REIS et alii (1999) ressaltam que a importância dos motores diesel como fonte de potência no meio rural fica evidente quando se estima que quase a metade do consumo final de combustível do setor agropecuário deve-se ao uso de tratores.
Segundo MIALHE (1980): “nos motores diesel, que equipam a totalidade dos nossos tratores agrícolas, o ar é succionado através de um filtro ou purificador, para o interior dos cilindros onde em cuja parte superior encontram-se as câmaras de combustão. Essa câmara é o espaço que resta após o êmbolo ter atingido o final de seu curso “ascendente”. Aí se encontra a extremidade do bico injetor, responsável pela introdução do combustível finamente pulverizado. O ar admitido no cilindro ao ser comprimido na câmara de combustão, rapidamente atinge elevadas temperaturas. Ao ser pulverizado no ar comprimido e aquecido o óleo diesel entra em combustão desenvolvendo altas pressões. Sob a ação destas pressões, o êmbolo movimenta-se em seu curso “descendente” imprimido movimento à árvore de manivelas e ao volante do motor”.
DOMSCHKE & GARCIA, já em 1968, informavam que os motores diesel, ou de combustão espontânea, permitem a obtenção de elevados rendimentos térmicos e que os de ciclo a 4T são construídos desde pequenas potências até modelos com milhares de kW. Enfatizavam, ainda, que o seu baixo consumo de combustível faz com que sejam empregados em aplicações onde a utilização diária é elevada, caso de embarcações, de tratores e de caminhões pesados.
Para BOULANGER et alii (1977) o motor diesel pode operar com
variados combustíveis líquidos e em locais onde os combustíveis gasosos são disponibilizados a preços vantajosos, uma combinação de líquidos e gasosos também é possível, sendo então denominado “bicombustível”. A maior compressão, aliada a uma maior expansão proporciona aos diesel um rendimento térmico superior ao dos motores a gasolina; disso pode-se concluir que o primeiro apresenta uma maior economia de combustível.
A utilização de motores diesel na agricultura é indiscutível devido à sua robustez, confiabilidade, maiores desempenho e vida útil, apresentando menor consumo e rendimento superior quando comparados aos motores de ciclo Otto. “O ciclo de Diesel, se realiza em dois ou quatro tempos, da mesma maneira que o ciclo de Otto. Entretanto, os motores dos tratores nacionais e os pequenos motores diesel estacionários, de uso largamente difundido no meio rural e produzidos no país, em sua quase totalidade são a quatro tempos ...” (MIALHE, 1980).
Estabelece AMANN apud LILJEDAHL et alii (1984) que: “o motor
de pistão e em especial o de ciclo diesel está bem estabelecido e não é provável que possa ser substituído imediatamente, ressalte-se, porém, que os fabricantes de máquinas agrícolas e de motores estão numa contínua busca de novos tipos de mecanismos conversores de energia”.
Conforme PUGLIESI (1976): “um item importante a observar é que os óleos vegetais podem ser empregados como combustível para motores de ignição por compressão no caso de falta de óleos minerais”.
Explica VSÓROV (1986) que os motores, que são as unidades conversoras da energia química do combustível em trabalho mecânico, quase na totalidade dos utilizados em tratores e colheitadeiras são de ciclo diesel, a 4T, com arrefecimento líquido ou a ar e com ou sem sobrealimentação por turbocompressor.
Para REIS et alii (1999), o motor diesel encontra-se estabelecido
como fonte de potência para tratores e colhedoras. O motor diesel é, e continuará sendo, sem dúvida, a unidade de potência padrão para os tratores agrícolas. De uma maneira geral os motores diesel utilizados em tratores e colhedoras têm como características predominantes o uso de ciclo
de 4T com alimentação de ar natural (aspirado) ou superalimentado por turbina; injeção direta de combustível, três quatro ou seis cilindros dispostos em linha com arrefecimento líquido.
Conforme ARIAZ-PAZ (2000) os trabalhos agrícolas e os trabalhos especiais exigem do motor um potente esforço continuado, os quais impõem ao motor do trator características que o diferenciam dos automóveis. Ainda, os motores para tratores devem ser especialmente robustos e projetados para funcionar constantemente entre média e plena carga. Assim, os motores para aplicações agrícolas são de ciclo diesel, apresentam peso por unidade de potência (kg/kW) superior aos dos motores de automóveis e o regime de rotações é menor. Enfatiza ainda que, embora os motores para tratores pareçam antiquados e toscos em comparação com os de automóveis, na realidade não o são; são apenas mais simples e apresentam sempre consumo específico de combustível menor. A robusta simplicidade do motor diesel do trator responde às necessidades de funcionamento e as conveniências de uso. Para aplicação agrícola, principalmente em tratores, os motores devem apresentar elevada reserva de torque como forma de absorver as constantes variações de carga e de rotação.
Para que possamos apresentar mais claramente as profundas diferenças de projeto, construção e aplicação de motores, especialmente entre aqueles motores utilizados em automóveis (ICE) e os motores de uso agrícola, industrial ou marítimos foram reunidas, no Quadro 01, as suas principais características.
Estão considerados apenas os motores a quatro tempos, que são aqueles que apresentam a maior gama de aplicações.
Quadro 01 – Comparação entre motores ICO e ICE a 4 Tempos (adaptado de REIS et alii, 1999).
Motor ICO (diesel) Motor ICE (otto) Tipo de combustível Óleo diesel
Óleos vegetais
Ésteres de óleos vegetais
Gasolina Gás natural
Álcool etílico (AEHC) Álcool metílico ... Taxa de compressão 16:0 a 33*:1 8:5 a 12,6:1 Processo de combustão Combustão espontânea (calor de compressão)
Ignição por centelha elétrica
Destinação - aplicação recomendável do motor (carga, rotação)
Aplicados em trabalhos que exigem altos torque e potência (altas cargas) a baixas e médias rpm ...
Trabalhos que exigem uma alta potência a elevadas rpm ... Rotação de potência
máxima (rpm)
Abaixo das 3000 rpm Geralmente acima das
5000 rpm
Admissão Ar atmosférico, na
quantidade limitada pela cilindrada e aproximadamente constante em toda a faixa de utilização do motor Mistura ar/combustível, na quantidade graduada pelo acelerador e variável em função da potência Relação de mistura (RAC ou lambda)
Ampla faixa de variação (15:1 a 100:1) sempre
λ
> 1Pouco variável, de 7:1 a 20:1 (1 ≤
λ
≤ 1)Combustão Injeção do combustível sempre APMS (10 a 21°)
Produção de faísca elétrica sempre APMS (10 a 40°C)
Temperatura dos gases de exaustão
De 450 a 580 °C De 680 a 800 °C
Controle de potência Variação da quantidade de combustível por ciclo de injeção
Variação da quantidade de mistura admitida por ciclo
Segundo LILJEDAHL et alii (1984) e REIS et alii (1999), os motores
de ciclo diesel são projetados para funcionar com um elevado fator de carga, isto é, operar grande parte do tempo desenvolvendo potências próximas da máxima. No caso específico de motores para tratores, espera- se que a potência produzida possa ser de 85 a 90% da potência máxima por um prolongado período de tempo. Os motores de ignição por compressão a quatro tempos são a principal fonte de energia na agricultura, especialmente nos casos em que se necessita elevados fatores de carga, baixo consumo, elevada potência, grande confiabilidade e em que o peso não é fator limitante.
Esse é o caso do seu emprego em tratores, colhedoras autopropelidas, conjuntos moto-bomba, pequenos motores estacionários (trituradores, geradores elétricos, pequenas máquinas), entre outros. Um bom motor diesel para aplicação em tratores agrícolas deve apresentar as seguintes características:
• ser compacto;
• possuir alta relação potência/peso; • ter grande durabilidade;
• apresentar baixo custo de aquisição e manutenção.