as cabeças 2m5: outubro 2010

domingo, 24 de outubro de 2010

Componentes do grupo

Andressa Lorrayne Soares Gomes
Carolina Rita
Nayara Alves Teixeira
Raquel Cristina Leal
Rayane Alves

Referências bibliográficas

Conclui-se que uma máquina térmica necessita de uma fonte quente de onde retira-se o calor, o qual transformará em trabalho e o que não é aproveitado para a realização do trabalho a máquina rejeita para uma fonte fria. As maquinas termicas tiveram grande importancia na revolução industrial, tendo Watt, Heron, Rankine entre outro estudiosos como os cientistas responssáveis pela formação das maquinas e desde a revolução as maquinas veem evoluindo ficando mais modernas

Avanços da industria

Temos o motor em V, motor em W, motor vertical, motor boxer, motor 1.0 litos, motor, 1.4, motor 1.6, motor 1.8, motor 2.0 e muitos outros com potências diferentes.

O carro com motor mil é muito econômico e tem um rendimento até que bom para nossas estradas e mesmo andando mais lento, ele em média desenvolve tranquilamente uma velocidade de 100/110 kg p/hr, que é uma velocidade mais segura. Ter um automóvel possante e veloz que anda até 300 tem o risco de acabar exagerando na velocidade.

Motor turbofan

Grande parte dos aviões comerciais atuais são equipados com motores turbofans, nos quais um compressor de baixa pressão age como um ventilador, levando ar não apenas para o centro do motor, mas também para um duto secundário. O fluxo de ar secundário passar por um "bocal frio" ou é misturado com gases de exaustão à baixa pressão da turbina antes de se expandir com os gases do fluxo principal.

Quarenta anos atrás havia pouca diferença entre motores a jato civis e militares, aparte o uso de pós-combustores em algumas aplicações (supersônicas).

Turbofans de uso civil dos dias atuais possuem um baixo empuxo específico (empuxo líquido dividido pelo fluxo de ar) para manter o barulho do jato a um mínimo aumentar a eficiência do de combustível. Conseqüentemente a relação de permeabilidade (fluxo de ar secundário dividido pelo fluxo do núcleo) é relativamente alta (relações de 4:1 a 8:1 são comuns. Um único ventilador é necessário, dado que o baixo empuxo específico implica uma baixa pressão do ventilador.

Os turbofans atuais, no entanto, tem um empuxo específico relativamente alto, para maximizar o empuxo para uma dada àrea frontal, e o barulho sendo uma pequena conseqüência. Os fans multi-estágio são requeridos normalmente para alcançar um índice de pressão do fan relativamente alto necessário para um empuxo específico. Apesar de altas temperaturas na entrada da turbina são freqüentemente empregadas, o índice de passagem de ar secundário (bypass) tende a ser baixo (normalmente significativamente inferior a 2.0).

Motor turbojato

Um motor turbojato é um tipo de motor de combustão interna normalmente usado para impulsionar aviões. O ar é sugado por um compressor rotativo e é comprimido, em sucessivos estágios para maiores pressões antes de passar pela câmara de combustão. O combustível é misturado ao ar comprimido e é queimado na câmara de combustão com o auxílio de ignitores. O processo de combustão eleva significativamente a temperatura do gás, fazendo com que os gases expelidos expandam-se através da turbina, na qual a força é extraída para movimentar o compressor. Embora este processo da expansão reduza a temperatura e a pressão do gás na saída da turbina, ambas estão ainda muito acima das condições naturais. O gás de em expansão sai da turbina através dos bocais de saída do motor, produzindo um jato de alta velocidade. Se a velocidade do jato exceder a velocidade de vôo do avião, existirá uma pressão de aceleração sobre a fuselagem.

Sob condições normais, a ação bombeadora do compressor impede a existência de qualquer contra-fluxo, facilitando o fluxo contínuo do motor. O processo inteiro é similar ao motor de quatro tempos, mas a admissão, compressão, explosão e exaustão se dão ao mesmo tempo em diferentes seções do motor. A eficiência mecânica do motor dependerá fortemente da razão de compressão (pressão de combustão/pressão de entrada) e da temperatura da turbina no ciclo.

Motor a reação

Um motor a reação, também conhecido como motor a jato ou ainda apenas como reator, é um motor que expele um jato rápido de algum fluido para gerar uma força de impulso, de acordo com Terceira Lei de Newton. Esta ampla definição de motor a jato inclui turbojatos, turbofans, foguetes e estatorreatores. Em geral, o termo refere-se a uma turbina a gás que expele um jato em alta velocidade, gerando empuxo e, com isto, gerando força propulsora para diversos usos.

Motro keppe

O motor keppe trata-se de um motor altamente eficiente desenvolvido pelos cientistas brasileiros Cesar Soós e Roberto Frascari, que utiliza o princípio de ressonância eletromagnética para otimização de sua eficiência. O Keppe Motor recebe este nome porque foi desenvolvido segundo princípios inovadores que surgiram da pesquisa do cientista brasileiro Norberto da Rocha Keppe sobre a física, e expostos em sua obra “A Nova Física da Metafísica Desinvertida”, escrita em 1996, na França.

Motor eletrico

Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em mecânica. É o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da energia elétrica - baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando – com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos.

A tarefa reversa, aquela de converter o movimento mecânico na energia elétrica, é realizada por um gerador ou por um dínamo. Em muitos casos os dois dispositivos diferem somente em sua aplicação e detalhes menores de construção. Os motores de tração usados em locomotivas executam frequentemente ambas as tarefas se a locomotiva for equipada com os freios dinâmicos.Normalmente também esta aplicação se dá a caminhões fora de estrada. Chamados eletrodíesel.

A revolução industrial

A revoluçao industrial foi um conjunto de mudanças tecnologicas que teve grande impacto, quanto economicamente, quanto socialmente. Teve-se inicio no século XVIII na inglaterra, e no século XIX em todo mundo. A o longo do processo de industrialização a maquina foi tomando o lugar do trabalho humano. Essa transformação foi possível devido a combinação de varios fatores, como o liberalismo econômico, e uma serie de invenções tais como o motor a vapor.

Um motor a vapor de watt.
Antes da Revolução Industrial, a atividade produtiva era artesanal e manual (daí o termo manufatura), no máximo com o emprego de algumas máquinas simples. Dependendo da escala, grupos de artesãos podiam se organizar e dividir algumas etapas do processo, mas muitas vezes um mesmo artesão cuidava de todo o processo, desde a obtenção da matéria-prima até à comercialização do produto final. Esses trabalhos eram realizados em oficinas nas casas dos próprios artesãos e os profissionais da época dominavam muitas (se não todas) etapas do processo produtivo.
Com a Revolução Industrial os trabalhadores perderam o controle do processo produtivo, uma vez que passaram a trabalhar para um patrão (na qualidade de empregados ou operários), perdendo a posse da matéria-prima, do produto final e do lucro. Esses trabalhadores passaram a controlar máquinas que pertenciam aos donos dos meios de produção os quais passaram a receber todos os lucros. O trabalho realizado com as máquinas ficou conhecido por maquinofatura.
As primeiras máquinas a vapor foram construídas na Inglaterra durante o século XVIII. Retiravam a água acumulada nas minas de ferro e de carvão e fabricavam tecidos. Graças a essas máquinas, a produção de mercadorias aumentou muito. E os lucros dos burgueses donos de fábricas cresceram na mesma proporção. Por isso, os empresários ingleses começaram a investir na instalação de indústrias.
As fábricas se espalharam rapidamente pela Inglaterra e provocaram mudanças tão profundas que os historiadores atuais chamam aquele período de Revolução Industrial. O modo de vida e a mentalidade de milhões de pessoas se transformaram, numa velocidade espantosa. O mundo novo do capitalismo, da cidade, da tecnologia e da mudança incessante triunfou.
As máquinas a vapor bombeavam a água para fora das minas de carvão. Eram tão importantes quanto as máquinas que produziam tecidos.

Cientista: Rankine

William John Macquorn Rankine (Edimburgo, 5 de julho de 1820 — Glasgow, 24 de dezembro de 1872) foi um engenheiro e físico escocês. Foi um dos fundadores da termodinâmica. Rankine desenvolveu uma teoria completa para motores a vapor, além de diversos manuais de engenharia, que foram utilizados por muitas décadas. Publicou centenas de artigos e notas sobre ciência e engenharia, a partir de 1842. Seus interesses foram muito variados, indo desde botânica e teoria da música, passando pelos ramos da matemática, ciência e engenharia. Ele era um cantor entusiástico que compunha suas próprias músicas.

ciclo termodinâmicos

Um ciclo termodinâmico se constitui de qualquer série de processos termodinâmicos tais que, ao transcurso de todos eles, o sistema regresse a seu estado inicial é um ciclo termodinâmico; ou seja, que a variação das grandezas termodinâmicas próprias do sistema seja nula. Não obstante, a variáveis como o calor ou o trabalho não é aplicável a anteriormente dito já que estas não são funções de estado do sistema, senão transferências de energia entre este e seu entorno. Um fato característico dos ciclos termodinêmicos é que a lei da conservação de energia dita que: a soma de calor e trabalho recebidos pelo sistema deve ser igual à soma de calor e trabalho realizados pelo sistema.

sábado, 23 de outubro de 2010

ciclo rankine

Ciclo Rankine com reaquecimento

O ciclo Rankine com reaquecimento opera utilizando duas turbinas em série. A primeira turbina recebe o vapor da caldeira à alta pressão, liberando-o de tal maneira a evitar sua condensação. Este vapor é então reaquecido, utilizando o calor da própria caldeira, e é utilizado para acionar uma segunda turbina de baixa pressão. Entre outras vantagens, isto impede a condensação do vapor no interior das turbinas durante sua expansão, o que poderia danificar seriamente as pás da turbina.

Ciclo Rankine com Reaquecimento

Ciclo Rankine regenerativo

O ciclo Rankine regenarativo é nomeado desta forma devido ao fato do fluido ser reaquecido após sair do condensador, aproveitando parte do calor contido no fluido liberado pela turbina de alta pressão. Isto aumenta a temperatura média do fluido em circulação, o que aumenta a eficiência termodinâmica do ciclo.

ciclo de carnot

Seja uma máquina térmica primitiva e pouco prática conforme Figura 01: um cilindro com paredes laterais de material perfeitamente isolante com um êmbolo também isolante perfeito. O fundo do cilindro é de material perfeitamente condutor de calor e de massa desprezível. E, naturalmente, uma determinada massa de um gás ideal no interior.

Nessas condições, o gás só pode trocar calor através do fundo do cilindro.
Supõe-se ainda que há 3 discos móveis que podem ser postos em contato com o fundo do cilindro:

• um disco fonte quente com temperatura T_Q.
• um disco fonte fria com temperatura T_F.
• um disco isolante térmico perfeito.

Inicialmente o gás tem um volume específico v₁, como em (1) da Figura 01. Se é usado o disco quente, ele se expande isotermicamente.

Ao atingir o volume específico v₂ de (2) da figura, retira-se o disco quente e coloca-se o disco isolante.

Assim, a expansão continua, desta vez de forma adiabática, até atingir um volume específico v₃, como em (3) da figura. Nesse ponto, coloca-se o disco frio e o gás deverá sofrer uma contração isotérmica.
Em (4) da figura o gás atinge o volume específico v₄, quando se insere o disco isolante e a contração deverá continuar de forma adiabática até o volume inicial v₁, reiniciando o ciclo. Há, portanto, seqüências alternadas de transformações isotérmicas e adiabáticas. E o movimento do pistão produz um trabalho.

Uma máquina que opera nessas condições usa ciclo de Carnot, que é considerado o ciclo básico da Termodinâmica por ser o mais eficiente. É também é perfeitamente reversível, isto é, se trabalho for fornecido, ele funciona como bomba de calor ou refrigerador. Mais detalhes são vistos nos próximos tópicos.

Notar, entretanto, que o ciclo de Carnot é uma operação ideal, não pode ser usado em máquinas práticas. Um processo real, para ser próximo do isotérmico, precisaria ser tão lento que o seu uso seria inviável.

ciclo de otto

Nesta animação,(no link abaixo), um cilindro dotado de êmbolo é carregado e descarregado com massa, variando a força, volume e pressão. Um bico de gás fornece energia térmica ao sistema, fazendo a função da explosão nos motores de combustão interna. A curva característica do ciclo termodinâmico de Otto é traçada no diagrama PV (Pressão x Volume).

Este ciclo termodinâmico está presente, por exemplo, em motores a combustão interna, que utilizam combustíveis com alto poder calorífico e que queimam rapidamente (explosão), elevando a pressão no interior do cilindro enquanto o volume permanece constante. Um motor de automóvel movido a gasolina ou álcool funciona sob este ciclo. Veja a ilustração clicando no link a seguir:

http://www.stefanelli.eng.br/webpage/p_otto.html

Ciclo mecânico

Considerando o uso de apenas duas válvulas que são comandadas pelos ressaltos de árvore de cames, uma designada por válvula de admissão (à direita na animação), que permite a introdução no cilindro de uma mistura gasosa composta por ar e combustível e outra designada como válvula de escape (à esquerda na animação), que permite a expulsão para a atmosfera dos gases queimados, o ciclo de funcionamento de um motor de combustão a 4 tempos é o seguinte:

Com o êmbolo (também designado por pistão) no PMS (ponto morto superior) é aberta a válvula de admissão, enquanto se mantém fechada a válvula de escape. A dosagem da mistura gasosa é regulada pelo sistema de alimentação, que pode ser um carburador ou pela injecção electrónica, em que se substitui o comando mecânico destes sistemas por um electrónico e conseguindo-se assim melhores prestações, principalmente quando solicitadas respostas rápidas do motor. O êmbolo é impulsionado para baixo pelo veio de manivelas (virabrequim), move-se então até ao PMI (ponto morto inferior). A este passeio do êmbolo é chamado o primeiro tempo do ciclo, ou tempo de admissão.
Fecha-se nesta altura a válvula de admissão, ficando o cilindro cheio com a mistura gasosa, que é agora comprimida pelo pistão, impulsionado no seu sentido ascendente em direcção à cabeça do motor por meio de manivelas até atingir de novo o PMS. Na animação observa-se que durante este movimento as duas válvulas se encontram fechadas. A este segundo passeio do êmbolo é chamado o segundo tempo do ciclo, ou tempo de compressão.
Quando o êmbolo atingiu o PMS, a mistura gasosa que se encontra comprimida no espaço existente entre a face superior do êmbolo e a cabeça do motor, denominado câmara de combustão, é inflamada devido a uma faísca produzida pela vela e "explode". O aumento de pressão devido ao movimento de expansão destes gases empurra o êmbolo até ao PMI, impulsionando desta maneira por meio de manivelas e produzindo a força rotativa necessária ao movimento do eixo do motor que será posteriormente transmitido às rodas motrizes. A este terceiro passeio do êmbolo é chamado o terceiro tempo do ciclo, tempo de explosão, tempo motor ou tempo útil, uma vez que é o único que efectivamente produz trabalho, pois durante os outros tempos, apenas se usa a energia de rotação acumulada no volante ("inércia do movimento"), o que faz com que ele ao rodar permita a continuidade do movimento por meio de manivelas durante os outros três tempos.
O cilindro encontra-se agora cheio de gases queimados. É nesta altura, em que o êmbolo impulsionado por meio de manivelas retoma o seu movimento ascendente, que a válvula de escape se abre, permitindo a expulsão para a atmosfera dos gases impelidos pelo êmbolo no seu movimento até ao PMS, altura em que se fecha a válvula de escape. A este quarto passeio do êmbolo é chamado o quarto tempo do ciclo, ou tempo de exaustão(escape).

Após a expulsão dos gases o motor fica nas condições iniciais permitindo que o ciclo se repita.

Cientistas: Heron

Geômetra e engenheiro grego, Heron esteve ativo em torno do ano 62. É especialmente conhecido pela fórmula que leva seu nome e se aplica ao cálculo da área do triângulo. Seu trabalho mais importante no campo da geometria, Metrica, permaneceu desaparecido até 1896. Ficou conhecido por inventar um mecanismo para provar a pressão do ar sobre os corpos, que ficou para a história como o primeiro motor a vapor documentado, a eolípila. É de sua autoria um tratado chamado Métrica, que versa sobre a medição de figuras simples de planos sólidos, com prova das fórmulas envolvidas no processo. Tratava da divisão das figuras planas e sólidas e contém a fórmula de Herão (embora esta talvez tenha sido descoberta por Arquimedes) para o cálculo da área de um triângulo e um método (já antecipado pelos babilônios) de aproximação a uma raiz quadrada de números não quadrados. Eolípila: um simples motor a vapor. Sua Mecânica foi preservada pelos árabes e anuncia a regra do paralelogramo para a composição de velocidades. Determina os centros simples de gravidade e discute as engrenagens pelas quais uma pequena força pode ser usada para levantar grandes pesos. A Catoptrica trata da reflexão da luz por espelhos e demonstra que a igualdade dos ângulos de incidência e reflexão num espelho seguem o princípio de sua fonte ao olho do observador pelo caminho mais curto. Também lhe são atribuídas invenções de diversas máquinas, entre as quais a fonte de Herão e a eolípila (aparelho para a medição dos ventos). O robô mais antigo do mundo não tinha, naturalmente, cérebro de silício nem era movido a eletricidade — era capaz não apenas de andar como até de apresentar um "teatrinho". Quem está desenterrando detalhes sobre o autômato do século I d.C. é o cientista da computação britânico Noel Sharkey, da Universidade de Sheffield. Sharkey vasculhou as obras teóricas de Heron de Alexandria, o criador do autômato, e diz ter descoberto que se trata da primeira máquina guiada por um programa pré-estabelecido ( tal como os computadores modernos). Sem disco rígido ou memória RAM, a “programação” era incorporada ao robô por meio de cordas, que eram enroladas em determinada seqüência em torno dos eixos de suas rodas dianteiras. A força motriz vinha do trigo: na parte de trás do autômato, a corda que estava enrolada em torno dos eixos ficava presa a um peso, que por sua vez ficava no alto de um tubo cheio de grãos do cereal. O tubo tinha um furo, do qual os grãos iam caindo aos poucos, baixando cada vez mais o peso e fazendo os eixos rodarem, movimentando o robô. Órgão "tocado" pelo vento. Heron, que foi contemporâneo de Jesus Cristo e dos primeiros apóstolos, caprichou na sua invenção: o robô que era capaz de realizar movimentos complexos sem intervenção humana, como ir para frente e para trás automaticamente, cumprindo uma rota pré-determinada, e até mesmo fazer uma pausa em sua "caminhada" e depois retomar o movimento. Esta não é a primeira vez que Heron ganha fama de pioneiro tecnológico. Relatos sobre o inventor dão conta de que ele criou a primeira máquina de vender bebidas da história, na qual a pessoa colocava uma moeda nela e recebia um jato de água. Água benta, nos templos. Heron era contratado por sacerdotes que queriam seus templos "automatizados" de modo a impressionar os fiéis, e deles tirar dinheiro.

Cientistas: James Watt:

· As primeiras máquinas do século XVIII tinham rendimentos muito baixos, ou seja, consumiam grandes quantidades de combustível e realizavam pequenos trabalhos. Foi por volta de 1770 que o inventor escocês James Watt apresentou um modelo de máquina que substituiu as máquinas que até então existiam, pois era mais eficiente e apresentava enormes vantagens. De maneira bem simplificada podemos dizer que a máquina proposta por Joule retirava calor de uma fonte quente, parte desse calor ele realizava um trabalho movendo um pistão e o restante ele rejeitava para uma fonte fria. A máquina proposta por Watt foi empregada nos moinhos e no acionamento de bombas d’água inicialmente, mas posteriormente passou a ser empregada nas locomotivas e nos barcos a vapor. Ela ainda passou a ser muito utilizada nas fábricas como meio para acionar dispositivos industriais, esse foi um dos fatores que motivaram a Revolução Industrial.

James Watt nasceu em 19 de janeiro de 1736 em Greenock, uma cidade portuária. Gostava de passar seu tempo livre na oficina do pai, um construtor de casas e barcos, construindo modelos. Enquanto sua mãe Agnes Muirhead, veio de uma família muito importante, onde fora bem educada. Ambos presbiterianos e muito conservadores.Ele não era louco ao contrario do que alguns pensam.

Watt frequentou a escola irregularmente, devido à saúde frágil, Watt educou-se em casa com a mãe, posteriormente foi à escola para aprender grego, latim e matemática. Possuía grande destreza manual e facilidade em matemática. Dedicou-se a lendas da cultura escocesa.

Aos 18 anos, falece sua mãe e a saúde de seu pai começa a decair. Então Watt resolve viajar para Londres a fim de estudar fabricação de instrumentos, durante um ano, porém teve que deixar a cidade em 1756 devido a problemas de saúde. Posteriormente retornou para a Escócia, e investiu na fabricação de seus próprios instrumentos. Todavia, por não ter servido como aprendiz durante os sete anos obrigatórios, a "Glasgow Guilg Hammermen" (associação local dos artesões que utilizam "martelos") não permitiram dar continuidade em suas atividades, assim proibindo a prática de confeccionador de instrumentos na Escócia.

Mas Watt foi apoiado por três professores da Universidade de Glasgow, que ofereceram a ele a oportunidade de participar de uma pequena oficina com a universidade. Que teve início em 1758, sendo que Joseph Black, professor físico-químico, acabou por tornar-se seu amigo. Em 1764, Watt casa-se com sua prima Margaret Miller, com a qual teve cinco filhos, mas em 1772, ela morre ao dar a luz.

Quatro anos após ter aberto sua loja, Watt iniciou seus experimentos com vapor, incentivado por seu amigo o professor John Robinson. Watt nunca havia trabalhado com máquinas a vapor, mas mesmo assim ele persistiu na construção de um modelo. Encontrou muita dificuldade a princípio, mas continuou com seus experimentos, descobriu a importância do calor latente, e compreendeu a engenharia aplicada em tais máquinas, ao qual Black acabou por tornar-se famoso alguns anos mais tarde.

Em 1800 a primeira patente de Watt expirou e ele, já na condição de um homem muito rico, aposentou-se, deixando para os filhos a direção de seus negócios. E em 1814, James tornou-se membro estrangeiro da Acedémie of Sciences (Academia Francesa de Ciência), e também da Sociedade Real de Edimburgo (Royal Society of Edinburgh) e da Sociedade Real de Londres (Royal Society of London).

No ano de 1824 foram produzidas 1164 máquinas a vapor, tendo a potência de cerca de 26000 HP. E em 1974, Boulton & Watt estabeleceu a exclusiva manufatura de máquinas a vapor, tornando um ótimo empreendimento. Watt começou então a dedicar-se exclusivamente a novas invenções, como aperfeiçoamentos do motor a vapor, um pantógrafo para escultores e um copiador de cartas, por exemplo.

Viveu de 1736 a 1819 e em sua homenagem, devido a suas contribuições científicas, a unidade de potência do "International System of Units" (SI) recebeu o seu nome

Máquinas térmicas são máquinas que realizam trabalho e lidam com a variação de temperatura. Normalmente, as máquinas térmicas retiram calor da fonte quente e transferem-no para a fonte fria, o que define sua eficiência. Uma máquina térmica tem maior eficiência se transforma mais calor em trabalho, transferindo, portanto, menos calor na fonte fria. As máquinas térmicas utilizam energia na forma de calor (gás ou vapor em expansão térmica) para provocar a realização de um trabalho mecânico. Por isso o cilindro com pistão móvel é um dos principais componentes dessas máquinas: o gás preso dentro do cilindro sob pressão, quando aquecido, expande-se, deslocando o pistão e realizando trabalho. Apesar dos diferentes tipos de máquinas térmicas, elas obedecem as seguintes características: recebem calor de uma fonte quente (reator nuclear, coletor de energia solar, fornalha a combustível, etc);rejeitam o calor que não foi usado para um reservatório chamado fonte fria; funcionam por ciclos. As máquinas térmicas e outros dispositivos que funcionam por ciclos utilizam normalmente um fluido para receber e ceder calor ao qual se dá o nome de fluido de trabalho. O trabalho líquido do sistema é simplesmente a diferença de trabalho da fonte quente e da fonte fria.

Introdução

Um motor é um dispositivo que converte outras formas de energia em energia mecânica, de forma a impelir movimento a uma máquina ou um veículo. Veja nas postagens mais informações sobre máquinas térmicas, e motores a explosão.

as cabeças 2m5