30/09/2008

Termodinâmica Aula 6

A experiência mostra que os sólidos, ao sofrerem um aquecimento, se dilatam e, ao serem resfriados, se contraem. A dilatação ou a contração ocorre em três dimensões: comprimento, largura e espessura. Dilatação linear É aquela em que predomina a variação no comprimento. DL = L - L0 DL = a.L0.DT L = L 0 (1+ a.DT) DL = variação no comprimento a = coeficiente de dilatação linear (º C -1 ) DT = variação da temperatura (º C) 1 Um cano de cobre de 4 m a 20o C é aquecido até 80o C. Dado do cobre igual a 17.10-6 oC-1 , de quanto aumentou o comprimento do cano? 2 O comprimento de um fio de alumínio é de 30 m, a 20o C. Sabendo-se que o fio é aquecido até 60o C e que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é de 24.10-6 oC-1, determine a variação no comprimento do fio. 3 Qual o aumento de comprimento que sofre uma extensão de trilhos de ferro com 1000 m ao passar de 0o C para 40o C, sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 12.10-6 oC-1 ? 4 Uma barra de ferro tem, a 20o C, um comprimento igual a 300 cm. O coeficiente de dilatação linear do ferro vale 12.10-6 oC-1. Determine o comprimento da barra a 120o C. 5 Um tubo de ferro, a = 12.10-6 oC-1, tem 10 m a -20o C. Ele foi aquecido até 80o C. Calcule o comprimento a final do tubo. 6 Uma barra de determinada substância é aquecida de 20o C para 220o C. Seu comprimento à temperatura de 20o C é de 5,000 cm e à temperatura de 220o C é de 5,002 cm. Determine o coeficiente de dilatação linear da substância. Questões 1 Aquecendo-se um sólido, suas moléculas: a) nada sofrem; b) vibram menos; c) se aproximam; d) vibram mais e se afastam 2 A distância entre dois pedaços de trilhos consecutivos em uma estrada de ferro é: a) menor no inverno; b) praticamente constante; c) maior no inverno; d) maior no verão. 3 Um pino deve se ajustar ao orifício de uma placa que está na temperatura de 20o C. No entanto, verifica-se que o orifício é pequeno para receber o pino. Que procedimentos podem permitir que o pino se ajuste ao orifício? a) aquecer o pino; b) esfriar a placa; c) colocar o pino numa geladeira; d) nenhuma das anteriores. 4 Ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia de verão, um eletricista deve: a) deixá-lo muito esticado; b) deixá-lo pouco esticado; c) é indiferente se pouco ou muito esticado.

29/09/2008

Sistemas Hidráulicos

Gerador: Bombas de deslocamento (engrenagens, palhetas, pistões etc.); Distribuidor: válvulas direcionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc. Consumidor: cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc. Sistemas Hidráulicos Grupo de acionamento Grupo de Comando e Controle Grupo de atuação Vantagens:  Fácil instalação;  Rápida e suave inversão de movimentos;  Pode ser iniciado em plena carga;  Precisão no posicionamento e velocidade;  Sistemas auto lubrificados;  Pequena relação peso/potencia;  Pequena relação tamanho/potencia;  Proteção simples contra sobrecarga. Fluido Hidráulico - Funções:  Transmitir pressão;  Lubrificar as partes móveis;  Proteger contra oxidação;  Eliminar calor;  Remover partículas metálicas. Fluidos Hidráulicos - Tipos: Óleo mineral;  Fluídos resistentes ao fogo: • Emulsão de óleo (1 a 40%) em água; • Emulsão de água (40%) em óleo; Aditivos: • Fluído sintético.  Inibidor de oxidação: reduz a reação do óleo com o oxigênio.  Inibidor de corrosão: forma um filme sobre os metais que neutraliza material corrosivo ácido.  Extrema pressão (antidesgaste): para aplicações de alta temperatura e alta pressão.  Antiespumante: une pequenas bolhas de ar que se desprendem e estouram.

28/09/2008

Termodinâmica Aula 5

Dilatação Linear: É aquela na qual predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, no comprimento, largura ou altura do corpo. Para estudarmos este tipo de dilatação, imagine uma barra metálica de comprimento inicial L0 e temperatura θ0. — Se aquecermos esta barra até que a mesma sofra um variação de temperatura Δθ, notaremos que seu comprimento passa ser igual a L (conforme a figura abaixo: Dos itens anteriores podemos escrever que a dilatação linear é: Onde: L0 = comprimento inicial. L = comprimento final. ΔL = dilatação (DL > 0) ou contração (DL < 0) Δθ = θ0 - θ(variação da temperatura) α = é uma constante de proporcionalidade característica do material que constitui a barra, denominada coeficiente de dilatação térmica linear.

27/09/2008

Fluidos Refrigerantes.

Gás refrigerante: Se a pressão exercida na superfície de um corpo líquido for reduzida, este passará ao estado gasoso mais facilmente, requerendo neste caso uma quantidade menor de calor para evaporar. Por isso uma das primeiras etapas cumpridas no desenvolvimento dos sistemas de refrigeração foi encontrar o fluido cujo ponto de evaporação fosse mais baixo do que o da água. Esta característica foi encontrada nos chamados "fluidos refrigerantes". O gás CFC-12 (R12) era um dos mais usados até ser proibido pelo elevado poder destrutivo do ozônio atmosférico (encarregado de interceptar a maior parte das radiações ultravioletas). O gás HCFC-22 (R22) consegue a combinação de ótimas características químicas e físicas a um elevado rendimento volumétrico, sendo usado nas instalações de climatização de baixa a médias potências. O gás CFC 114, é usado nos compressores centrífugos nas instalações de climatização. Conhecidos na realidade doméstica como “gás de geladeira”, os agentes refrigerantes são substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao passarem do estado líquido para o gasoso. A absorção depende de uma fonte extra para efetuar a troca de calor (água ou o ar) e ocorre justamente com a mudança de fase do fluido. Inicialmente, os refrigerantes mais usados eram a amônia, o dióxido de carbono, dióxido de enxofre e cloreto de metila. Em 1931, o setor conheceu os refrigerantes de fluorcarbono, fabricados pela Dupont. No ano seguinte, o cientista Thomas Midgely Jr. inventou o refrigerante 12, mais conhecido como Freon 12, ou o famigerado clorofluorcarbono (CFC). Este tem a característica de apresentar reação endotérmica – capacidade de regular sua própria temperatura de acordo com a interação com o meio – quando expande ou quando vaporiza. Além disso, não é inflamável, não é explosivo, não é tóxico e não corrói metais. No final da década de 80, um golpe esfriou o entusiasmo dos adeptos do CFC e outros. Evidências científicas ligaram os produtos de fluorcarbonos a buracos na camada de ozônio, importante barreira ao excesso de radiação solar ultravioleta na superfície terrestre. Em pesquisa de refrigerantes substitutos, a categoria dos hidrocarbonetos (HC) resultam inócuos para o ambiente, mas são extremamente inflamáveis, portanto são pouco adaptados aos Sistemas civis; a categoria dos refrigerantes naturais (amônia) apresenta boas propriedades termodinâmicas, baixa inflamabilidade, mas elevada toxicidade, enfim à categoria dos hidro-fluorcaburetos (HFC) que não têm o impacto no ozônio estratosférico, mas aumenta a poluição do ar (quantidades de CO² no ar). O gás HFC 134a (R134a) substitui o CFC-12 na refrigeração civil, seu impacto é baixo no ozônio, mas não é adaptado para os sistemas de climatização. A substituição do R22 recorre-se ao gás HFC 407C (R407c) ou ao HFC 410A (R410a), mas em ambos os casos são necessários uma conversão das instalações de refrigeração e de ar-condicionado. Além destes, pode ser usado também o gás HFC 404A (R404A) que, porém, apresenta um potencial de superaquecimento global entre os mais elevados da categoria dos hidrofluorcarburetos. Portanto, os sistemas de climatização continuam utilizando o R 22, porém em processo extremamente controlado, ou seja, para ocorrer uma entropia (fuga no sistema), seria necessária uma ação voluntária no sentido de romper a tubulação, causando assim um vazamento.

26/09/2008

Termodinâmica Aula 4



  • Dilatação térmica: Todos os corpos na natureza estão sujeitos a este fenômeno, uns mais outros menos. Geralmente quando aquecemos algum corpo, ou alguma substância, esta tende a aumentar seu volume (expansão térmica). E, se resfriarmos algum corpo ou substância esta tende a diminuir seu volume (contração térmica). 
  • Existem alguns materiais que em condições especiais fazem o contrário, ou seja, quando aquecem contraem-se e quando esfriam dilatam-se. É o caso da água quando está na faixa de temperatura entre 0ºC e 4ºC. Porém este é um caso isolado, pois a água é considerada uma substância anômala. 
  • Porque a dilatação térmica acontece? Bem, você deve estar lembrado que quando aquecemos alguma substância estamos aumentando a agitação de suas moléculas, e isso faz com que elas se afastem umas das outras, aumentando logicamente o espaço entre elas. 
  • Para uma molécula é mais fácil, quando esta está vibrando com mais intensidade, afastar-se das suas vizinhas do que aproximar-se delas. Isso acontece por causa da maneira como as forças moleculares agem no interior da matéria. 
  • Então, se o espaço entre elas aumenta, o volume final do corpo acaba aumentando também. Quando resfriamos uma substância ocorre exatamente o inverso. Diminuímos a agitação interna das mesmas o que faz com que o espaço entre as moléculas diminua, ocasionando uma diminuição do volume do corpo. Se o espaço entre as moléculas diminui, o volume final do corpo acaba diminuindo também.
  • Como calcular estas dilatações ou estas contrações? Existem três equações simples para determinar o quanto um corpo varia de tamanho, e cada uma delas deve ser usada em uma situação diferente: 




  • Vale destacar que o coeficiente de dilatação linear (alfa) é um número tabelado (ver tabela abaixo) e depende de cada material. Com ele podemos comparar qual substância dilata ou contrai mais do que outra. Quanto maior for o coeficiente de dilatação linear da substância mais facilidade ela terá para aumentar seu tamanho, quando aquecida, ou diminuir seu tamanho, quando resfriada. Outra coisa interessante de notar é que, se soubermos o valor do coeficiente de dilatação linear de uma determinada substância, poderemos também saber o valor do coeficiente de dilatação superficial (beta) e o coeficiente de dilatação volumétrica (gama) da mesma. 
  • Eles se relacionam da seguinte maneira: beta= 2 alfa e gama= 3 alfa


  • Obs: DL , DA ou DV positivos significa que a substância aumentou suas dimensões. DL , DA ou DV negativos significa que a substância diminuiu suas dimensões.
  • Leia mais: Termodinâmica - Aula 5

25/09/2008

Mitos do Sistema Flex Fuel

Os motores com o sistema flex fuel, que podem ser abastecidos tanto com álcool quanto com gasolina, conquistaram os brasileiros e, devido à aceitação, hoje estão em 9 de cada 10 veículos fabricados no País. Mas o surgimento desta tecnologia trouxe alguns mitos, como o de que os motores apresentam problemas quando o consumidor opta por abastecê-los com um tipo de combustível por tempo prolongado e que o veículo demora a reconhecer quando há troca do combustível. No entanto, especialistas no assunto afirmam que isto não é verdade, o que significa que quem possui carro flex tem a liberdade de escolher o combustível mais viável economicamente na hora de abastecer. Os motores flex são projetados para funcionar com álcool e gasolina misturados ou somente com um dos combustíveis. As falhas e desgastes que podem ocorrer não são geradas pelo uso apenas de um ou de outro, mas por causa da má qualidade do combustível, como excesso de álcool na gasolina ou de água no álcool, conforme explicou Roberto Bortolussi, professor e coordenador do Curso de Engenharia Mecânica de Automóveis da Faculdade de Engenharia Industrial (FEI), de São Bernardo do Campo (SP). Funcionamento Quem possui veículo com motor bicombustível não precisa se preocupar também com o mito de que o carro não vai funcionar quando houver troca do combustível. “Este tipo de motor possui um sistema eletrônico que reconhece instantaneamente o tipo de combustível. Assim, pode-se abastecer com gasolina, álcool ou com os dois juntos a qualquer momento”, afirmou o mecânico Carlos Roberto Ribeiro, que trabalha há mais de duas décadas com motores de veículos. Carlos Roberto afirma que abastecer o carro por muito tempo apenas com álcool, que é um combustível bem mais corrosivo que a gasolina, não afeta ou diminui o tempo de vida útil de um motor flex fuel. A afirmação é reforçada pelo mecânico Marcelo de Almeida Grande. “Os motores foram desenvolvidos com dispositivos projetados e testados para atenderem às mesmas especificações e requisitos de durabilidade que tem um carro com motor a gasolina. Tanto o uso contínuo de um quanto de outro combustível não prejudica a durabilidade”, disse. Clovis Fernandes Tormin possui uma distribuidora de hortifrutigranjeiros e percorre diariamente cerca de 200 quilômetros para entregar frutas e verduras em diversos estabelecimentos de Uberlândia. Para fazer este trabalho, o empresário utiliza um carro com motor bicombustível. Hoje, ele está optando por encher o tanque do veículo com álcool e ele garante que isso não provocou nenhum problema mecânico que atrapalhasse o desempenho do veículo. “Não tenho problema. Pelo contrário, o motor liga normalmente quando saio de manhã, ao contrário dos antigos motores a álcool.” Gasolina aditivada é melhor, diz mecânico Segundo o mecânico Marcelo de Almeida Grande, que trabalha há 18 anos em Uberlândia, a gasolina comum pode ser usada em todos os carros flex fuel, mas ele recomenda aos consumidores que optem sempre pela aditivada. “Este tipo de gasolina evita a carbonização das partes internas do motor, pois possui aditivos que exercem a função de livrar o sistema de impurezas e manter limpo os bicos injetores, o tanque e válvulas por onde circula o combustível”, disse. Marcelo Grande e o também Carlos Ribeiro não recomendam aos proprietários de carros a gasolina colocar o adaptador flex fuel que está sendo vendido no mercado. O adaptador possui um sensor de identificação do combustível da mesma forma que os motores flex fuel que saem de fábrica. No entanto, para um veículo funcionar com álcool e gasolina, mantendo desempenho e performance e garantindo a durabilidade das peças, é preciso que o sistema seja desenvolvido especialmente para ele. Só assim é possível garantir um padrão de qualidade de funcionamento. “Não basta apenas reconhecer o combustível, o motor precisa de peças apropriadas para os dois combustíveis. Caso contrário, se você passar a abastecer um carro a gasolina com álcool, as peças do motor vão estragar em no máximo seis meses”, afirmou Carlos Ribeiro. Fonte: Correio de Uberlândia.

24/09/2008

Termodinâmica Aula 3

  • Ao receber calor, os corpos apresentam um movimento de vibração de suas moléculas. Este movimento recebe o nome de agitação térmica, que é responsável pela energia térmica.
  • A propagação do calor ocorre sempre no sentido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura, esse movimento térmico estará buscando sempre o equilíbrio entre os dois corpos.
  • As formas de propagação do calor são: A condução, comum aos corpos sólidos. A convecção, comum aos fluidos. E a irradiação solar, que não se importa com a matéria. 
  • As trocas de calor de um corpo demonstram os limites a que estes corpos estão sujeitos a suportar variação de temperatura. No calor sensível, o corpo sofre variação de temperatura sem alterar seu estado de composição. No calor latente, o corpo sofre variação de temperatura e sofre também variação no seu estado de composição. 
  • Por exemplo, faremos um experimento com a água, onde colocaremos uma quantidade para aquecer em um recipiente. Se a água estiver em uma escala entre 0°C e 100°C a água sofrerá calor sensível, variando a temperatura sem variar o estado de composição. 
  • Quando a água atingir 100°C passará a sofrer calor latente, quando altera seu estado de líquido para gasoso. Ao mesmo tempo, se a temperatura da água for reduzida para menos de 0°C, também passará a sofrer calor latente, quando altera seu estado de líquido para sólido. 
  • A combustão é uma reação exotérmica de uma substância com o oxigênio quando esta libera uma intensidade de calor. Significa a queima de 1g de uma determinada substância que libera uma quantidade de calor, denominado calor de combustão. Este é o princípio de funcionamento dos motores de combustão interna (motor de carro). 
  • A capacidade térmica de um corpo é a razão entre a quantidade de calor sensível cedida ou absorvida pelo corpo e a correspondente variação de temperatura.
  • Leia mais: Termodinâmica - Aula 4

Parâmetros Estatísticos

  • A análise estatística permite calcular parâmetros que são utilizados em um determinado processo produtivo, visando controlar e condicionar qualitativamente este processo. Estes parâmetros, quando aplicados à manutenção, tornam a manutenção preditiva uma ferramenta capaz de reduzir custos e maximizar a produção. 
  • No Controle Estatístico de Processo (CEP), são aplicadas ferramentas de melhoramento da manutenção, transformando dados aleatórios em quantitativos e gráficos, os quais, devem ser compartilhados por todos os colaboradores. Por este motivo, ultimamente, os técnicos de manutenção tem sido constantemente exigidos a estarem inseridos nesses controles e emitirem opinião, com acentuado embasamento técnico. 
  • Os principais parâmetros estatísticos são: 
  • Média: representada pela soma de um conjunto de números dividido pelo número de eventos que forma este conjunto. Exemplo: 2,4,6,8,10,12---------------2+4+6+8+10+12= 42 dividindo-se por 6 = 7. 
  • Mediana: valor do ponto central de um conjunto de números ordenados (N ímpar) ou a média aritmética dos dois valores centrais (N par). Exemplos: a) 3,3,4,5,6,8,8,8,9------------6 b) 5,5,7,9,11,12,13,17-------- 9+11=20, dividindo-se por dois a média será 10. 
  • Moda: valor mais freqüente em um conjunto de valores numéricos. A moda pode não existir e, mesmo que exista, pode não ser a única. Exemplos: a) 1,1,3,3,7,7,7,7,11,11,13,14,15----7 b) 8,11,12,15,18,20--------------------não existe moda. c) 3,3,5,5,5,6,7,7,7,8,9,----------------bimodal. 
  • Desvio padrão: Mede o grau de dispersão dos dados numéricos em torno de um valor médio. No ciclo PDCA, quando elegemos um determinado padrão de qualidade, visamos seguir este padrão como modelo para obtermos uma regularidade no processo. Quando coletamos dados, existe uma tendência a aparecer dados distantes do valor padrão, estes dados são chamados de desvio padrão. Dessa forma podemos calcular e representar estes dados.

23/09/2008

Termodinâmica Aula 2





  • Escalas Termométricas: A necessidade de quantificar (medir) o quente e o frio, levou à construção dos termômetros, e a necessidade de aperfeiçoar estas medidas deu origem às diferentes escalas termométricas. 
  • Em 1848, o cientista inglês Lorde Kelvin estabeleceu a escala absoluta de temperatura. Juntamenta com as escalas Celsius (°C) e Fahrenheit (°F), a escala Kelvin (K) forma o grupo das escalas mais utilizadas no mundo. 
  • Estas escalas seguem um procedimento que estabeleceu dois pontos fixos: ponto de fusão do gelo (PG), para a menor temperatura da escala e ponto de ebulição da água (PV), para a maior temperatura da escala. Parâmetros que ditam os limites de mudança dos estados físicos da água. Na escala Celsius, esta temperatura varia de 0°C para ponto de fusão do gelo para 100°C para o ponto de ebulição da água. 
  • Nas escalas °F e K estas medidas são 32°F/212°F e 273K/373K, para fusão do gelo e ebulição da água respectivamente. 
  • Na escala K não colocamos o sinal (°) por se tratar da escala absoluta de temperatura.


  • Para a conversão das escalas termométricas adotamos uma relação aritmética para facilitar na resolução dos cálculos. Tendo conhecimento de uma medida de temperatura, aplicamos a fórmula e encontramos a correspondente na outra escala:


22/09/2008

Termodinâmica Aula 1

  • As máquinas térmicas são sistemas termodinâmicos que trocam calor e trabalho com o meio externo. Na área industrial, utilizamos a termodinâmica como auxiliar em montagens e desmontagens de conjuntos mecânicos, quando utilizamos o calor para aquecer peças e componentes, fazendo com que estes dilatem-se aumentando suas proporções, facilitando assim sua montagem ou desmontagem.
  • Na lubrificação de mancais de rolamento a termodinâmica está presente na transformação destes lubrificantes em vapor, formando a película lubrificante, essencial para o efeito da lubrificação. 
  • As máquinas térmicas e as máquinas frigoríficas completam a enorme utilização da energia térmica no setor industrial, fato que certamente vem justificar a necessidade de um técnico de manutenção conhecer os princípios fundamentais desta ciência. 
  • A Termologia é a ciência que estuda a energia térmica e suas aplicações, levando em conta o equilíbrio térmico e principalmente o Calor. Sobre esta questão, gostaria de deixar bem claro que devemos considerar sensação térmica de alta temperatura, quando o meio cede calor para o nosso corpo e sensação térmica de baixa temperatura, quando o meio encontra-se em menor temperatura e nosso corpo cede calor para o meio. Comumente as pessoas de forma errada alegam sentir frio ou calor. 
  • O que está ocorrendo na verdade é uma busca dos corpos em manter equilíbrio com o meio externo. A temperatura é a medida de estado de agitação das partículas que constituem um corpo. 
  •  Partindo do princípio fundamental da termodinâmica e do equilíbrio térmico entre os corpos, enunciamos o princípio número Zero da termodinâmica: "Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre sí".
  • Leia mais: Termodinâmica - Aula 2

16/09/2008

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 9

SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO DE AR O conforto térmico no interior das edificações depende de aspectos como radiação solar, posição dos ventos e características climáticas do local, além do posicionamento do edifício, se a incidência de radiação se dá apenas pela manhã ou o dia todo, o tipo de fachada, espessura de paredes, dimensão das aberturas e materiais empregados. Esses dados podem ser equacionados numa estimativa que definirá a capacidade do equipamento de refrigeração recomendado para manter o conforto térmico dos ocupantes do ambiente. É importante destacar que qualquer relação entre a capacidade do sistema de refrigeração e a área a ser atendida serve exclusivamente como referência inicial, uma vez que a especificação correta depende da configuração física do espaço e de sua carga térmica, dado que varia em função da incidência solar e do calor gerado por pessoas e equipamentos. Para que a temperatura seja agradável e exista conforto térmico nos ambientes, recorremos aos sistemas de condicionamento de ar. Os sistemas de condicionamento de ar utilizados nas residências são conhecidos no mercado como aparelhos de “janela”, onde esse sistema apresenta um conjunto compacto, com as serpentinas de evaporação e condensação, montadas próximo ao motocompressor e aos ventiladores, responsáveis pelo deslocamento do ar condicionado para o interior do ambiente e a exaustão do calor da serpentina de condensação, realizando a dissipação, diminuindo a temperatura do fluido refrigerante. O princípio de funcionamento é o mesmo da geladeira. Os condicionadores de ar mais utilizados atualmente são os Split, sistemas de refrigeração destinados à climatização de ambientes, que possuem dois estágios diferentes: um é instalado no interior do ambiente (evaporador) e a outra fica do lado de fora (condensador e motocompressor). Além de manter o ar do ambiente agradável e com a temperatura controlada, os Split ainda reduzem o ruído de operação, já que o condensador e o motocompressor estão localizados na parte externa do ambiente. Possuem sistema de filtragem do ar através de filtros removíveis para limpeza periódica. O ciclo de refrigeração é por compressão de fluido, geralmente o R22, apresentando excelente eficiência, desde que estejam dimensionados respeitando as características do ambiente. Em aplicações comerciais e industriais de grande porte, recorremos aos projetos de refrigeração e climatização, como as centrais de ar condicionado, onde é gerado o ar climatizado e este é deslocado através de dutos para o interior do ambiente. Este sistema de refrigeração recorre ao fornecimento de energia fluídica, gerada por compressores, alimentados por motores elétricos e acionados por correias e polias. As centrais de ar condicionado e as câmaras de refrigeração, por serem sistemas extremamente controlados, com válvulas de expansão monitoradas por CLP, apresentam um rendimento superior e uma economia de energia elétrica considerável. Alguns desses sistemas são também monitorados por pressostatos, que controlam as pressões, mínima e máxima evitando vazamentos ou perdas de fluido refrigerante.

12/09/2008

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 8

COMPRESSORES, MOTOCOMPRESSORES E VENTILADORES Estas máquinas operatrizes são destinadas a promover o escoamento e o fluxo de um fluido compressível. Funcionam com deslocamento contínuo de gases e vapores, elevando sua energia utilizável, pelo aumento da sua pressão. Os Compressores são utilizados para proporcionar a elevação da pressão de um gás, conseqüentemente, aumentando também seu volume e sua temperatura. Essa compressão pode ocorrer adiabaticamente, quando o fluido se destina a um processo de combustão ou refrigeração, a fim de que resulte na obtenção de uma maior parcela de energia disponível no fluido, após o processo de compressão. Na Refrigeração, o fluido é direcionado para o Condensador, onde tem seu estado alterado em função do calor latente, passando de gasoso superaquecido para liquefeito. No entanto, alguns processos exigem diferentes aplicações, para os gases comprimidos, quando estes são armazenados em vasos de pressão ou reservatórios. Durante esse processo, o fluido gasoso assume uma temperatura mais baixa que a temperatura ambiente, produzindo com isto, um líquido condensado, que deve ser constantemente purgado, para não prejudicar as instalações pneumáticas. Figura 1 – Motocompressor Hermético. Podemos também considerar, os motocompressores herméticos e os compressores como bombas de fluidos, principalmente quando utilizamos estas máquinas para fins de refrigeração, comprimindo fluido refrigerante em estado gasoso. Estas máquinas funcionam como motores de combustão interna, no sentido inverso, recebendo energia eletromecânica e transformando-a em energia térmica, com a compressão do fluido refrigerante que absorve o calor do ambiente refrigerado, numa reação endotérmica que o fluido sofre, ao ser retirado do Evaporador de maneira brusca, pela ação do motocompressor. Os Ventiladores são máquinas destinadas ao escoamento e deslocamento de fluidos gasosos. São elementos indispensáveis ao funcionamento de sistemas de refrigeração e climatização. Com exceção das nossas geladeiras, todos os outros sistemas refrigerados necessitam de auxílio de ventiladores, para deslocar o calor das aletas das serpentinas de condensação para o meio externo. Nos condicionadores de ar e câmaras refrigeradoras, estes elementos desempenham papel muito importante. São responsáveis pela equalização do sistema, auxiliando na transformação do fluido do estado gasoso para o estado líquido e pela circulação do ar refrigerado, forçando a convecção que promove o conforto térmico do ambiente. Figura 2 – Ventiladores, Sopradores e Exaustores. Estas máquinas podem ter diferentes aplicações e apresentarem diferentes identificações por conta de suas operações. Podem ser identificados como ventiladores, sopradores ou exaustores. São máquinas utilizadas para dissipar o calor de ambientes e de máquinas e equipamentos, equalizando o ambiente com o equilíbrio da temperatura.

11/09/2008

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 7

SISTEMAS DE CONTROLE DA EXPANSÃO DO FLUIDO REFRIGERANTE TUBOS CAPILARES Nos sistemas de pequena capacidade como geladeiras, freezers e aparelhos condicionadores de ar, o dispositivo de expansão do fluido refrigerante utilizado é o tubo capilar. É um tubo de pequeno diâmetro, com determinado comprimento, que fica parcialmente enrolado no bulbo (filtro secador), este tem a função de fazer a ligação entre a saída do condensador e a entrada do evaporador. Essa diferença de diâmetro permite a expansão do fluido em estado líquido, quando este é forçado pelo motocompressor a sair do evaporador, causando uma reação endotérmica, absorvendo o calor do ambiente a ser refrigerado. Os tubos capilares são fabricados de cobre, latão ou ligas mais leve com uma porcentagem de cobre. Quando o motocompressor é desligado, ao atingir a eficiência térmica dos sistemas de refrigeração e climatização, ocorre um equilíbrio entre a pressão alta e baixa do sistema. Por este fato, nos sistemas de refrigeração de pequeno porte, como em nossa geladeira, não existe um reservatório propriamente dito, todo o ciclo de refrigeração é alimentado por uma quantidade mínima e controlada de fluido refrigerante. Essa quantidade é apenas para satisfazer a capacidade de evaporação e manter a vedação do sistema, com uma quantidade de refrigerante líquido entre a saída do condensador e o bulbo. Os tubos capilares apresentam como vantagens o baixo custo, por ser de cobre, a simplicidade por não apresentarem partes móveis, a redução da quantidade e custo do fluido refrigerante, pois descarta a utilização de um reservatório de fluido, o que em caso de um vazamento (entropia), causaria um prejuízo ainda maior. Porém, esse tubo, pode apresentar risco de quebra por ser frágil, além da impossibilidade da regulagem do fluxo do fluido. VÁLVULAS MECÂNICAS As válvulas mecânicas permitem, através do deslocamento de um diafragma, o fluxo do fluido refrigerante para o sistema de refrigeração ou climatização. São também conhecidas como válvulas de equalização interna. Seu acionamento se dá, através da dilatação térmica do mercúrio contido em um bulbo, que fica em contato com o evaporador. Na outra extremidade, temos o mercúrio em contato com uma lâmina, que controla o fluxo do fluido, abrindo ou fechando a válvula, de acordo com a eficiência térmica encontrada no evaporador. Se a temperatura no interior do evaporador aumenta, o mercúrio se dilata pressionado o diafragma, forçando a passagem do fluido até que a temperatura vá se corrigindo, até atingir o ponto de eficiência (set point), quando a lâmina volta a se comprimir termicamente, eliminando a pressão sobre o diafragma, fechando a válvula por completo. Concomitantemente, outro bulbo contendo mercúrio, estará controlando o funcionamento do motocompressor, ligando e desligando o contato elétrico do mesmo, ao mesmo tempo em que a válvula estará abrindo ou fechando. Este sincronismo, garante ao sistema, um funcionamento equalizado do ciclo, através do controle térmico da temperatura, contribuindo para o controle do consumo de energia elétrica que alimenta o sistema de refrigeração. Figura 1 – Válvula de expansão mecânica com acionamento por diafragma. VÁLVULAS ELETRÔNICAS MICROPROCESSADAS O sinal do controle das válvulas eletrônicas pode ser gerado a partir de um termistor, instalado na saída do evaporador, este, ao detectar o aumento da temperatura no evaporador, reduz sua resistência elétrica. Esta variação de resistência, quando analisada por um circuito eletrônico, envia um sinal digital para o posicionamento da agulha da válvula. Este sistema possibilita um controle mais preciso e eficiente do fluxo do fluido refrigerante, resultando na melhoria da eficiência térmica, conseqüentemente, consumindo menos energia elétrica. Diante disso, também teremos um controle mais preciso da temperatura do ambiente refrigerado ou climatizado. Este sinal alimentará uma fonte, que será o módulo controlador do fluxo do fluido refrigerante. Então, o módulo poderá controlar válvulas solenóides e motores de passo, para regular a abertura ou o fechamento das válvulas de expansão termostática. Figura 2 – Módulos Controladores de Expansão. (PLC) CONTROLES DE FLUXO VÁLVULAS SOLENÓIDES Podemos utilizar o controle do fluxo do fluido através de válvulas de expansão acionadas por solenóides, com funcionamento semelhante ao das válvulas de controle direcional, utilizadas nos circuitos hidráulicos, controlando a vazão do fluido refrigerante. Porém, estas válvulas apresentam uma desvantagem, por serem operadas de forma on/off, causam golpes no fluido quando são fechadas repentinamente, causando vibração excessiva nas tubulações do circuito de refrigeração. Figura 3 – Válvulas de Expansão controladas por solenóides. MOTORES DE PASSO Por serem eletronicamente controlados, podemos abrir ou fechar as válvulas de expansão, através de motores de passo, utilizando acoplamentos e cremalheiras, transformando o movimento de rotação em movimento de translação. Permitindo, assim, o fechamento ou a abertura da válvula de expansão termostática. Esse funcionamento dos motores de passo permite que o controle do fluxo do fluido refrigerante seja gradativo, de acordo com a condição de eficiência encontrada no sistema de refrigeração. Figura 4 – Motores de Passo.

10/09/2008

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 6

SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO: O Ciclo de compressão do fluido refrigerante é atualmente utilizado em sistemas de refrigeração de pequeno e médio porte, como geladeiras, freezers, balcões frigoríficos e condicionadores de ar. A base destes sistemas está na compressão do fluido por um motocompressor, onde o ciclo se coincide. O ciclo começa quando o sistema passa de termostático (ciclo parado), para termodinâmico, quando se passa a aproveitar a energia interna do sistema através da entalpia (aproveitamento de energia de uma substância), onde o fluido refrigerante, através de suas características termodinâmicas, começa a se deslocar do tubo capilar, quando está em estado liquefeito, para o Evaporador, onde uma diferença de diâmetro existente entre o capilar e o evaporador proporciona evaporação ao fluido refrigerante, que se evapora a uma temperatura baixa (-30º). Durante essa etapa do ciclo, um bulbo contendo mercúrio já se encarregou de acionar o motocompressor, através de um circuito termoelétrico. Estando acionado, o motocompressor começa a agir como uma bomba, retirando todo o fluido em estado gasoso, que numa reação endotérmica absorve todo o calor do Evaporador e de qualquer corpo ou substância que nele se encontre, deixando o ambiente refrigerado ciclicamente. Nesse ponto o fluido encontra-se com sua pressão e temperatura baixa e seu volume se reduzindo (transformação de um gás num ciclo reversível). Até quando atingem o interior da câmara de compressão do motocompressor, onde ocorre uma transformação adiabática (tão rápido que o fluido não troca calor com o meio), apenas absorve parte do calor gerado pelo trabalho eletromecânico, responsável pelo funcionamento do pistão de compressão. Após ser comprimido, o fluido ainda em estado gasoso, é forçado a sair da câmara de combustão, por uma tubulação de menor diâmetro, causando com isso, o aumento da pressão e da temperatura do fluido, conseqüentemente seu volume também sofrerá variação, aumentando consideravelmente. Quando o fluido gasoso superaquecido (reação exotérmica) chega ao Condensador, todo o calor retirado do interior do Evaporador é dissipado, ao trocar calor com o meio externo. Nas geladeiras essa troca e dissipação ocorrem de maneira natural, através da ventilação das aletas que ficam na parte de trás. Nos condicionadores de ar essa dissipação se dá de maneira forçada, através de um ventilador que expulsa o calor do condensador. Essa ação do calor latente transforma o fluido refrigerante em estado gasoso para estado liquefeito, através da formação de fluido condensado resultante da diferença de temperatura do fluido e o meio externo.

09/09/2008

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 5

Conceitos Fundamentais da Refrigeração Definições: Propriedades termodinâmicas: São características macroscópicas de um sistema, como: volume, temperatura, pressão etc. Estado Termodinâmico: Pode ser entendido como sendo a condição em que se encontra a substância, sendo caracterizado pelas suas propriedades. Processo: É uma mudança de estado de um sistema. O processo representa qualquer mudança nas propriedades da substância. Uma descrição de um processo típico envolve a especificação dos estados de equilíbrio inicial e final. Ciclo: É um processo, ou mais especificamente uma série de processos, onde o estado inicial e o estado final do sistema (substância) coincidem. Substância Pura: É qualquer substância que tenha composição química invariável e homogênea. Ela pode existir em mais de uma fase (sólida, líquida e gasosa), mas a sua composição química é a mesma em qualquer das fases. Propriedades Termodinâmicas de uma Substância: Uma propriedade de uma substância é qualquer característica observável dessa substância. Um número suficiente de propriedades termodinâmicas independentes constitui uma definição completa do estado da substância. As propriedades termodinâmicas mais comuns são: temperatura (T), pressão (P), volume (v). Além destas propriedades termodinâmicas mais familiares, e que são mensuráveis diretamente, existem outras propriedades termodinâmicas fundamentais para a análise de transferência de calor, trabalho e energia, não mensuráveis diretamente, que são: energia interna (u), entalpia (h) e entropia (s). Energia Interna (u): São as energias que a matéria possui devido ao movimento de forças intermoleculares. Esta forma de energia pode ser decomposta em duas partes: a) Energia cinética interna ⇒ relacionada à velocidade das moléculas; b) Energia potencial interna ⇒ relacionada às forças de atração entre as moléculas. As mudanças na velocidade das moléculas são identificadas, macroscopicamente, pela alteração da temperatura da substância (sistema), enquanto que as variações na posição são identificadas pela mudança de fase da substância (sólido líquido ou vapor). Entalpia (h): Na análise térmica de alguns processos específicos, freqüentemente são encontradas certas combinações de propriedades termodinâmicas. Assim é conveniente definir a nova propriedade termodinâmica chamada “entalpia”. Entropia (s): Esta propriedade termodinâmica representa uma medida da desordem molecular da substância.

08/09/2008

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 4

TURBINAS A VAPOR A Turbina é um tipo de Máquina Térmica que utiliza a energia de combustão externa de uma caldeira geradora de vapor, sob forma de energia termodinâmica. A Turbina transforma em energia mecânica a energia contida no vapor, sob a forma de energia térmica e de pressão. O elemento básico da turbina é o rotor, que conta com paletas, hélices, lâminas ou cubos colocados ao redor de sua circunferência, de forma que o fluido em movimento produza uma força tangencial que impulsiona o rotor, fazendo-o girar. Essa energia mecânica criada é impulsionada através de um eixo para transferir movimento a uma máquina, um compressor, um gerador elétrico ou uma hélice. As turbinas se classificam como hidráulicas ou de água, a vapor ou de combustão. Atualmente, a maior parte da energia elétrica mundial é produzida com o uso de geradores movidos por turbinas. A turbina a vapor é atualmente o mais usado entre os diversos tipos de acionadores primários existentes. Uma série favorável de características concorreu para que a turbina a vapor se destacasse na comparação com outros acionadores primários, como a turbina hidráulica, o motor de combustão interna, a turbina a gás. O ponto principal entre estas características, é que a energia térmica gerada para acionar as turbinas, utiliza uma fonte de energia onde o ciclo reaproveita parte da energia gerada, sob forma de fluido condensado, resultante do choque térmico existente entre o vapor e a tubulação que o transporta. Componentes Básicos ESTATOR É o elemento fixo da turbina (que envolve o rotor) cuja função é transformar a energia termodinâmica do vapor em energia mecânica através dos distribuidores. ROTOR É o elemento móvel da turbina, cuja função é transformar a energia cinética do vapor em trabalho mecânico através dos receptores fixos. É o elemento propulsor do movimento para as máquinas que serão acionadas pela turbina. EXPANSOR É o órgão cuja função é orientar o jato de vapor sobre as palhetas móveis. No expansor o vapor perde pressão e ganha velocidade. Podem ser convergentes ou convergentes divergentes, conforme sua pressão de descarga seja maior ou menor que 55% da pressão de admissão. São montados em blocos com 1, 10, 19, 24 ou mais expansores de acordo com o tamanho e a potência da turbina, e conseqüentemente terão formas construtivas específicas, de acordo com sua aplicação. PALHETAS São chamadas palhetas móveis, as que são instaladas no rotor; e fixas, as instaladas no estator. As palhetas fixas (guias, diretrizes) orientam o vapor para a coroa de palhetas móveis seguinte. As palhetas fixas podem ser encaixadas diretamente no estator (carcaça), ou em rebaixos usinados em peças chamadas de anéis suportes das palhetas fixas, que são, por sua vez, presos à carcaça. As palhetas móveis são peças com a finalidade de receber o impacto do vapor proveniente dos expansores (palhetas fixas) para movimentação do rotor. São fixadas ao aro de consolidação pela espiga e ao disco do rotor pelo malhete e, ao contrário das fixas, são removíveis. TIPOS E APLICAÇÕES As turbinas a vapor são partes de um sistema gerador de energia de combustão externa. As instalações de potência com turbina a vapor visam, fundamentalmente, obter energia elétrica ou mecânica e vapor para processo industrial. Basicamente, as centrais a vapor são plantas transformadoras de energia, ou seja, elas transformam: Energia Termodinâmica. Energia Mecânica Energia Elétrica A geração de energia elétrica pode ser através de centrais termelétricas convencionais ou nucleares e a geração de energia mecânica tem a finalidade básica de acionar máquinas rotativas, como bombas centrífugas, compressores centrífugos e axiais, ventiladores, etc. As condições (temperatura e pressão) do vapor em uma turbina variam com as necessidades de cada aplicação, tendo como limite superior condições em torno de 306 atm e 650ºC.

05/09/2008

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 3 (complemento)

Equipamentos Rotativos dos Motores. Pistão: Parte móvel da câmara de combustão. Recebe toda a energia de combustão, transmitindo essa força à biela, através da fixação de um pino (pino do pistão). Seu material de fabricação e o antimônio (liga de alumínio). Biela: É o braço de ligação do pistão com o eixo de manivelas (virabrequim), recebe a energia térmica do pistão, transmitindo-a ao virabrequim. O conjunto biela/pistão é o responsável pela transformação do movimento retilíneo em movimento rotativo do eixo de manivelas. Esse é o chamado giro do motor, ou seja, o número de voltas do motor, mais conhecido como RPM. Eixo de Manivelas: Podemos chamá-lo de virabrequim ou eixo motor, responsável direto pelo movimento do motor, através da força recebida do conjunto biela/pistão. Geralmente, este conjunto fica situado na parte inferior do bloco. Necessita de uma lubrificação constante, para que o sincronismo e uniformidade de funcionamento estejam mantidos. Eixo comando de válvulas: Sua função é comandar o sincronismo de abertura e fechamento das válvulas de admissão e escape. Os tempos acontecem simultaneamente alternados, graças ao engrenamento entre o eixo comando de válvulas e o eixo de manivelas, através de engrenagens, correntes ou correias dentadas. Na sua extensão estão os ressaltos que comandam as válvulas, coordenando os tempos dos pistões acontecendo um de cada vez. Válvulas de admissão e escape: São as responsáveis pela passagem da mistura combustível+ar (Otto) e somente ar (Diesel). O deslocamento ordenado de cada válvula no tempo correto permite a admissão ou descarga no interior do cilindro. Bomba de Óleo: Mecanismo responsável pelo bombeamento do óleo lubrificante que está no cárter. Essa lubrificação é distribuída sob pressão, por diversos pontos do motor, visando estabilizar o funcionamento diminuindo o atrito e o desgaste das partes móveis do motor. Bomba d’água: Equipamento destinado a realizar a circulação do fluido de arrefecimento pelas galerias do bloco do motor e o radiador, visando estabilizar a temperatura de trabalho, através da dissipação do calor absorvido pelo fluido em contato com as partes quentes do motor. A ausência desse sistema elevaria a temperatura, tornando impossível a continuidade de funcionamento do motor. A dissipação do calor do fluido se dá de maneira forçada por uma ventoinha, que “sopra” o calor para fora, através das aletas do radiador, funcionando como um permutador de calor. Bomba de Combustível: Sua função é deslocar o combustível que está no tanque para o sistema de alimentação do motor, para pulverizá-lo sob pressão no interior da câmara de combustão, suprindo, assim, todas as suas condições de trabalho, como carga, rotação e temperatura. Existem dois tipos de bombas: a mecânica, presente nos carros carburados e movidos por um eixo; e a elétrica, que equipa os veículos com injeção eletrônica e é acionada por um motor elétrico.

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 3

Equipamentos Estáticos dos Motores: Bloco: É o motor propriamente dito, estrutura robusta onde suporta todos os elementos necessários ao funcionamento do motor de combustão interna. O Bloco apresenta furos vazados (usinados), onde são montados os pistões para formar as câmaras de combustão. Na parte inferior do bloco, ficam os alojamentos dos mancais centrais. Estes apóiam o eixo de manivelas ou virabrequim como é mais conhecido. Cárter: Se localiza na parte inferior do bloco, têm duas funções, uma é cobrir os componentes inferiores dos motores e a outra é de ser o reservatório de óleo lubrificante das partes móveis dos motores. Cabeçote: É a tampa do motor, que forma com o bloco a câmara de combustão, onde o pistão comprime a mistura combustível+ar, nos motores do Ciclo Otto e somente ar nos motores do Ciclo Diesel. No cabeçote é que são fixadas as velas (gasolina/álcool/GNV), ou os bicos injetores (diesel). Entre o cabeçote e o bloco colocamos a junta de vedação, popularmente chamada de junta de tampão. No cabeçote, também é montado o eixo comando de válvulas, responsável pelo controle de admissão e descarga, para que o sincronismo de funcionamento do motor se mantenha estável. Câmara de Combustão: Também podemos considerar como uma câmara de compressão, ou seja, o espaço livre que fica entre o pistão e o cabeçote, quando este se encontra no ponto morto superior (PMS). Relação de Compressão: É a relação entre o diâmetro da câmara de combustão e a cilindrada apresentada pelo motor. É calculada pela seguinte expressão: RC = C + v / v. Onde: C = cilindrada. V = volume da câmara de combustão. A unidade de medida apresentada para estes valores é o cm³. Normalmente a relação de compressão de motores novos é de 6:1 e 8:1, nos motores a gasolina e 16:1 e 20:1, nos motores a diesel. Cilindrada: É o volume total de combustível deslocado pelo pistão entre o ponto morto inferior (PMI) e o ponto morto superior (PMS), multiplicado pelo número de cilindros que tem o motor. Esse resultado é apresentado em cm³, através da fórmula: C = PI. D². Curso do pistão. N dividindo-se todo o resultado por quatro. Potência: É a medida do trabalho realizado numa unidade de tempo. É a estimativa alcançada pela capacidade do veículo de desenvolver velocidade. Quanto mais potência tem uma máquina térmica, maior será sua capacidade de atingir maiores velocidades. Esta variação é alcançada quando o motor aumenta sua rotação. A potência máxima será alcançada na rotação máxima (maior giro do motor).

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 2

Motores Diesel: Neste ciclo, os tempos funcionam de maneira semelhante ao ciclo Otto, a diferença entre eles, se dá apenas na Admissão(1ºtempo), onde este aspira somente ar, com ausência de combustível, que só será pulverizado na compressão(2ºtempo), onde o contato com o ar atmosférico comprimido e já aquecido(contato com as partes quentes do motor), resulta na combustão, devido à propriedade termodinâmica apresentada pelo óleo diesel. Essa diferença entre os combustíveis, confere ao ciclo Diesel, a propriedade de ser a máquina térmica que mais se aproxima do rendimento idealizado por Carnot. Temperatura de Trabalho: Uma importante característica dos motores, é a transformação gasosa ocorrida no interior das câmaras de combustão. Nos motores Diesel, o aumento de temperatura, resultante da combustão, situa-se entre 600°C e 800°C e a pressão resultante entre 65 a 130 Kgf/cm², respectivamente. Já no ciclo Otto, estando utilizando gasolina como combustível, a temperatura alcança uma variação entre 800° e 1000° e a pressão entre 60 e 80 Kgf/cm². Essa diferença no desempenho, mostra a superioridade alcançada nos motores Diesel, que com uma temperatura média de trabalho(menor que nos motores do Ciclo Otto),apresentam maior pressão interna nas câmaras de combustão. Consequentemente, apresentam maior rendimento funcional. Isso explica, o fato dos motores tradicionais(álcool/gasolina/gnv), terem suas temperaturas de trabalho aumentadas, nos últimos cinco anos, buscando melhorar a eficiência na queima dos combustíveis. Diferenças entre ciclo Real e Teórico: Existem vários fatores que diferenciam o funcionamento dos motores quando estes são expostos ao ciclo real, observe a seguir estas diferenças: a) Perdas por bombeamento: No ciclo teórico a aspiração e descarga são feitas à pressão constante, enquanto que no ciclo real isto não acontece. b) Perdas pela combustão não instantânea: No ciclo teórico, o calor é introduzido instantaneamente e a pressão constante, enquanto que no real isto não ocorre. c) Perdas pela dissociação do combustível: No ciclo teórico não existe dissociação do combustível, enquanto que no real ele se dissocia em elementos tais como CO2, H2, O ,CO e outros compostos, absorvendo calor(roubando energia). d) Perdas devido à abertura antecipada da válvula de descarga: Na teoria a abertura da válvula de descarga é considerada instantânea, enquanto que no real ela se abre antes do pistão atingir o PMI. e) Perdas de calor: Na teoria, as perdas de calor são nulas enquanto que no real elas são sensíveis, devido à necessidade de refrigeração dos cilindros(arrefecimento). Regimes de Funcionamento: Os Motores Diesel apresentam diferentes regimes de funcionamento: a) Diesel Lento: Trabalham a uma rotação de 400 a 800 RPM. Grandes e robustos, são empregados em navios e grandes sistemas de acionamento. b) Diesel Normal: Trabalham com rotações que variam de 800 a 2000 RPM. Geralmente empregados como estacionários, para acionamento de geradores de energia elétrica. c) Diesel Veloz: Apresentam rotações maiores que 2000 RPM. São estes motores que atualmente estão sendo utilizados nos veículos de passeio.

Máquinas Térmicas e Refrigeração - Aula 1

Máquinas Térmicas: São Sistemas Termodinâmicos que trocam calor e trabalho com o meio externo. Os Motores à combustão interna,por exemplo,recebem calor de uma fonte externa(combustível+ar) e transformam parte desse calor em trabalho mecânico. Ciclos de Combustão: Quando os cientistas buscavam aperfeiçoar suas máquinas, estes estabeleceram, que teriam que fugir da imagem do princípio de funcionamento da combustão externa, ou seja, das máquinas à vapor, alvo de inúmeros acidentes envolvendo seus protótipos de veículos de passeio. Portanto, definiram que suas máquinas obedeceriam tempos de funcionamento, para combustão de uma mistura numa câmara vedada, gerando energia mecânica, originada do aproveitamento de parte da energia térmica resultante dos tempos de funcionamento. Esse ciclo foi definido por Beau de Rochas e implementado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Étienne Lenoir e Rudolf Diesel. Ciclo OTTO: 1ºtempo Admissão: A válvula se abre admitindo uma mistura de ar+combustível, pulverizando-o em forma gasosa. Nesse momento, o pistão está descendo. 2ºtempo Compressão: Ao subir, o pistão vem comprimindo a mistura contida na câmara de combustão, visando atingir o ponto máximo. Nesse instante, a mistura começa a aquecer, devido ao contato com as partes quentes do bloco do motor. 3ºtempo Combustão: No ponto máximo, ponto morto superior(PMS), essa mistura recebe uma descarga elétrica (centelha). O resultado desta reação termoquímica, é a geração de uma ação exotérmica, quando então a mistura libera calor, forçando o pistão para baixo (PMI) ponto morto inferior, com extrema força, movimentando o conjunto pistão/biela, que transmitem este movimento ao virabrequim, gerando assim, a energia mecânica. 4ºtempo Descarga: Nesse tempo, o pistão começa novamente a subir, expulsando os gases queimados, através da válvula de escape, completando dessa forma os quatro tempos de um motor à combustão. Motores de combustão interna também são popularmente chamados de motores a explosão. Esta denominação, apesar de freqüente, não é tecnicamente correta. De fato, o que ocorre no interior das câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara, decorrente da combustão. O que pode-se chamar de explosão é uma detonação dos gases, que deve ser evitada nos motores de combustão interna, a fim de proporcionar maior durabilidade dos mesmos e menores taxas de emissões de poluentes atmosféricos provenientes da dissociação de gás nitrogênio. Basta observar, por exemplo, os motores utilizados nas provas de "arrancada", onde o desgaste é intenso, devido à desproporção de mistura dos gases, conseguindo apenas uma média de 5 arrancadas por cada motor montado. Depois disso, vão direto para a retífica, para serem reconstruídos.

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