SURGIMENTO EM PLENO DOMÍNIO DA MÁQUINA A VAPOR
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| Moderno motor de combustão interna veicular - Fonte: Spiegel online |
O surgimento da máquina a vapor abriu novas possibilidades de produção industrial gerando forte auto demanda. O conhecimento adquirido e o aperfeiçoamento técnico que seu sucesso comercial trouxe aos meios de produção e manufatura mecânica passou a viabilizar a materialização de ideias e inventos com muito mais facilidade. Contrariamente, a eficiência alcançada pela máquina a vapor, principalmente depois de Watt, dificultava a introdução de novas forças motrizes distintas que não tivessem eficiência comparável ou outras vantagens globais. Parece ser esse o motivo que mais contribuiu para que o aparecimento do motor de combustão interna demorasse tanto desde as primeiras ideias até seu desenvolvimento pleno, apesar de possuir a maior parte de seus componentes básicos conceitualmente comuns a sua antecessora, a máquina a vapor.
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| O motor de Samuel Brown, um dos precursores dos motores de combustão interna - Fonte: Wikipedia |
Certo é que o motor de
combustão interna como conhecemos é fruto de muitos inventores e
teóricos que aos poucos foram idealizando conceitos e concebendo os
diversos sistemas auxiliares que formam um motor de combustão
interna. Provavelmente muitas contribuições importantes ficaram sem
registro. Por outro lado, muitas receberam descrições pouco
consistentes dificultando seu reconhecimento.
PRECURSORES
Alguns autores
consideram Christiam Huygens e Denis Papin os precursores dos
motores de combustão interna. Apesar de ter se limitado a
experimentos, o engenho dotado de cilindro e pistão construído por
Huygens, por volta de 1680, e depois refeito por Papin, em 1690,
para demonstrar o poder da pressão atmosférica usava pólvora, que
era inflamada dentro do cilindro para produzir massa de ar quente.
Essa massa de ar no cilindro produzia trabalho não por expansão,
pois a pressão no cilindro nunca era maior que a atmosférica, mas,
por depressão provocada pelo posterior esfriamento externo do
cilindro com a válvula fechada.
Os aparatos não
produziam trabalho prático, nem tinham funcionamento cíclico. Foram
substituídos nas experiências dos inventores por outros que
utilizavam água para produzir vapor no cilindro através do
aquecimento externo e que inspirou as primeiras máquinas a vapor de
uso geral. Os experimentos de Huygens e Papin não eram ainda a
proposta de um motor propriamente dito, mas, certamente os conceitos
básicos ganharam registro prático e devem ter servido de aporte e
inspiração para muitos inventos posteriores que resultaram no motor
de combustão interna.
PRIMEIRAS PATENTES
A lista das primeiras
patentes para motores de combustão interna é bem extensa, não
havendo muita conformidade entre autores. Entretanto, os registros mais comumente citados são:
- Em 1794, para Robert
Street de uma máquina a pistão trabalhando com mistura de aguarás e ar.
- Em 1801,
para o francês Philippe Lebon, inventor do gás de hulha. A patente,
ao que consta, descrevia um motor baseado na expansão de mistura gás
e ar por inflamação da mistura. O trabalho foi descontinuado com o
assassinato de Lebon.
- Em 1807, para Isaac De
Rivaz, da construção de um motor alimentado
por hidrogênio e ar. O motor de Rivaz não era de ciclos encadeados, necessitava de intervenção de um operador no final de cada ciclo para se manter em funcionamento. Esse motor possuía um cilindro vertical que abrigava dois pistões contrapostos, sendo um de trabalho e outro, acionado manualmente, destinado a alimentar a câmara de combustão com a mistura explosiva de ar e hidrogênio que era inflamada por fagulha elétrica graças a um rudimentar sistema de ignição energizado por uma pilha de Volta.
Uma característica marcante do invento de Rivaz é que a energia da explosão era aproveitada indiretamente, num arranjo que incluía uma catraca entre a haste do pistão e um balancim dentado de forma a permitir que o sólido e pesado pistão de trabalho tivesse seu lançamento ascendente livre quando impulsionado pela força da explosão da mistura ar-combustível. O trabalho útil só era gerado na descida do pistão, pois o movimento descendente da haste provocava o travamento da catraca fazendo com que as forças do peso do pistão e da depressão, provocada no cilindro devido ao resfriamento dos gases confinados, fossem aplicadas à saída do motor.
A concepção mecânica do motor de Isaac De Rivaz parece ter sua maior inspiração nos resultados divulgados das experiências de Huygens e Papin. O esquema de Rivaz seria retomado, de forma bem mais refinada, nos motores atmosféricos de Barsanti e Matteucci, e ainda por Langen e Otto na Alemanha.
Outro destaque do projeto de Rivaz é que a mistura era inflamada por fagulha elétrica graças a um rudimentar sistema de ignição energizado por uma pilha de Volta. Também interessante é o fato dele ter aplicado seu motor a um veículo.
- Em 1820, para o Rev. W. Cecil, na Inglaterra, de um motor movido pela combustão de hidrogênio e ar.
- Em 1823 para Samuel Brown de um motor de combustão aplicado a um veículo.
- Em 1838, para o inglês William Barnett de um motor funcionando a dois tempos com pré compressão utilizando gás de hulha.
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| Esquema do motor de Robert Street - Fonte: Vinclu |
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| Esquema do motor de Isaac De Rivaz - Fonte: Wikipedia |
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| Motor de William Barnett - fonte Wikipedia |
PRIMEIROS PASSOS EM DIREÇÃO AO SUCESSO COMERCIAL
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| Fig 01 - Réplica de um dos motores de Barsanti e Matteucci |
Primeiro curso
a} Admissão de ar e gás na primeira fração do curso
do pistão
b) Inflamação por centelha e expansão da mistura na segunda fração
b) Inflamação por centelha e expansão da mistura na segunda fração
Segundo curso
c) Restabelecimento da
pressão interna seguida pela descarga dos gases
resultantes da combustão, para todo o curso do pistão
O motor inventado por
Barsanti e Matteucci tinha um sistema de conversão do movimento
alternado dos pistões em movimento de rotação de princípio semelhante ao utilizado por Isaac De
Rivaz quase cinco décadas antes. Algo inusitado, já que o virabrequim era peça
consagrada nos motores a vapor da época. Mas, Barsanti acreditava que
o acionamento direto fosse inviável devido à força abrupta de
explosão e o grande choque mecânico que se sucederia no final do
curso. Sua preocupação com o custo final também é citada como um
fator motivador para essa escolha.
O sistema
aplicado por
eles no primeiro motor, um monocilíndrico vertical, possuía
uma
espécie de cremalheira ligada rigidamente ao pistão que
acionava uma
roda dentada com uma espécie de roda livre ligada ao eixo
motor. O mecanismo só transmitia força do pistão ao eixo de saída
no curso de retorno que dependia da força da gravidade
associada à
depressão dentro do cilindro vertical. A depressão era
provocada
pela inércia do pistão que dispunha de um curso
suficientemente
longo e que tinha seu impulso provocado por uma explosão sem
compressão no início do seu deslocamento. Essa combinação
resultava
em pressões internas inferiores a atmosférica para as frações finais
do curso.
De modo que o motor
funcionava a explosão, mas de forma indireta, ou seja, o
trabalho no
eixo era função das forças de gravidade atuando sobre o pesado embolo e pressão
atmosférica. Uma
variação desse arranjo foi utilizada por Otto e Langen em
um
motor de 1867, conforme afirmação constante no site oficial
em
homenagem aos dois inventores italianos.
O invento de Barsanti e Matteucci foi
reconhecido por certificação inglesa em 13 de maio de 1854. A unidade avaliada
tinha configuração de dois cilindros em paralelo e desenvolvia 5 CV, era alimentada
por gás de iluminação e já possuía ignição por centelha elétrica.
Nesse as duas cremalheiras eram interligadas por uma
engrenagem, de forma que os pistões trabalhavam em movimentos
opostos, defasados a 180º.
O motor tinha rendimento
térmico e volumétrico baixos pelo fato de funcionar sem compressão.
Os inventores italianos continuaram a evoluir seus motores. No entanto no ano de 1864,
durante uma exposição na Bélgica, quando já se preparavam para
produzir os motores em série, o padre Eugênio Barsanti contraiu
tifo e veio a falecer a 19 de abril do mesmo ano. O empreendimento
foi descontinuado após a tragédia.
LENOIR
No mesmo tempo em que os
italianos aprimoravam seus motores, o francês Jean Joseph Lenoir
patenteou um novo motor a combustão
interna, no ano de 1859. Lenoir só concluiu seu motor no ano seguinte e em 1863 já havia
construído um automóvel com um de seus motores. Logo Lenoir passou a
produzir motores com fins comerciais. Em 1865 já havia mais de 130
motores “Lenoir” funcionando em Paris.
Os motores construídos
por Lenoir eram visivelmente inspirados nos motores a vapor da
época, tinham a constituição quase idêntica: monocilíndricos com
duplo efeito, válvulas tipo gaveta, mecanismo de virabrequim e
bielas. Entretanto, dispunham de sistema de refrigeração
líquida.
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| Fig 03 - Desenho de vista superior em corte do motor de Lenoir |
Em comparação com os
motores de Barsanti, os motores de Lenoir tinham o ciclo de
funcionamento semelhante, funcionando sem compressão em dois tempos
e três fases. A ignição também era feita por centelha elétrica, no
caso uma em cada extremidade do cilindro. No entanto o motor
funcionava com acionamento direto, ou seja, o trabalho útil no eixo
era produzido diretamente pela força de explosão. O rendimento
térmico era superior ao motor dos italianos, mas, ainda era bem baixo, segundo alguns autores por volta de 4%.
Em comparação aos
motores a vapor, que na época reinavam como força motriz, o motor de Lenoir tinha as vantagens de partida mais
rápida e de menor tamanho. Seu sucesso atraiu a atenção de muitos
empreendedores e abriu as portas para que novos inventores
continuassem aperfeiçoando o motor de combustão interna.
Seis anos após Lenoir construir seu primeiro motor, em 1867, os sócios Otto
e Langen retomaram a ideia original de Barsanti e construiram um motor
atmosférico com cilindro vertical e pistão livre. O arranjo era similar
ao dos italianos, mas, foram introduzidas algumas melhorias nos
mecanismos de sincronismo e transmissão do movimento do pistão ao eixo
que resultaram em melhoria de consumo. Algumas referências afirmam que o
rendimento térmico obtido foi de aproximadamente 12%, o que representa
mais do dobro do rendimento do motor de Lenoir.
Nas máquinas de Otto a inflamação da mistura era obtida por chama e o ponto de ignição era controlado por uma válvula lateral. Para alguns, um retrocesso em relação aos motores de Barsanti, que utilizavam ignição por centelha. Mas, ao que tudo indica, essa opção deve ter sido motivada pela maior confiabilidade e simplicidade que tal sistema oferecia em comparação às primitivos sistemas de ignição por centelha. Tanto que os dois sistemas conviveram por muito tempo nos diversos motores que surgiram, até que o sistema de ignição por centelha se tornasse absoluto, a custa de muita evolução.
Apesar do bom rendimento para a época, o motor de Otto desenvolvia baixa potência, aproximadamente 0,5 CV, e possuía dimensões consideráveis. Só o pistão com sua haste de cremalheira pesava 50 kg, suas medidas também não eram modestas, 150 mm de diâmetro e 906 mm de curso máximo. O peso do motor era algo em torno de duas toneladas.
Apesar das limitações de seu engenho, Otto e Langen superaram o sucesso de Lenoir, seus motores tiveram milhares de unidades produzidas, falam em cinco ou dez mil, contando os fabricados sob licença por terceiros. O sistema de roda livre montado entre cremalheira e volante - originado dos motores de Barsanti e Matteucci - mais que dobrou a eficiência térmica dessas máquinas em relação as de Lenoir, segundo o que consta em vários textos pesquisados. A principal razão é a de o pistão funcionar em velocidades de subida e descida diferenciadas, permitindo - graças a um lento movimento ascendente do pistão durante o primeiro 1/10 do seu curso - um enchimento sempre eficiente para, em seguida, com uma breve parada do deslocamento, no momento da inflamação da mistura, obter a combustão quase que completa em volume constante, para só depois de um breve retardo liberar o embolo, aproveitando assim a força de expansão dos gases por completo. Na verdade a inércia do pesado pistão, quando impulsionado pela explosão em seu movimento ascendente, o fazia gerar depressões no interior do cilindro antes de atingir o final de seu curso. Daí o motor ser identificado como motor atmosférico. Pois, além da força de gravidade, a diferença de pressão entre as faces externa (pressão atmosférica) e interna(câmera de combustão) do pesado pistão é que geravam a força útil do motor.
Um desses motores pode ser visto em funcionamento no vídeo do YouTube. Interessante notar o descompasso entre a velocidade do motor e o ritmo das explosões
Nas máquinas de Otto a inflamação da mistura era obtida por chama e o ponto de ignição era controlado por uma válvula lateral. Para alguns, um retrocesso em relação aos motores de Barsanti, que utilizavam ignição por centelha. Mas, ao que tudo indica, essa opção deve ter sido motivada pela maior confiabilidade e simplicidade que tal sistema oferecia em comparação às primitivos sistemas de ignição por centelha. Tanto que os dois sistemas conviveram por muito tempo nos diversos motores que surgiram, até que o sistema de ignição por centelha se tornasse absoluto, a custa de muita evolução.
Apesar do bom rendimento para a época, o motor de Otto desenvolvia baixa potência, aproximadamente 0,5 CV, e possuía dimensões consideráveis. Só o pistão com sua haste de cremalheira pesava 50 kg, suas medidas também não eram modestas, 150 mm de diâmetro e 906 mm de curso máximo. O peso do motor era algo em torno de duas toneladas.
Apesar das limitações de seu engenho, Otto e Langen superaram o sucesso de Lenoir, seus motores tiveram milhares de unidades produzidas, falam em cinco ou dez mil, contando os fabricados sob licença por terceiros. O sistema de roda livre montado entre cremalheira e volante - originado dos motores de Barsanti e Matteucci - mais que dobrou a eficiência térmica dessas máquinas em relação as de Lenoir, segundo o que consta em vários textos pesquisados. A principal razão é a de o pistão funcionar em velocidades de subida e descida diferenciadas, permitindo - graças a um lento movimento ascendente do pistão durante o primeiro 1/10 do seu curso - um enchimento sempre eficiente para, em seguida, com uma breve parada do deslocamento, no momento da inflamação da mistura, obter a combustão quase que completa em volume constante, para só depois de um breve retardo liberar o embolo, aproveitando assim a força de expansão dos gases por completo. Na verdade a inércia do pesado pistão, quando impulsionado pela explosão em seu movimento ascendente, o fazia gerar depressões no interior do cilindro antes de atingir o final de seu curso. Daí o motor ser identificado como motor atmosférico. Pois, além da força de gravidade, a diferença de pressão entre as faces externa (pressão atmosférica) e interna(câmera de combustão) do pesado pistão é que geravam a força útil do motor.
Um desses motores pode ser visto em funcionamento no vídeo do YouTube. Interessante notar o descompasso entre a velocidade do motor e o ritmo das explosões
COMPRESSÃO - A CHAVE DO SUCESSO
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| Fig 04 - Motor de Otto, o início de uma nova era |
O físico francês
Alphonse Beau de Rochas concebeu de forma teórica o ciclo de quatro
tempos que incluía compressão e patenteou sua ideia em 1862. Não
chegou a construir nenhum motor, mas, seu trabalho desencadeou um
dos maiores saltos no desenvolvimento tecnológico do motor a
combustão interna.
O ciclo idealizado por
Beau de Rochas foi aplicado em um motor construído pelo alemão
Nikolaus Otto, que obteve sua patente no ano de 1876, nos Estados unidos. Um motor de quatro tempos, alimentado
com gás de iluminação. Seu funcionamento confirmou o aumento de
potência em relação ao motores sem fase de compressão, previsto por
Rochas. Paralelo a isso, o consumo de combustível se mostrou menor,
de forma significativa. Diversos autores citam que Otto afirmava
desconhecer os trabalhos teóricos de Schmidt e de Beau de Rochas. O
fato é que sua patente é posterior a de Beau de Rochas que apresentou seu trabalho teórico em 1862. Tanto que a patente de Otto, que teria validade de vinte e cinco anos foi revogada dez anos após sua concessão, em 1886, devido ao reconhecimento da existência da patente de Beau de Rochas.
Com a construção do
motor de Otto foi estabelecida a configuração básica dos motores a
explosão de quatro tempos em conformidade com o arranjo teórico de
Beau de Rochas, que colocou os motores de combustão interna em outro
patamar de rendimento e que seria seguida até os dias de hoje. Mas,
os motores ainda haveriam de evoluir muito principalmente no que diz
respeito aos sistemas agregados como ignição, refrigeração,
lubrificação e alimentação.
PETRÓLEO NA DIETA - SUCESSÃO E DIVISÃO DE REINADO
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| Fig 05 - Motor a gasolina de Daimler |
A adequação entre
motores e combustíveis foi um dos fatores de grande importância na
evolução e afirmação de mercado do motor de combustão interna. Desde
os motores de Barsanti o combustível utilizado era gás de
iluminação. A disponibilidade desse combustível, gerada graças aos
sistemas de iluminação pública da época, tornava o gás bastante
oportuno para as aplicações estacionárias. Gases de fornos de
fundição também passaram a alimentar esses motores no final do
século XIX, a verificação de tal possibilidade integrou os motores
de combustão as atividades fabris de produção de aço e ferro,
abrindo demanda para fabricação de motores maiores. Mas, as
características do motor a explosão de baixo peso e partida imediata
era um grande atrativo para que este fosse aplicado a veículos
autopropelidos de pequeno porte que servisse ao transporte
individual. Vale lembrar que as locomotivas a vapor já existiam
desde 1808 e, fora dos trilhos, os ônibus a vapor já circulavam
comercialmente desde 1825. Mas, o automóvel ainda não existia de
forma concreta, havia a ideia, mas faltava a viabilidade técnica.
A visão da grande
oportunidade que seria a aplicação de motores à explosão em veículos
leves fez com que vários inventores se colocassem a desenvolver
sistemas para adequar o motor de combustão aos combustíveis
líquidos. A densidade energética e a facilidade de transporte
tornavam evidentes as vantagens do uso desse combustível em pequenos
veículos. A
descoberta de poços de petróleo, por volta de 1854 nos EUA, com boas
reservas e relativa facilidade de exploração, era outro fator
instigante para esse desenvolvimento. O primeiro destilado de petróleo de sucesso comercial foi o querosene. Foi largamente utilizado para iluminação alimentando lampiões, o que impulsionou as primeiras refinarias de petróleo. Por ser um derivado pouco volátil, o querosene era considerado relativamente seguro. Enquanto, os fracionados mais leves como a gasolina eram rejeitados pelo perigo de explosão, e assim eram descartados no processo de refino. A aplicação da gasolina em motores a explosão foi vislumbrada pelo magnata do petróleo John Davison Rockefeller. O desenvolvimento do carburador permitiu que a gasolina passasse a ser um dos mais rentáveis destilados do petróleo.
,
O austríaco Siegfried
Marcus é apontado por alguns autores como o pai do carburador, peça
essencial para a utilização da gasolina nos motores de combustão
interna. Seu invento teria sido aplicado num motor de dois tempos sem ciclo de compressão
instalado em um automóvel construído por ele em 1865. Mas, a
afirmação do motor a gasolina só vem com o trabalho de Gottlieb
Daimler que, em 1883, juntamente com Wilhelm Maybach, construiu um
carburador de funcionamento convincente e associou ao mesmo motor um
novo sistema de ignição por aquecimento elétrico controlado por
resistência, também desenvolvido por eles. O resultado do refinamento
alcançado foi um grande salto na evolução dos motores de combustão
interna. O motor de Daimler alcançava 900 RPM enquanto os motores a
gás da época mal atingiam 200 RPM em regime de trabalho. Com isso,
se celebrava o casamento do motor de combustão com os derivados de
petróleo, ao mesmo tempo em que se armava o palco para o
desenvolvimento do automóvel, com o qual o desenvolvimento do motor
de combustão interna estaria, cada vez mais fortemente ligado.
Com a queda de consumo de querosene devido ao avanço da iluminação elétrica, o principal combustível derivado do petróleo passou a ser a gasolina. Os destilados mais pesados passaram a sofrer com a falta de demanda que resultava em queda de preço. Essa mudança de cenário incentivou a busca de novos motores de combustão que aceitassem derivados do petróleo menos voláteis.
A primeira resposta foram os Motores de Inflamação por Bulbo Quente para Combustíveis Pesados, que viriam posteriormente a serem conhecidos como semi-diesel e também se popularizaram como "Cabeças Quente". O conceito foi proposto por Herbert Akroyd Stuart por volta de 1880 e sua produção comercial foi iniciada pelos irmãos Hornsby, na Inglaterra, no ano de 1891, sob licença.
Esse tipo de motor, construtivamente semelhante ao motores de quatro tempos de Otto, dispensa carburador. Nele, durante o tempo de admissão, o ar e combustível são admitidos separadamente, o ar é aspirado puro, enquanto o combustível é injetado, durante a fase de compressão, numa câmara de vaporização ligada ao cilindro e que é mantida ao rubro pelo o uso de um maçarico externo. Com o aumento da pressão interna do cilindro na fase de compressão, e consequente concentração de oxigênio no interior do cilindro, o combustível vaporizado se inflama. Apesar de apresentar baixo rendimento térmico, devido a baixa taxa de compressão imposta pelo risco de pré-detonação, esse motor consegue consumir uma grande variedade de combustíveis, incluindo o querosene e outros ainda mais pesados, que no tempo do surgimento desse motor, eram bem mais baratos que a gasolina.
Em pouco tempo, os motores de bulbo quente encontraram forte aceitação em algumas aplicações pesadas de uso contínuo como motores estacionários, tratores, moto-geradores, bombeamento d'água e embarcações, concorrendo e superando a máquina a vapor na maioria dos casos. Já nas aplicações mais leves, de uso intermitente ou que exigisse potências específicas mais altas o motor a gasolina prevalecia com larga folga. O motor de bulbo quente foi um grande negócio para a indústria do petróleo e ampliou a aplicação dos motores de combustão interna. Mas, logo encontraria um novo concorrente bem mais versátil e que viria a torná-lo obsoleto algumas décadas depois.
Com a queda de consumo de querosene devido ao avanço da iluminação elétrica, o principal combustível derivado do petróleo passou a ser a gasolina. Os destilados mais pesados passaram a sofrer com a falta de demanda que resultava em queda de preço. Essa mudança de cenário incentivou a busca de novos motores de combustão que aceitassem derivados do petróleo menos voláteis.
A primeira resposta foram os Motores de Inflamação por Bulbo Quente para Combustíveis Pesados, que viriam posteriormente a serem conhecidos como semi-diesel e também se popularizaram como "Cabeças Quente". O conceito foi proposto por Herbert Akroyd Stuart por volta de 1880 e sua produção comercial foi iniciada pelos irmãos Hornsby, na Inglaterra, no ano de 1891, sob licença.
Esse tipo de motor, construtivamente semelhante ao motores de quatro tempos de Otto, dispensa carburador. Nele, durante o tempo de admissão, o ar e combustível são admitidos separadamente, o ar é aspirado puro, enquanto o combustível é injetado, durante a fase de compressão, numa câmara de vaporização ligada ao cilindro e que é mantida ao rubro pelo o uso de um maçarico externo. Com o aumento da pressão interna do cilindro na fase de compressão, e consequente concentração de oxigênio no interior do cilindro, o combustível vaporizado se inflama. Apesar de apresentar baixo rendimento térmico, devido a baixa taxa de compressão imposta pelo risco de pré-detonação, esse motor consegue consumir uma grande variedade de combustíveis, incluindo o querosene e outros ainda mais pesados, que no tempo do surgimento desse motor, eram bem mais baratos que a gasolina.
Em pouco tempo, os motores de bulbo quente encontraram forte aceitação em algumas aplicações pesadas de uso contínuo como motores estacionários, tratores, moto-geradores, bombeamento d'água e embarcações, concorrendo e superando a máquina a vapor na maioria dos casos. Já nas aplicações mais leves, de uso intermitente ou que exigisse potências específicas mais altas o motor a gasolina prevalecia com larga folga. O motor de bulbo quente foi um grande negócio para a indústria do petróleo e ampliou a aplicação dos motores de combustão interna. Mas, logo encontraria um novo concorrente bem mais versátil e que viria a torná-lo obsoleto algumas décadas depois.
Na mesma década, Rudolf
Diesel buscou bases científicas para desenvolver um motor de
combustão interna que tivesse o maior rendimento possível. Diesel
utilizou uma configuração mecânica semelhante a
utilizada por Otto: ciclo a quatro tempos e mecanismos de válvulas
de admissão e escape similares. Mas, neste, a combustão era
provocada pela injeção de combustível na câmara de combustão, no
final da fase de compressão. A temperatura elevada do ar no
cilindro, devido a alta compressão a que
era submetido, provocava a autocombustão do combustível injetado. A ideia
não era original, Usher afirma que Herbert Ackroyd-Stuart já havia
trabalhado num motor que usava princípio semelhante e que foram
obtidas muitas patentes antes da de Diesel. Mas, Diesel foi o
primeiro a conceber um motor prático e de alto rendimento utilizando
a inflamação de combustível por injeção na câmara com ar
superaquecido por compressão que foi patenteado em 1892. O
rendimento térmico alcançado por esse motor atingia os 34%,
praticamente o triplo da máquina a vapor e mais de uma vez e meia a
dos motores a gasolina da época.
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| Fig 06 - Motor de Rudolf Diesel |
O motor diesel, como foi
concebido, tinha características que o apontavam para aplicações
pesadas e, desde logo, foi visto como um forte sucessor do motor a
vapor em quase todas aplicações. Também passou a ofuscar, nesse caso com menos intensidade, os motores de bulbo quente. Já em relação ao motor a gasolina,
conseguia se destacar nas instalações de grande porte, mas era bastante pesado para
competir no transporte rodoviário e aplicações leves. De certa forma
os dois tipos, motor Diesel e motor Otto, se tornaram complementares
na grande faixa de aplicações dos motores térmicos, cada qual
dominando uma fatia distinta. O binômio ”leveza x economia” seria o
parâmetro de maior definição na escolha. A evolução e o aparecimento
dos motores diesel ligeiros aumentaria em muito as aplicações em que
os motores diesel passariam a se sobressair em ralação ao motor Otto.
Além das vantagens singulares de cada um, um fator importante
ajudaria a manter o equilíbrio nessa queda de braço, os dois haviam
passado a beber na mesma fonte: o petróleo.
Como o óleo diesel e a
gasolina são obtidos por destilação fracionada, a oferta de um
estava ligada ao consumo do outro. É como se, do mesmo fruto, um
comesse a polpa e o outro o caroço. Essa “simbiose” fez com que os
dois encontrassem o equilíbrio na disputa e continuassem a evoluir
em aplicações cada vez mais diversas, ao mesmo tempo em que
praticamente punham fim ao reinado absoluto da máquina a vapor. O
novo reinado das máquinas térmicas estava dividido entre os motores
do ciclo Beau de Rochas e de ciclo Diesel. E como em toda convivência
pacífica, estariam cada vez mais assemelhados na aparência e
no funcionamento, como veremos.
SURGIMENTO DA TURBINA A GÁS - NOVIDADE HÁ MUITO ESPERADA NA FAMÍLIA
A concepção teórica da turbina a gás foi feita por John Barber, que obteve patente em 1791. Mas, seu desenvolvimento prático demorou algo em torno de 120 anos, sua viabilidade prática só veio acontecer um pouco depois da turbina a vapor se afirmar com opção viável. Foi num mercado já plenamente dominado pelos motores alternativos de combustão interna que a turbina a vapor e a turbina a gás foram inseridas, após a “longa gestação” por que passaram até encontrarem condições técnicas satisfatórias para produção comercial.
As novas
ofertas não trouxeram ameaças de descontinuidade aos motores
alternativos, pois a aplicação e a demanda de motores térmicos
crescia de forma bastante acentuada. De forma que os dois tipos de
turbina vieram muito mais para complementar à oferta e expandir as
aplicações do que para concorrer em aplicações já estabelecidas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1) USHER, Abbot Paysson. Uma História
das Invenções Mecânicas; tradução Lenita M. Rimolli Esteves.
Campinas,SP. Papirus, 1993
2) CHOLLET, H. M. Curso Prático e Profissional
para Mecânicos de Automóvel; tradução Márcio Pugliese e Luzia
Delgado Mendonça. São Paulo. Hemus Livraria e Editora Ltda,
1981
3) Revista Motor 3, edição especial; 100 Anos
do Automóvel. Editora Três, São Paulo.
4) Site da Fundazione Barsanti e Matteucci
< http://www.barsantiematteucci.it/ >.
Acesso em 03 de março de 2006.
ILUSTRAÇÕES
Figura 01 - Disponibilizada no
site da Fundazione Barsanti e Matteucci. Disponível em:
< http://www.barsantiematteucci.it/ >.
Acesso em 03 de março de 2006.
VÍDEOS SOBRE O ASSUNTO DISPONÍVEIS NO YOUTUBE
Réplica do motor dos italianos Barsanti e Matteuci
Motor de Lenoir de 1860 em pleno funcionamento
Motor de Langen e Otto - O motor dois tempos sem compressão de maior rendimento térmico
Réplica do motor de 4 tempos de Otto
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