura de hi-drocarbonetos leves tendo predomínio do gás metano ( CH4). Algumas Vantagens do GNV: • Por não ter enxofre em sua composição não lança estes compostos na atmosfera • Sua queima é muito mais completa do que a da gasolina, álcool ou diesel • Economia de em média 60% em relação a gasolina e o álcool. ÓLEO DIESEL : O Diesel é formado basica-mente por hidrocarbonetos com “ longas ca-deias de Carbono ”.Em função de sua compo-sição e a injeção direta nos motores a diesel onde o motor trabalha com alta pressão e temperatura muito elevada o motor a diesel emite uma quantidade muito grande de MP (Material Particulado) e NOx em relação aos outros motores, alem de outros poluentes.
Fundamentos da Combustão a) Combustão do Carbono: C + O2 C O2 + Energia Térmica b) Combustão da Gasolina: C7H16 + 11O2 7C O2 + 8 H2O +Energia Térmica COMBUSTÃO Fonte de Energia Tradicional para Transportes Combustão de Derivados de Petróleo: Gasolina e Óleo Diesel
AR COMBUSTÃO Combustão nos Motores dos Veículos:Incompleta ou Imperfeita C7H16 / C8H18 + AR 7C O2 + 8 H2O + CO + NOx + SOx + MP Principais problemas locais provocados pelos poluentes: - Problemas respiratórios na população - asma e bronquite; - Chuva ácida – acidificação de lagos e solos.
