AULA 01 (Apresentacao Do Curso, Definicao, Historico, Principio de Funcionamento)

MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS MECÂNICOS

AU L A 0 1

A P R ES E N TA Ç ÃO D O C U RS O, D E F I N I Ç ÃO, H I STÓ R I CO, P R I N C Í P I O D E F U N C I O N A MEN TO

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA

Ao longo do curso daremos uma visão geral sobre:

Motores de combustão interna (MCI)

Bombas

Compressores

PROGRAMA DA DISCIPLINAAULA 01 –> 06/04/15

Apresentação da disciplina.

Definição de Motores de Combustão Interna.

Histórico dos MCI.

Princípios de funcionamento do MCI.

AULA 02 -> 13/04/15

O ciclo Otto


O ciclo Otto

AULA 04 –> 04/05/15

O ciclo Diesel


Partes componentes de um MCI.

Arquitetura de um motor.

AULA 06 –> 18/05/15

Sistema de alimentação.

Sistema de distribuição.


Sistema de arrefecimento.

Sistema de lubrificação.

Sistema de partida.

AULA 08 -> 01/06/15

AVALIAÇÃO 01.

PROGRAMA DA DISCIPLINAAULA 09 -> 08/06/15

Classificação das bombas.

Bombas dinâmicas.

Bombas volumétricas.

AULA 10 –> 15/06/15

Componentes de uma bomba.

Características gerais das bombas.


Seleção de bombas.

Perda de carga

AULA 12 –> 06/07/15

Compressores.

Classificação dos compressores.


Funcionamento dos compressores.

Tipos de compressores.

AULA 14 –> 20/07/15

2ª AVALIAÇÃO.


2ª CHAMADA.

AULA 16 –> 03/08/15

RECUPERAÇÃO.

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA Taylor, C. F.; Análise dos motores de combustão interna. Vol. 1 e 2.

FERRAZ, Fábio B. et al. Meios de ligação de tubos, Conexões de tubulação e Válvulas Industriais.

TELLES, Pedro C. da Silva. Tubulações Industriais - Materiais, Projeto, Montagem. 10ª edição. Editora LTC. Rio de Janeiro, 2001;

MACINTYRE, Archibald Joseph. Equipamentos industriais e de processo. 1ª edição. Editora LTC. Rio de Janeiro, 1997;

LIMA, Epaminondas Pio C. Mecânica das Bombas. 2ª edição. Editora Interciência. São Paulo, 2003;

Ezequiel, Bombas industrias.

DEFINIÇÕES BÁSICAS E UM BREVE HISTÓRICOMotores de Combustão Interna

Qualquer que seja o tipo de motor, ele transformará um tipo de energia em outro, ou seja,transforma a energia elétrica, calorífica ou térmica dos combustíveis em energia mecânica(trabalho) , necessária às operações que se propõe.

Os primeiros motores utilizavam-se do vapor, o qual era gerado fora do motor, sendo assimchamados de motores de combustão externa.

Estes apareceram no século XIII e o combustível utilizado era a lenha. Esses motores a vaporeram geralmente utilizados em máquinas estacionárias.

A combustão interna

São os motores onde os produtos da combustão constituem eles mesmos o fluido de trabalho.Ou seja, nos motores a combustão interna o combustível é queimado internamente.

A combustão externa (máquinas à vapor)

São aqueles aonde o calor dissipado por uma combustão é transferido a um fluidointermediário (ar, hidrogênio, vapor d`água etc).

Este fluido intermediário que é o gerador do trabalho mecânico.

Um motor de combustão interna pode ser classificado como rotativo, alternativo ou axial.

o Em um motor de combustão interna alternativo, um mecanismo constituído por pistão, biela evirabrequim é que transforma a energia térmica (calorífica) em energia mecânica.

o O movimento alternativo (vai e vem) do pistão dentro do cilindro é transformado em movimentorotativo através da biela e do virabrequim.


o Em um motor de combustão interna rotativo, um mecanismo excêntrico substitui com conjuntobiela/manivela.


o Em um motor de combustão interna axial, o caso das turbinas de avião e a gás, as diferentesevoluções do fluido motor acontecem em espaços sucessivos e justapostos, ao contrário dos motoresalternativos onde as transformações acontecem todas no mesmo espaço, a câmara de combustão.

A partir do século XIX apareceram os primeiros motores de combustão interna (MCI), onde ocombustível é queimado dentro do próprio motor.

O primeiro motor de combustão interna foi construído por Lenoir em 1860, o qualtrabalhava com gás de iluminação.

No ano de 1862 um pesquisador francês chamado Beau du Rochas estabeleceu princípiospara o funcionamento de motores de combustão interna.

Os requerimentos para o funcionamento do ciclo do motor com máxima economia eram:

Menor razão superfície-volume possível por cilindro;

Maior rapidez possível nos processos de expansão;

Máxima expansão possível;

Máxima pressão possível para iniciar o processo de expansão.

A redução da perda de calor através das paredes do cilindro para um mínimo é possível atravésdos dois primeiros itens.

O terceiro item preconiza que mais trabalho é produzido por maior expansão.

O engenheiro alemão Nikolaus Otto construiu no ano de 1876 o primeiro motor utilizando oprincípio de Beau de Rochas.

O motor era de quatro tempos e utilizava faísca elétrica para iniciar a combustão, ficandoconhecido como Motor de Ciclo Otto.

Em 1897 surge um tipo de motor capaz de queimar combustível sem o uso de faísca elétrica,que ficou conhecido como motor de ciclo Diesel, devido ao seu criador Rudolph Diesel.

A evolução foi cada vez maior, com aperfeiçoamento de ignição de combustível, sistemas derefrigeração e superalimentação de ar por turbina e outros.

1824: Sadi CARNOT escreve “Reflexões sobre a potência motriz do fogo”;

1860: LENOIR escreve na Bélgica: “O motor sem compressão”;

1862: França. Alphonse BEAU du ROCHAS define teoricamente o ciclo do motor a 4 tempos;

1876: Nicolas OTTO constrói o primeiro motor a combustão, seguindo a teoria de BEAU duROCHAS;

A taxa de compressão era de 2,5:1 e tinha um rendimento de 15%.

1884: Primeiro automóvel em 12/12/1884 na França;

1894: Primeira corrida de automóvel entre as cidades de Paris e Rouen;

1897: Surge o primeiro motor DIESEL, construído por Rudolf DIESEL, em Augsburg na Alemanha.

Possuía 20cv a 172 rpm e η~26%

1898: Primeiro salão do automóvel, Paris.

1904: Primeiro navio a Diesel;

1909: Motor diesel injeção Indireta pronto para entrar em produção;

1912: Primeira locomotiva a Diesel;

1936: Primeiro veículo de passeio Diesel, Mercedes 260D;

1954: Surge o motor rotativo (Wankel);

1989: Primeiro veículo de passeio Diesel a injeção direta (Audi);

1997: Primeiro veículo de passeio com injeção direta a gasolina (Mitsubishi GDI);

Diferentemente dos motores de injeção eletrônica indireta, o combustível é injetadodiretamente na câmera de combustão e não no coletor de admissão. Além disso, graças aogerenciamento eletrônico, todo processo de distribuição de queima é feito na quantidade e notempo adequados

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTOMotores de Combustão Interna

DETALHES TÉCNICOS DE UM MCI EFICIÊNCIA

o 4T gasolina 27 a 30%,

o Álcool ou GN, 35% a 40%,

o 4T diesel, entorno de 43%

o Porém motores modernos podem chegar até50%

APLICAÇÕES

o Elementos de propulsão (automobilística, navale aeronáutica).

o Acionamento de equipamentos de cargaestacionária (bombas, compressores, etc.).

o Geração de eletricidade contínua, backup oucarga de pico.

O funcionamento dos motores de combustão interna se realiza em ciclos onde se distinguemquatro fases (ou tempos):

o Admissão;

o Compressão;

o Explosão (expansão) e;

o Escape.

Os motores de quatro tempos e os de dois tempos possuem exatamente as mesmas quatro fases,porém, no último, estas fases ocorrem agrupadas duas a duas

Para a compreensão do funcionamento é necessário a caracterização de alguns termos:

o Ponto morto superior (PMS): posição do êmbolo mais próxima a parte superior do bloco (posiçãomáxima);

o Ponto morto inferior (PMI): posição do êmbolo mais próxima a árvore de manivelas;

o Câmara de compressão: volume que fica no cilindro depois que o êmbolo atinge seu ponto máximo(PMS), também chamada de câmara de combustão;

o Curso: espaço linear percorrido pelo êmbolo do PMI ao PMS e vise-versa;

o Tempo: corresponde a um curso do êmbolo ou a meia volta da árvore de manivelas (180 graus)

Natureza do combustível utilizado para geração de potência

o Gasolina, etanol, metanol;

o Diesel;

o Gás liquefeito de petróleo, G.N.V, etc

Ignição por centelha.

Modos de combustão

Este modo de combustão é o mais popular dentre os motores decombustão interna.

É o utilizado no ciclo padrão Otto, e, nesta modalidade, é necessária apresença de uma fagulha como energia de ativação da combustão.


Ignição por compressão.

Modos de combustão

Nesta modalidade de combustão, não há a necessidade de umafagulha, as elevadas pressões de trabalho do sistema são o suficientepara fornecer a energia necessária para a expansão da misturaar/combustível.



HCCI

Modos de combustão

O motor de ignição por compressão de carga homogênea (sigla quesignifica Homogeneous Charge Compression Ignition)

É um tipo de motor de combustão interna em que a mistura de ar-combustível é feita o mais homogéneo possível e fortementecomprimida o suficiente para atingir o ponto de auto-ignição.

O motor HCCI tem características dos dois tipos mais famosos decombustão:

A ignição de uma carga homogênea usada em motores a gasolina;

A auto-ignição de uma carga estratificada usada em motores a diesel.



HCCI

Modos de combustão

Em um motor HCCI, o combustível e o ar são misturados e injetados nointerior do cilindro.

O pistão comprime a mistura até que ocorra uma combustãoespontânea.

Ele então combina a pré-mistura ar-combustível (como em um motorOtto) com a ignição espontânea (como acontece em um motor Diesel).

O resultado é que a combustão ocorre simultaneamente em váriospontos no interior da câmara de combustão.



HCCI

Dual-Fuel.

Modos de combustão

O Dual Fuel consiste na queima simultânea de doiscombustíveis.

Nesse motor, a energia provém, basicamente, da combustãodo gás natural.

O Diesel tem a função de produzir o início da combustão dogás, que é o combustível principal.

Assim, haverá uma substituição parcial de óleo Diesel por gásnatural, aumentando o rendimento da combustão.



HCCI

Dual-Fuel.

Modos de combustão

Os motores Diesel podem ser convertidos para funcionar comaté 95% do calor por ciclo proveniente do Gás Natural,podendo também ser outro combustível gasoso comohidrogénio, propano, GLP, etc.

O sistema Dual Fuel VTec permite queimar simultaneamentegás e diesel e permite ainda uma injeção individualizada porcilindro, levando à uma elevada eficiência e segurança nomotor.

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