Motor a diesel para propulsão de navios e usinas elétricas
Um motor a diesel é um tipo de motor de combustão interna que funciona com combustível diesel e opera por ignição exclusivamente por compressão mecânica do ar dentro do cilindro. Os motores a diesel são amplamente utilizados para propulsão de navios e geração de energia, pois oferecem diversas vantagens em relação a outros tipos de motores, como gasolina ou turbinas a gás. No entanto, os motores a diesel também apresentam algumas desvantagens, como custo inicial mais alto, ruído e vibração, emissões e impacto ambiental e manutenção e reparo. Neste artigo, exploraremos a história e o desenvolvimento dos motores a diesel, suas vantagens e desvantagens e algumas recomendações para leitura ou ação adicional.
Introdução
O que é um motor diesel e como ele funciona?
Um motor a diesel é um tipo de motor de combustão interna que funciona com combustível diesel e opera por ignição exclusivamente por compressão mecânica do ar dentro do cilindro. Ao contrário de um motor a gasolina que requer uma vela de ignição para acender o combustível, um motor a diesel funciona comprimindo apenas o ar. O ar deve ser aquecido a uma temperatura superior à temperatura na qual o combustível injetado pode inflamar. O combustível pulverizado no ar que tem uma temperatura superior à temperatura de autoignição do combustível reage espontaneamente com o oxigênio do ar e queima. As temperaturas do ar são tipicamente superiores a 526 C (979 F); no entanto, 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 operacional atual. Os motores a diesel às vezes são chamados de motores de ignição por compressão porque o início da combustão depende do ar aquecido por compressão e não de uma faísca elétrica.
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Os motores a diesel podem ser projetados com ciclos de combustão de dois ou quatro tempos.Eles foram originalmente usados como um substituto mais eficiente para motores a vapor estacionários. Desde a década de 1910, eles são usados em submarinos e navios. O uso em locomotivas, ônibus, caminhões, equipamentos pesados, equipamentos agrícolas e usinas de geração de eletricidade veio mais tarde. Na década de 1930, eles lentamente começaram a ser usados em alguns automóveis.
Por que os motores a diesel são usados para propulsão de navios e usinas de energia?
Os motores a diesel são usados para propulsão de navios e usinas de energia porque fornecem uma fonte de energia autossuficiente disponível em tamanhos de alguns cavalos de potência a 10.000 hp. Os motores a diesel têm a maior eficiência térmica (eficiência do motor) de qualquer motor de combustão interna ou externa prático devido à sua taxa de expansão muito alta e queima pobre inerente que permite a dissipação de calor pelo excesso de ar. Uma pequena perda de eficiência também é evitada em comparação com motores a gasolina sem injeção direta, pois o combustível não queimado não está presente durante a sobreposição da válvula e, portanto, nenhum combustível vai diretamente da admissão/injeção para o escapamento. Os motores a diesel de baixa velocidade (como os usados em navios e outras aplicações em que o peso total do motor é relativamente sem importância) podem atingir eficiências efetivas de até 55%.
Os motores a diesel também fornecem melhor torque ao eixo de transmissão do que a maioria dos motores a gasolina. Características como queima lenta de combustível e alta compressão produzem maior torque. Observe que o torque fornece ao veículo a capacidade de puxar cargas e acelerar. Portanto, devido a essa vantagem, os motores a diesel são mais adequados para veículos maiores, como picapes e SUVs, bem como caminhões industriais e máquinas pesadas. História e Desenvolvimento de Motores Diesel
Quem inventou o motor diesel e quando?
O motor diesel foi inventado por um engenheiro alemão chamado Rudolf Diesel, que patenteou seu projeto em 1892. Diesel estava interessado em criar um motor que pudesse usar uma variedade de combustíveis, incluindo pó de carvão, óleo vegetal e óleo de amendoim.Ele queria melhorar a eficiência e reduzir as emissões dos motores a vapor dominantes na época. Ele também esperava que seu motor capacitasse pequenas empresas e agricultores, fornecendo-lhes uma fonte de energia barata e confiável.
Como os motores a diesel evoluíram ao longo do tempo?
Os motores a diesel passaram por muitas mudanças e melhorias desde sua invenção. Alguns dos principais marcos na história do motor a diesel são:
Em 1897, Diesel construiu seu primeiro protótipo funcional, que tinha um único cilindro e funcionava com óleo de amendoim.
Em 1902, o primeiro automóvel movido a diesel foi construído pelo engenheiro francês Leon Serpollet.
Em 1903, o primeiro submarino movido a diesel foi lançado pela Marinha espanhola.
Em 1912, o primeiro navio movido a diesel, o Selandia, foi lançado pela empresa dinamarquesa Burmeister & Wain.
Em 1913, a primeira locomotiva movida a diesel foi construída pela empresa britânica Sulzer Brothers.
Em 1924, o primeiro caminhão movido a diesel foi construído pela empresa alemã MAN.
Em 1936, o primeiro carro de passageiros movido a diesel, o Mercedes-Benz 260D, foi lançado.
Em 1944, o primeiro motor diesel turboalimentado foi desenvolvido pelo engenheiro suíço Alfred Büchi.
Em 1954, o primeiro motor diesel common-rail foi desenvolvido pelo engenheiro italiano Mario Ricco.
Em 1978, o primeiro motor diesel de injeção direta foi introduzido pela Volkswagen.
Em 1986, o primeiro motor diesel controlado eletronicamente foi introduzido pela Bosch.
Em 1997, foi lançado o primeiro veículo híbrido diesel-elétrico, o Audi Duo.
Em 2005, o primeiro veículo movido a biodiesel a cruzar o Oceano Atlântico, o BioTrekker, foi conduzido pelo aventureiro britânico Andy Pag.
Quais são as tendências e desafios atuais na tecnologia de motores a diesel?
Algumas das tendências e desafios atuais na tecnologia de motores a diesel são:
Melhorar a eficiência do combustível e reduzir as emissões de gases de efeito estufa usando modos avançados de combustão, como ignição por compressão de carga homogênea (HCCI) e ignição por compressão controlada por reatividade (RCCI).
Redução de poluentes nocivos, como óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado (PM), por meio de sistemas de pós-tratamento de exaustão, como redução catalítica seletiva (SCR) e filtro de particulado diesel (DPF).
Aumentar a densidade de potência e o desempenho usando turbocompressores de geometria variável (VGT), supercompressores e turbocomposição elétrica (ETC).
Aumentando a durabilidade e a confiabilidade usando materiais, revestimentos e lubrificantes de alta resistência.
Integração com sistemas híbridos e elétricos para otimizar o gerenciamento de energia e reduzir o consumo de combustível.
Adaptando-se a diferentes qualidades e misturas de combustível, como diesel com baixo teor de enxofre, biodiesel, diesel sintético e éter dimetílico (DME).
Vantagens e Desvantagens dos Motores Diesel
Quais são os benefícios do uso de motores a diesel para propulsão de navios e usinas de energia?
Os motores a diesel possuem vários benefícios que os tornam adequados para propulsão de navios e usinas de energia, como:
Economia de combustível
Os motores a diesel têm uma eficiência térmica mais alta do que os motores a gasolina ou de turbina a gás, o que significa que eles podem converter mais energia do combustível em trabalho útil. Os motores a diesel também têm uma taxa de compressão mais alta, o que significa que podem extrair mais energia da mesma quantidade de combustível. O óleo diesel também tem uma densidade de energia maior que a gasolina, o que significa que pode armazenar mais energia por unidade de volume. Esses fatores resultam em menor consumo de combustível e menores custos operacionais para motores a diesel.
Desempenho, confiabilidade e longevidade
Os motores a diesel têm uma curva de torque melhor do que os motores a gasolina ou turbina a gás, o que significa que eles podem fornecer mais potência em velocidades mais baixas. Isso é especialmente útil para a propulsão de navios, pois permite que o motor opere com eficiência ideal e reduza a cavitação da hélice.Os motores a diesel também têm menos peças móveis e menos componentes elétricos do que os motores a gasolina ou turbina a gás, o que significa que são menos propensos a falhas e desgaste. Os motores a diesel também são projetados para suportar altas temperaturas e pressões, o que significa que podem durar mais e exigir revisões menos frequentes.
Flexibilidade
Os motores a diesel podem funcionar com uma variedade de combustíveis, incluindo diesel com baixo teor de enxofre, biodiesel, diesel sintético e éter dimetílico (DME). Isso lhes dá uma vantagem sobre os motores a gasolina ou de turbina a gás, que requerem tipos de combustível e aditivos específicos. Os motores a diesel também podem se adaptar a diferentes condições de carga e altitudes, pois não dependem de ignição por faísca ou controle da relação ar-combustível. Os motores a diesel também podem ser facilmente integrados a sistemas híbridos e elétricos, pois podem fornecer energia auxiliar ou carregar baterias.
Valor de revenda
Os motores a diesel tendem a manter seu valor melhor do que os motores a gasolina ou turbina a gás, pois têm uma vida útil mais longa e custos de manutenção mais baixos. Os motores a diesel também têm uma demanda maior no mercado, pois são preferidos por muitos clientes que valorizam a eficiência de combustível e o desempenho. Os motores a diesel também podem ser facilmente modificados ou atualizados para atender às mudanças nos padrões de emissão ou nas preferências do cliente.
Quais são as desvantagens de usar motores a diesel para propulsão de navios e usinas de energia?
Os motores a diesel também apresentam algumas desvantagens que limitam seu uso para propulsão de navios e usinas de energia, como:
Custo inicial mais alto
Os motores a diesel são mais caros de comprar do que os motores a gasolina ou de turbina a gás, pois exigem componentes e materiais mais complexos e robustos. Os motores a diesel também têm custos de instalação mais altos, pois exigem fundações e sistemas de exaustão maiores e mais pesados. Os motores a diesel também podem incorrer em impostos e taxas mais altos em alguns países, pois estão sujeitos a regulamentos de emissão e padrões de combustível mais rígidos.
Ruído e vibração
Os motores a diesel produzem mais ruído e vibração do que os motores a gasolina ou turbina a gás, pois operam em taxas de compressão e pressões de combustão mais altas. Ruído e vibração podem causar desconforto e fadiga para tripulantes e passageiros de navios, bem como danos à estrutura e equipamentos de navios e usinas. O ruído e a vibração também podem afetar o desempenho e a eficiência dos motores a diesel, pois podem causar perdas por atrito e geração de calor. Ruído e vibração podem ser reduzidos usando técnicas apropriadas de isolamento, amortecimento, isolamento e balanceamento.
Emissões e impacto ambiental
Os motores a diesel emitem mais poluentes nocivos do que os motores a gasolina ou de turbina a gás, como óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado (PM). O NOx contribui para a chuva ácida, poluição, destruição da camada de ozônio, problemas respiratórios e mudanças climáticas. PM causa deficiência de visibilidade, danos aos pulmões, câncer e morte prematura. Os motores a diesel também emitem mais dióxido de carbono (CO2) do que os motores de turbina a gás, que é o principal gás de efeito estufa causador do aquecimento global. Os motores a diesel podem reduzir suas emissões usando sistemas de pós-tratamento de exaustão, como redução catalítica seletiva (SCR) e filtro de partículas diesel (DPF), bem como combustíveis diesel ou biodiesel com baixo teor de enxofre.
Manutenção e reparo
Os motores a diesel requerem manutenção e reparos mais frequentes e intensivos do que os motores a gasolina ou turbina a gás, pois estão expostos a temperaturas e pressões mais altas. Os motores a diesel também exigem ferramentas e habilidades mais especializadas para atendê-los adequadamente. Os motores a diesel podem sofrer de problemas como entupimento do injetor, acúmulo de carbono, vazamento de óleo, desgaste do cilindro, falha do anel do pistão, erosão da sede da válvula, danos ao turbocompressor, etc.
Conclusão
Em conclusão, os motores a diesel são um tipo de motor de combustão interna que funciona com óleo diesel e opera por ignição apenas por compressão mecânica do ar no interior do cilindro. Os motores a diesel são amplamente utilizados para propulsão naval e geração de energia, pois oferecem diversas vantagens em relação a outros tipos de motores, como economia de combustível, desempenho, confiabilidade, longevidade e flexibilidade. No entanto, os motores a diesel também apresentam algumas desvantagens, como custo inicial mais alto, ruído e vibração, emissões e impacto ambiental e manutenção e reparo. Os motores a diesel têm uma longa e rica história de invenção e desenvolvimento e continuam a enfrentar novos desafios e oportunidades no presente e no futuro.
Resumo dos principais pontos
Um motor a diesel é um tipo de motor de combustão interna que funciona com combustível diesel e opera por ignição exclusivamente por compressão mecânica do ar dentro do cilindro.
Os motores a diesel são usados para propulsão de navios e usinas de energia porque fornecem uma fonte de energia autossuficiente disponível em tamanhos de alguns cavalos de potência a 10.000 hp.
Os motores a diesel têm uma eficiência térmica mais alta do que os motores a gasolina ou de turbina a gás, o que significa que eles podem converter mais energia do combustível em trabalho útil.
Os motores a diesel têm uma curva de torque melhor do que os motores a gasolina ou turbina a gás, o que significa que eles podem fornecer mais potência em velocidades mais baixas.
Os motores a diesel podem funcionar com uma variedade de combustíveis, incluindo diesel com baixo teor de enxofre, biodiesel, diesel sintético e éter dimetílico (DME).
Os motores a diesel tendem a manter seu valor melhor do que os motores a gasolina ou turbina a gás, pois têm uma vida útil mais longa e custos de manutenção mais baixos.
Os motores a diesel são mais caros de comprar do que os motores a gasolina ou de turbina a gás, pois exigem componentes e materiais mais complexos e robustos.
Os motores a diesel produzem mais ruído e vibração do que os motores a gasolina ou turbina a gás, pois operam em taxas de compressão e pressões de combustão mais altas.
Os motores a diesel emitem mais poluentes nocivos do que os motores a gasolina ou de turbina a gás, como óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado (PM).
Os motores a diesel requerem manutenção e reparos mais frequentes e intensivos do que os motores a gasolina ou turbina a gás, pois estão expostos a temperaturas e pressões mais altas.
Recomendações para leitura adicional ou ação
Se você estiver interessado em aprender mais sobre motores a diesel para propulsão de navios e usinas de energia, aqui estão alguns recursos que podem ser úteis:
[Fundamentos do motor a diesel]: Este é um curso on-line que abrange os princípios e componentes básicos dos motores a diesel, bem como sua operação, manutenção, solução de problemas e reparos.
[DieselNet]: É uma plataforma online que fornece informações técnicas sobre motores a diesel e tecnologias de controle de emissões, além de notícias, eventos, publicações e regulamentações relacionadas à indústria do diesel.
[Diesel Technology Forum]: Esta é uma organização que promove o uso da tecnologia de diesel limpo para transporte, geração de energia, agricultura, construção, mineração, marinha e outras aplicações.
[Diesel Progress]: Esta é uma revista que cobre os últimos desenvolvimentos e tendências em tecnologia de motores a diesel para diversos mercados e setores.
[Diesel Engine for Ship Propulsion and Power Plants PDF Download]: Este é um link para baixar um arquivo PDF que contém uma visão geral abrangente da tecnologia de motores a diesel para propulsão naval e usinas de energia.
perguntas frequentes
Aqui estão algumas perguntas frequentes sobre motores a diesel para propulsão de navios e usinas de energia:
Quanto combustível um motor a diesel consome?
O consumo de combustível de um motor a diesel depende de vários fatores, como tamanho, velocidade, carga, projeto, condição e eficiência do motor.No entanto, uma regra geral é que um motor a diesel consome cerca de 0,25 litros de combustível por quilowatt-hora (kWh) de produção. Por exemplo, um motor diesel de 1000 kW consumiria cerca de 250 litros de combustível por hora.
Quão alto é um motor a diesel?
O nível de ruído de um motor a diesel depende de vários fatores, como tamanho, velocidade, carga, projeto, condição e isolamento do motor. No entanto, uma regra geral é que um motor a diesel produz cerca de 100 decibéis (dB) de ruído em plena carga. Para comparação, uma conversa normal tem cerca de 60 dB, um cortador de grama tem cerca de 90 dB e um avião a jato tem cerca de 120 dB.
Quanto tempo dura um motor diesel?
A vida útil de um motor a diesel depende de vários fatores, como qualidade, manutenção, uso e ambiente do motor. No entanto, uma regra geral é que um motor a diesel pode durar cerca de 500.000 quilômetros (km) ou 300.000 milhas antes de precisar de uma revisão geral. Para comparação, um motor a gasolina pode durar cerca de 200.000 km ou 120.000 milhas antes de precisar de uma grande revisão.
Quanto custa um motor diesel?
O custo de um motor a diesel depende de vários fatores, como tamanho, potência, design, marca e condição do motor. No entanto, uma regra geral é que um motor a diesel custa cerca de duas vezes mais do que um motor a gasolina com a mesma potência nominal. Por exemplo, um motor a diesel de 100 kW custaria cerca de US$ 10.000, enquanto um motor a gasolina de 100 kW custaria cerca de US$ 5.000.
Como faço a manutenção de um motor a diesel?
A manutenção de um motor a diesel depende de vários fatores, como tipo, uso e ambiente do motor. No entanto, algumas dicas gerais para a manutenção de um motor a diesel são:
Troque o óleo e o filtro regularmente, de acordo com as recomendações do fabricante.
Verifique regularmente a qualidade e o filtro do combustível e, se necessário, use aditivos.
Verifique regularmente o nível e a qualidade do líquido de arrefecimento e lave o sistema de arrefecimento periodicamente.
Verifique o filtro de ar e o sistema de admissão regularmente e limpe-os ou substitua-os, se necessário.
Verifique regularmente o sistema de escape e o sistema de pós-tratamento e repare-os ou substitua-os, se necessário.
Verifique as correias, mangueiras, fios e conectores regularmente e aperte-os ou substitua-os, se necessário.
Verifique a bateria e o sistema de carregamento regularmente e mantenha-os limpos e carregados.
Verifique o sistema de lubrificação regularmente e use o grau e a quantidade adequados de lubrificante.
Verifique o sistema de injeção regularmente e ajuste ou substitua os injetores, se necessário.
Verifique o turbocompressor regularmente e limpe ou substitua-o, se necessário.
Espero que tenha gostado de ler este artigo sobre motores a diesel para propulsão naval e usinas de energia. Se você tiver alguma dúvida ou comentário, sinta-se à vontade para entrar em contato comigo. Obrigado pelo seu tempo e atenção. 0517a86e26
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