Biografias e Curiosidades: Biografia de Rudolf Diesel

domingo, 9 de fevereiro de 2014

Biografia de Rudolf Diesel

Rudolf Diesel

Rudolf Diesel. (Rudolf Christian Karl Diesel). Nasceu em Paris, a 18 de Março de 1858, e, faleceu no Canal da Mancha, a 30 de Setembro de 1913. Diesel foi um engenheiro mecânico alemão, inventor do motor a diesel.

Em 1893, publicou a famosa monografia: Teoria e Construção de um Motor Térmico Nacional. Após seu invento que o tornou rico e glorioso, transferiu-se para os Estados Unidos, aos 42 anos de idade, onde realizou explorações de petróleo e outros negócios em que perdeu a sua fortuna. De regresso em um navio para a Europa, caiu no mar e desapareceu.

Biografia

Diesel em 1883.

Era o segundo de três filhos de Theodor e Elise Diesel, imigrantes alemães (bávaros) na França. Diesel idealizou um dos mais importantes sistemas mecânicos da história da humanidade. Rudolf Diesel elaborou um motor a combustão interna a pistões que explorava os efeitos de uma reação química, um fenômeno natural, que acontece quando o óleo é injetado num recipiente com oxigênio, causando uma explosão ao misturar-se. Para conseguir controlar tal reação e movimentar uma máquina foi necessária uma infinidade de outros inventos, como a bomba injetora, elaborar sistemas de múltiplas engrenagens e outros acessórios controladores para que pressão de liberação atuasse precisamente na passagem do êmbolo do pistão no ângulo de máxima compressão. Rudolf Diesel registou a patente de seu motor-reator em 23 de Fevereiro de 1897, desenvolvido para trabalhar com óleo de origem vegetal. Entretanto, em sua

Busto de Diesel, Hall da Fama.

homenagem, foi dado ao produto oleoso mais abundante obtido na primeira fase de refino do petróleo bruto o nome de diesel. Isso não quer dizer que todos os motores a injeção sejam obrigados a funcionar com óleo diesel, desde que regulem a pressão no sistema de injeção, um motor pode passar a funcionar com qualquer tipo de óleo, tanto pode ser de origem vegetal (como óleo de amendoim) ou animal (como é o caso da gordura de porco). Face a sua simplicidade e a enorme aplicação, o motor de pistões movidos a reação óleo-oxigênio rapidamente penetrou nos lugares mais longínquos do planeta, revolucionando o mundo industrial e substituindo os dispendiosos sistemas mecânicos a vapor que até então movimentavam as locomotivas e os transportes marítimos por unidades geradoras diesel-elétrica.

Morte

Após negociar o seu invento, durante uma travessia do Canal da Mancha, o inventor morre em circunstâncias que jamais foram esclarecidas. Vários boatos sobre seu desaparecimento e morte circularam, e a imprensa deu grande cobertura ao fato. Muitas suspeitas foram levantadas (acidente, suicídio, homicídio). Na noite de 29 de Setembro de 1913, embarcou num barco a vapor em Antuérpia (Bélgica), rumo a Londres, (Reino Unido). Jamais chegaria ao seu destino. Duas semanas depois, um barco encontrou um cadáver próximo da costa belga. Roupas e objetos foram recolhidos e o corpo foi novamente lançado ao mar, procedimento normal da época. A 13 de Outubro, Eugen Diesel reconheceu tais pertences como sendo de seu pai. Em 1978 foi incluído no Automotive Hall of Fame.

Bibliografia

Rudolf Diesel and the Diesel Engine, (1974) Priory Press, (em inglês) Moon, John F., ISBN 978-0-85078-130-4
Diesel: The Man and the Engine, (1978). (em inglês) Grosser, Morton, ISBN 978-0-689-30652-5
Diesel's Engine: Volume 1: From Conception To 1918, (1993). Wilsonville, OR. Carnot Press, (em inglês) Cummins, C. Lyle, Jr., ISBN 978-0-917308-03-1

Motor Diesel

O Motor Diesel ou motor de ignição por compressão é um motor de combustão interna inventado pelo engenheiro alemão Rudolf Diesel (1858-1913), em que a combustão do combustível se faz pelo aumento da temperatura provocado pela compressão de ar. A 23 de Fevereiro de 1893, o engenheiro alemão Rudolf Diesel recebe a patente para o seu motor de auto-ignição. O motor Diesel destaca-se ainda hoje pela economia de combustível.

História

Rudolf Diesel nasceu em Paris no ano de 1858, filho de um artista que trabalhava cabedal e de uma governanta que também era professora de línguas. Rudolf era um bom aluno, aos 12 anos foi admitido na Ecole Primaire Superieure que na altura era a melhor escola de Paris. Na altura em que rebentou a guerra Franco-Prussiana (19 de Julho de 1870—10 de Maio de 1871), a família de Rudolf foi considerada inimiga da França, sendo deportados para a cidade de Londres. Mais tarde, um primo ajuda-o a voltar para a cidade natal do seu pai, Augsburg, onde consegue frequentar a Royal County Trade School e ganhar uma bolsa

Primeiro Motor Diesel de 1893.

para a Technische Hochschule of Munich onde se torna num brilhante aluno. Aqui conhece Carl von Linde, pioneiro na área da refrigeração, que faz de Rudolf seu protegido. Após a sua graduação, muda-se para Winterthur, Suíça onde é maquinista e designer durante dois anos. Paris foi o destino seguinte, onde esteve empregado na Linde Refrigeration Enterprises e também onde se tornou um apreciador de arte e política. Em 1885 monta a sua primeira loja-laboratório em Paris, onde desenvolve o seu motor a tempo inteiro. Mais tarde muda-se para Berlim onde continua o seu trabalho, ficando sempre associado à Linde Enterprises. Regressou dos EUA após conflitos sobre registros de patentes, especulações financeiras mal sucedidas e teve problemas psicológicos. Esteve à beira da falência. Diesel regressa à Europa para prosseguir as suas pesquisas. Faleceu a 30 de Setembro de 1913, ao cruzar o canal da Mancha numa viagem à Inglaterra. Diesel pretendia expor às autoridades navais daquele país novas possibilidades para o uso do seu motor. A cabine do navio onde viajava chegou vazia à Inglaterra. Os motivos e acontecimentos que levaram à sua morte, continuam um mistério ainda hoje. Dias depois da sua morte, o seu corpo foi encontrado a boiar no Mar do Norte. Os marinheiros que o acharam, guardaram os seus documentos e pertences e devolveram o corpo ao mar (prática comum naquele tempo). Só em terra é que viram tratar-se do famoso inventor alemão Rudolf Diesel.

Tecnologia

Quando o tempo está frio, o ar ao ser comprimido poderá não atingir a temperatura suficiente para a primeira ignição, mas esses obstáculos têm vindo a desaparecer em virtude das injeções eletrônicas diretas e a maior rotação do motor de partida. Nos modelos antigos ou lugares muito frios costuma-se usar velas de incandescência no tubo de admissão para minimizar esse efeito sendo que alguns motores estacionários ainda usam buchas de fogo e a partida é feita com manivelas.

As principais diferenças entre o motor a gasolina e o motor diesel são as seguintes:

Enquanto o motor a gasolina funciona com a taxa de compressão que varia de 8:1 a 12:1, no motor diesel esta varia de 15:1 a 25:1. Daí a robustez de um relativamente a outro.

Enquanto o motor a gasolina admite (admissão - 1º tempo) a mistura ar/combustível para o cilindro, o motor Diesel aspira (aspiração 1º tempo) apenas ar.

A ignição dos motores a gasolina dá-se a partir de uma faísca elétrica fornecida pela vela de ignição antes da máxima compressão na câmara de explosão (> a 400ºC). Já no motor Diesel a combustão ocorre quando o combustível é injetado e imediatamente inflamado pelas elevadas temperaturas (> a 600ºC) devido ao ar fortemente comprimido na câmara de combustão. O Engenheiro Rudolf Diesel, chegou a esse método quando aperfeiçoava máquinas a vapor.

Combustível

O primeiro protótipo de motor diesel foi alimentado com óleo vegetal, porém o combustível utilizado desde então pelos motores diesel é o óleo diesel (gasóleo em Portugal), um hidrocarboneto obtido a partir da destilação do petróleo à temperaturas de 250°C e 350°C. Recentemente no Brasil, por lei, o diesel de petróleo é vendido após receber uma adição percentual de biodiesel, pois esse é produzido de óleo vegetal e/ou animal (fontes de energia renovável) através do processo de transesterificação. Há pesquisas desde 1920 para aprimorar a produção de diesel sintético através de tecnologias de conversão (Processo de Fischer-Tropsch) utilizando como insumo substâncias que contém carbono e hidrogênio (ver: Combustível sintético). Onde se tem feito mais evolução neste tipo de motorização mais eficiente que o seu congénere a gasolina é no campo da injeção direta, nomeadamente nas de alta pressão como o injetor-bomba e o "common-rail", que possibilitam a obtenção de mais potência, menor consumo e menos ruído de funcionamento.

Funcionamento

Ciclo Termodinâmico

Fig.1 Ciclo diesel num diagrama p-v.

Para explicar o funcionamento de um motor Diesel, é preciso conhecer algumas características termodinâmicas referentes à teoria de máquinas térmicas, mais concretamente aos ciclos térmicos. O ciclo Diesel representa, em teoria, 11 funcionamento do motor com o mesmo nome. A realidade não difere muito deste modelo teórico, mas devido a variados factores, o ciclo térmico não passa mesmo disso. Na prática, o funcionamento possui algumas diferenças. Para o ciclo teórico, estão representadas nas figuras, as evoluções consoante as propriedades analisadas. A figura 1 mostra a evolução segundo a pressão e o volume específico, a figura 2, a relação entre a temperatura e a entropia.

Em ambos os casos, a evolução é:

Fig.2 Ciclo diesel num diagrama T-s.

1 → 2: Compressão isentrópica → $W_{{1,2}}$
2 → 3: Fornecimento de calor a pressão constante (isobárico) → $q_{{2,3}}$
3 → 4: Expansão isentrópica → $W_{{3,4}}$
4 → 1: Cedência de calor a volume constante → $q_{{4,1}}$

Trabalho de ciclo: ${W_{{ciclo}}=W_{{1,2}}+W_{{3,4}}}$

Rendimento do ciclo: $\eta =\left({\frac {W_{{ciclo}}}{q_{{2,3}}}}\right)$

Razão de compressão:

Funcionamento Mecânico

Reprodução da patente obtida por Rudolf Diesel.

Na maioria das aplicações, os motores Diesel funcionam a quatro tempos O ciclo inicia-se com o êmbolo no ponto morto superior (PMS). A válvula de admissão está aberta e o êmbolo ao descer aspira o ar para dentro do cilindro. O êmbolo atinge o Ponto Morto Inferior (PMI), a válvula de admissão fecha, e inicia-se então a compressão. A temperatura do ar dentro do cilindro aumenta substancialmente devido à diminuição do volume. Pouco antes do PMS o combustível começa a ser pulverizado pelo ejector em finas gotículas, misturando-se com o ar quente até que se dá a combustão. A combustão é controlada pela taxa de injeção de combustível, ou seja, pela quantidade de combustível que é injetado. O combustível começa a ser injetado um pouco antes do PMS devido ao facto de atingir a quantidade suficiente para uma perfeita mistura (ar + combustível)e consequentemente uma boa combustão. A expansão começa após o PMS do êmbolo com a mistura (ar + combustível) na proporção certa para a combustão espontânea, onde o combustível continua a ser pulverizado até momentos antes do PMI. O ciclo termina com a fase de escape, onde o embolo retorna ao PMS, o que faz com que os gases de combustão sejam expulsos do cilindro, retomando assim o ciclo. No caso dos motores a dois tempos, o ciclo é completado a cada volta, a admissão não é feita por válvulas mas sim por janelas.

Gama de Velocidade

Industrialmente, estes motores são divididos segundo a sua velocidade de rotação (rpm), existem três tipos: altas, médias e baixas velocidades.

Selo postal alemão de 1997: Cem anos do motor a diesel.

Altas velocidades - (acima de 1000rpm) - São mais utilizados em inúmeras aplicações (automóveis, caminhões, barcos, compressores, bombas, entre outros...). Geralmente motores a quatro tempos com a combustão a dar-se rapidamente.

Médias velocidades - (variam entre as 500 e 1000rpm) - Na indústria, estes motores são utilizados em aplicações de "grande porte", tais como locomotivas, grandes compressores e bombas, grupos geradores diesel-elétricos e alguns navios.

Baixas velocidades - (variam entre 60 e 200rpm) - Em grandes navios, os maiores motores (em dimensão) quando comparados com os outros dois, estes motores diferenciam-se não só pela potência que são capazes de desenvolver (cerca de 85 MW), como pelas propriedades do combustível e a velocidade de explosão.