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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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 malcheirosos

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.
“Canhão de batatas”
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.
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.
bloco
biela
virabrequim
volante do motor
M
o
t
o
r
g
e
n
é
r
pistão
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.
Baseando-se nos ciclos esquematizados anteriormente,
podemos representar por meio de um diagrama P x V:
1)Admissão AB
A válvula de admissão é aberta e o volume no interior do cilindro
aumenta enquanto a pressão é considerada constante.
P
D
C
A
2)Compressão BC
Após o cilindro atingir o volume máximo de mistura, o pistão
começa a subir com as válvulas fechadas. Ocorre uma
compressão adiabática.
3)Explosão CD e DE
Devido 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.
E
B
V
Diagrama P x V de um motor 4 tempos
4)Exaustão EB e BA
Com 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.
Situação
Aumento no consumo em até
Velas gastas
7,49%
Filtros de ar, de combustível
e de lubrificante sujos
6,20%
Rodar em ponto morto ( banguela )
5,19%
Rodar com Janelas abertas
9,35%
Pneus murchos ou descalibrados
17,8%
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.
IV. Tipos de motores e seus poluentes
Eficiência baixa dos carros convencionais
Resistência
do ar
Em espera/parado
Acessórios
Resistência
rolamento
Inércia
Perdas transmissão
Frenagem
Perdas no motor
ALGUNS TIPOS DE COMBUSTÍVEIS
GASOLINA : A Gasolina é formada basicamente de hidrocarbonetos.
O principal produto da combustão da gasolina é o dióxido de carbono ( CO2).
Os veículos a gasolina emitem entre outros
poluentes o ( CO ), devido a combustão incompleta, e hidrocarbonetos ( HC ) não queimados devido a fase da combustão muito
rápida.
ÁLCOOL : O álcool combustível para veículos 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 hidrocarbonetos 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 basicamente por hidrocarbonetos com “ longas cadeias de Carbono ”.Em função de sua composição 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.
COMBUSTÃO
Fonte de Energia Tradicional para Transportes
Combustão de Derivados de Petróleo: Gasolina e Óleo Diesel
Fundamentos da Combustão
a) Combustão do Carbono:
C + O2
C O2 + Energia Térmica
b) Combustão da Gasolina:
C7H16 + 11O2
7 C O2 + 8 H2O +Energia Térmica
COMBUSTÃO
Combustão nos Motores dos Veículos: Incompleta ou Imperfeita
C7H16 / C8H18 + AR
7 C O2 + 8 H2O + CO + NOx + SOx + MP
AR
Principais problemas locais provocados pelos poluentes:
- Problemas respiratórios na população - asma e bronquite;
- Chuva ácida – acidificação de lagos e solos.
Grandes vilões na emissão de Poluentes