Mquinas AlternativasMquinas trmicas motoras - Transformam
energia calorfica em energia mecnica, directamente utilizvel.
Mquinas trmicas auxiliares - transmitem energia ao fluido operante.
Combustveis - Gasolina, gasleo, fuel-leo, metanol, etanol,
bio-etanol, leos vegetais, gs Natural, metano, GPL, biogs,
hidrognio e carvo. Fluido activo ou fluido operante - Mquina
alternativa realiza trabalho atravs de variaes no estado
termodinmico do fluido operante, utilizando mecanismos de introduo
e extraco de calor. As propriedades termodinmicas que entre outras
variam ao longo do ciclo so a presso, temperatura e volume. Tipos
de combusto: Combusto externa Combusto ocorre fora do fluido
activo. O fluido motor no participa na combusto. O calor
transmitido ao fluido atravs da parede de um permutador de calor.
Combusto interna ou endotrmica Combusto desenvolve-se no prprio
fluido activo. O fluido activo constitudo por uma mistura de
ar-combustivel que vai ser queimado num local apropriado do ciclo.
Motor de Combusto Interna: Motor de Combusto Interna convencional o
volume varrido criado por um pisto a evoluir dentro de um cilindro.
O movimento do pisto controlado por um sistema biela-manivela. A
energia fornecida ao motor por meio de um combustvel lquido ou
gasoso. O motor fornece energia ao exterior atravs de um veio que
roda. Motor de Combusto Interna rotativo sem cilindros nem pistes
circulares alternativos. Motor de Combusto Interna de mbolos livres
no produzem potncia pela rotao do veio, aproveitando sim, a
entalpia dos gases de escape para fazer rodar uma turbina. Princpio
de funcionamento de um motor:
PMS: Ponto morto superior Posio do pisto mais prxima da cabea.
PMI: Ponto morto inferior Posio do pisto mais afastada da cabea. D:
Dimetro Dimetro interior do cilindro (mm). C: Curso Distncia entre
o PMS e o PMI. Corresponde ao dobro do raio da manivela) (mm).
Volume mximo, Vmx Volume compreendido entre a cabea e o pisto
quando este se encontra no PMI (cm3). Volume residual ou volume da
cmara de combusto Vres Volume compreendido entre a cabea e o pisto
quando este se encontra no PMS (cm3). Cilindrada unitria (Vc = Vmx
Vres ) Volume percorrido pelo pisto entre o PMS e o PMI (cm3).
Cilindrada total, V = i Vc: i - Nmero de cilindros.
Taxa de compresso ou razo de compresso ( ): a razo entre o
volume total (cilindrada mais volume da cmara) e o volume da cmara
de combusto.
A cmara de combusto denominada espao morto nos compressores.
Ciclo real - Sucesso de transformaes que o fluido sofre no interior
do cilindro e se repete com lei peridica. Durao de um ciclo real
Mede-se pelo nmero de cursos efectuados pelo pisto para realizar um
ciclo completo.
4 Tempos: Um ciclo realiza-se em 2 voltas da cambota. 2 Tempos:
Um ciclo realiza-se em 1 volta da cambota. Motor de Ignio Comandada
1. 2. 3. 4. 5. Ignio Fluido operante Taxa de compresso Robustez
Funcionamento dos 4 tempos
Motor de Ignio por compresso (Diesel) 1. 2. 3. 4. 5. 6. Limitaes
Fluido operante Ignio Taxa de compresso Robustez Funcionamento dos
4 tempos
Anlise dos Ciclos Tericos: a)-Valores normais dos parmetros que
nos permitem caracterizar os diferentes ciclos subjacentes ao
funcionamento das Mquinas Alternativas. b)-Relao dos ciclos com
aspectos prticos subjacentes ao projecto, design e funcionamento de
motores de combusto interna. c)-Influncia da relao de compresso e
das relaes de combusto a volume constante e a presso constante
sobre o rendimento e presso mdia do ciclo. y y y y y Ciclo sabath
Ciclo diesel Ciclo otto Ciclo ideal com sobrealimentao Ciclo terico
ou ciclo ideal
Combustvel - Qualquer substncia que possa ser queimada para
libertar energia. A maioria dos combustveis consiste
fundamentalmente em hidrognio e carbono. Estes compostos
identificam-se pela designao de HIDROCARBONETOS e so representados
pela frmula:
Principais propriedades dos combustveis: 1-Nmero de octano ou
ndice de octano. 2-Nmero de cetano (CN). 3-Massa especfica. 4-Poder
calorfico. 5-Ponto de fumo (Turbinas a gs). 6-Temperatura de
auto-ignio. 7-Ponto flash ou flash point . 8-Viscosidade. 9-Presso
de vapor (mtodo Reid). 10-Curva de destilao. 11-Teor de enxofre.
Princpio de conservao da massa (ou balano de massa) - A massa total
de cada elemento conservada durante uma reaco qumica. Contudo, o
nmero total de moles no conservado durante uma reaco qumica. Um
indicador utilizado com frequncia na anlise dos processos de
combusto para quantificar o combustvel e o ar presente a relao
ARCOMBUSTVEL (Air Fuel ratio, AF). Relao ar-combustvel, af -
normalmente expressa numa base mssica e definida como a razo entre
a massa de ar e a massa de combustvel de um processo de combusto. A
massa m de uma substncia relaciona-se com o nmero total de moles N
pela relao m=NM em que M a massa molar. O recproco da relao AF a
relao combustvel ar.
Processo de combusto Tericos e reais - Um processo de combusto
Completo se todo o c do Combustvel convertido em co2 todo O h2 em
h2o e todo o s em so2. Um processo de combusto Incompleto se os
produtos da Combusto contm algum combustvel ou um dos seus
componentes por queimar, tais como c, h2, co ou oh. Combusto
estequimtrica ou terica - O processo ideal de combusto em que o
combustvel totalmente queimado em ar terico, designado por combusto
estequiomtrica ou terica. Anlise orsat - Um equipamento muito
utilizado para analisar a composio de gases de escape o analisador
de gases ORSAT. Permite conhecer as percentagens volumtricas de
CO2, CO e O2 nos gases de escape.
Ciclos Reais Ciclo real - Traduz as condies efectivas de
funcionamento de um motor, identificando-se com o diagrama de
presses mdias no cilindro em correspondncia com as diferentes
posies do pisto. Reflectem: Perdas decorrentes das permutas de
calor atravs da fronteira do sistema. Durao da combusto. Perdas por
atrito do fluido operante. Durao dos perodos de abertura e fecho
das vlvulas. Ponto de ignio e injeco. Perdas pelo escape. Calores
especficos superiores aos ideais. Comparao entre os ciclos
indicados, OTTO e DIESEL.
A superfcie 1 2 6 1 1 representa o trabalho negativo devido a
BOMBAGEM nas fases de admisso e escape. A superfcie 2 3 4 5 6 2
representa o trabalho positivo. A sua diferena o trabalho til ou
indicado lquido. L !;; Dividindo a rea correspondente ao trabalho
indicado lquido efectuado pelo fluido pela cilindrada obtm-se a
presso mdia indicada ( Pi ).
Rendimento do diagrama indicado - Relao entre o trabalho til do
ciclo indicado e o do ciclo terico. Resulta da diviso da superfcie
til do ciclo indicado pela do ciclo terico correspondente.
Rendimento indicado ou rendimento de execuo do ciclo real -
Relao entre a energia correspondente ao trabalho til do ciclo
indicado e a energia fornecida durante o ciclo terico, associada
libertada pelo combustvel.
Apresenta valores da ordem de 50 %. Parmetros fundamentais que
influenciam a seleco do nmero de cilindros: 1-Massas em movimento,
as quais so maiores em cilindros grandes. 2-Relao superfcie /
volume do cilindro, que maior nos cilindros pequenos. Comparao de
motores de igual cilindrada total, ao variar o nmero de cilindros
a) MOTORES COM MENOR N. CILINDROS y y Regra geral, mais fiveis e de
construo mais fcil (< custos de fabricao), o que os torna mais
econmicos na aquisio e na manuteno. Menor comprimento da cambota e
maiores massas em movimento, que por sua vez requerem maiores
massas de equilibragem e aumentam o tempo de resposta em situaes de
acelerao. Motores de cilindros grandes, com uma pequena relao S/V,
conduzem a melhor e obrigam o sistema de refrigerao a ser mais
complexo pelo que limitam a carga trmica mxima desenvolvida no
interior do cilindro.
y
b) MOTORES COM MAIOR N. CILINDROS y y Respondem mais rapidamente
a variaes sbitas de velocidade e/ou carga. O elevado nmero de
cilindros facilita a equilibragem do motor e d origem a um maior
nmero de combustes por ciclo completo (720 ou 360 graus da cambota)
o que se traduz por uma maior uniformidade de Be. Regra geral, so
mais potentes, porquanto permitem >n, tm um trabalhar mais suave
e com menos vibraes. Esto menos sujeitos a problemas de
sobreaquecimento, pelo facto de permitirem um melhor sistema de
refrigerao. Cambotas esto sujeitas a menores esforos de flexo e
toro. Emitem menos CO e HC.
y y y y
Relao curso / dimetro O cilindro pode ter diferentes relaes C/D.
O seu valor tem importantes implicaes no desempenho e demais
caractersticas do motor. Na maioria das aplicaes o seu intervalo
situa-se entre 0,7 e 1,5. A excepo recai em grandes motores. Em
funo do valor da relao C/D, os motores apresentam a seguinte
classificao: De cilindros alongados C/D>1. De cilindros
quadrados C/D=1. De cilindros achatados ou superquadrados C/D
