Máquinas e Equipamentos Seg do Trabalho Aula 04

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 e transformam parte desse calor em trabalho mecânico. Este trabalho mecânico provém da energia térmica resultante da combustão gasosa gerada no interior do motor. A liberação desta energia faz movimentar todo o conjunto mecânico dos motores, através da reação termoquímica dos gases, ou seja, a reação exotérmica. Quando os cientistas buscavam aperfeiçoar suas máquinas, estes estabeleceram que tivessem que fugir da imagem do princípio de funcionamento da combustão externa, ou seja, das máquinas a vapor, alvo de inúmeros acidentes envolvendo seus protótipos de veículos de passeio. Portanto, definiram que suas máquinas obedeceriam a 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 montado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Rudolf Diesel. Os quatro tempos de um Motor no 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: Neste 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 de combustão. No ciclo Diesel, os tempos funcionam de maneira semelhante ao ciclo Otto, a diferença entre eles, se dá na Admissão (1ºtempo), onde este aspira somente ar, com ausência de combustível, que só será pulverizado no final da compressão (2ºtempo), onde o contato com o ar atmosférico comprimido resulta na combustão, devido à propriedade termodinâmica apresentada pelo óleo diesel. Esta diferença entre os combustíveis confere ao ciclo Diesel, a propriedade de ser a máquina térmica que mais se aproxima do rendimento idealizado por Carnot. O bloco do motor apresenta furos vazados, onde são montados os pistões para formar as câmaras de compressão e combustão. Na parte inferior do bloco, ficam os alojamentos dos mancais centrais. Estes apóiam o eixo de manivelas ou virabrequim como é mais conhecido. O 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. A tampa do motor, que forma com o bloco a câmara de combustão chamamos de cabeçote, 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. O pistão é a parte móvel da câmara que recebe toda a energia de combustão, transmitindo esta força à biela, através da fixação de um pino (pino do pistão). Seu material de fabricação e o antimônio (liga de alumínio). A biela é o braço de ligação do pistão com o eixo de manivelas, 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. O virabrequim ou eixo motor, é 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. O eixo comando de válvulas tem a 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.

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