Compreendendo o fenômeno de combustão de óleo diesel em geradores e motores

exibição queima de combustívelNesse artigo vamos falar sobre o fenômeno de combustão de óleo diesel em geradores e motores de óleo diesel. Clique para prosseguir e saber mais.

O motor diesel obtém sua energia queimando combustível injetado ou pulverizado na carga de ar quente comprimida dentro do cilindro. O ar deve ser aquecido a uma temperatura maior que a temperatura na qual o combustível injetado pode se inflamar. O combustível pulverizado para o ar que tem uma temperatura superior à temperatura de “auto-ignição” do combustível reage espontaneamente com o oxigênio do ar e queima. As temperaturas do ar são tipicamente superiores a 526 ° C (979 ° F); entretanto, na partida do motor, às vezes é empregado aquecimento suplementar dos cilindros, uma vez que a temperatura do ar dentro dos cilindros é determinada pela taxa de compressão do motor e sua temperatura de operação atual. Os motores a diesel são às vezes chamados de motores de ignição por compressão porque o início da combustão depende do ar aquecido por compressão, e não de uma faísca elétrica.

Em um motor a diesel, o combustível é introduzido quando o pistão se aproxima do ponto morto superior de seu curso. O combustível é introduzido sob alta pressão em uma câmara de pré-combustão ou diretamente na câmara de combustão do pistão-cilindro. Com exceção de sistemas pequenos e de alta velocidade, os motores a diesel usam injeção direta.

Sistemas de injeção de combustível de motores a diesel são normalmente projetados para fornecer pressões de injeção na faixa de 7 a 70 megapascals (1.000 a 10.000 libras por polegada quadrada). Existem, no entanto, alguns sistemas de alta pressão.

O controle preciso da injeção de combustível é fundamental para o desempenho de um motor a diesel. Como todo o processo de combustão é controlado por injeção de combustível, a injeção deve começar na posição correta do pistão (ou seja, ângulo da manivela). No início, o combustível é queimado em um processo de volume quase constante, enquanto o pistão está quase no ponto morto superior. À medida que o pistão se afasta desta posição, a injeção de combustível continua, e o processo de combustão aparece como um processo de pressão quase constante.

O processo de combustão em um motor a diesel é heterogêneo – isto é, o combustível e o ar não são pré-misturados antes do início da combustão. Consequentemente, a vaporização rápida e a mistura de combustível no ar é muito importante para a queima completa do combustível injetado. Isso coloca muita ênfase no design do bico injetor, especialmente em motores de injeção direta.

O trabalho do motor é obtido durante o golpe de força. O golpe de força inclui tanto o processo de pressão constante durante a combustão quanto a expansão dos produtos quentes de combustão após a injeção de combustível cessar.

Os motores a diesel costumam ser turboalimentados e pós-resfriados. A adição de um turbocompressor e pós-arrefecedor pode melhorar o desempenho de um motor a diesel em termos de potência e eficiência.

A característica mais marcante do motor a diesel é sua eficiência. Ao comprimir o ar em vez de usar uma mistura ar-combustível, o motor a diesel não é limitado pelos problemas de pré-ignição que afetam os motores de ignição por faísca de alta compressão. Assim, maiores taxas de compressão podem ser alcançadas com motores diesel do que com a variedade de ignição por faísca; proporcionalmente, eficiências de ciclo teórico mais altas, quando comparadas com as últimas, podem frequentemente ser realizadas. Deve-se notar que, para uma determinada razão de compressão, a eficiência teórica do motor de ignição por centelha é maior do que a do motor de ignição por compressão; no entanto, na prática, é possível operar motores de ignição por compressão com taxas de compressão altas o suficiente para produzir eficiências maiores do que aquelas atingíveis com sistemas de ignição por faísca. Além disso, os motores a diesel não dependem do afogamento da mistura de entrada para controlar a potência. Como tal, a eficiência de marcha lenta e potência reduzida do diesel é muito superior à do motor de ignição por faísca.

A principal desvantagem dos motores diesel é a emissão de poluentes atmosféricos. Esses motores normalmente descarregam altos níveis de material particulado (fuligem), compostos reativos de nitrogênio (comumente designados NOx) e odor em comparação com os motores de ignição por centelha. Consequentemente, na categoria de pequenos motores, a aceitação do consumidor é baixa.

Um motor a diesel é acionado a partir de uma fonte de energia externa até que as condições tenham sido estabelecidas sob as quais o motor pode funcionar por sua própria potência. O método de partida mais simples é admitir ar de uma fonte de alta pressão – cerca de 1,7 a quase 2,4 megapascais – para cada um dos cilindros, por sua vez, em seu curso normal de disparo. O ar comprimido aquece o suficiente para inflamar o combustível. Outros métodos de partida envolvem equipamentos auxiliares e incluem a admissão de explosões de ar comprimido a um motor acionado por ar voltado para girar o volante de um grande motor; fornecimento de corrente el�trica a um motor de arranque el�trico, similarmente orientado para o volante do motor; e aplicar um pequeno motor a gasolina voltado para o volante do motor. A seleção do método de partida mais adequado depende do tamanho físico do motor a ser iniciado, da natureza da carga conectada e se a carga pode ou não ser desconectada durante a partida.

 

Jonathan Silva

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