relatorio de sistemas termicos

7/25/2019 Relatorio de Sistemas Termicos

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Universidade Federal de Gois

Lucas Posse e Souza

LABORATORIO DE SISTEMAS TRMICOS

Goinia

2016


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Lucas Posse e Souza


Relatrio de visita tcnica apresentado a Escola de

Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao

requisitado como avaliao para a matria introduo

a engenharia mecnica.

Orientador: Prof. Dr Demostenes Ferreira Filho

Goinia

2016


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Lucas Posse e Souza


Relatrio de visita tcnica apresentado a Escola de

Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao

requisitado como avaliao para a matria introduo

a engenharia mecnica.

Orientador: Prof. Dr Demostenes Ferreira Filho

Comisso Examinadora

______________________________

Prof. Dr Demostenes Ferreira Filho

Coordenador do curso de engenharia mecnicaUniversidade Federal de Gois

Goinia, GO 29 de junho de 2016


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Resumo

A visita ao laboratrio de sistemas trmicos da escola de engenharia dauniversidade Federal de Gois teve como objetivo familiarizar os alunosde engenharia mecnica com a estrutura proporcionada pelauniversidade, alm de introduzir o conhecimento acerca de daspossibilidades nos dadas pelo estudo da termodinmica e do motivo parase estudar sistemas trmicos. Foi apresentado para os alunos diversostipos de motores, dois e quatro tempos, alm do funcionamento de cadaum deles e cada pea de sua composio como pistes, velas de ignio,cabeotes vlvulas e outras diversas partes por meio de vdeos e desistemas presentes em laboratrio. Foi apresentado tambm vriossistemas de refrigerao como ar condicionados e geladeiras alm desuas composies, tipos e funcionalidades de cada pea, peasfundamentais para um sistema de resfriamento e demonstrao dofuncionamento de um ar condicionado de janela. Foi apresentado tambm

diversas centrais de potencias com mais nfase na termoeltrica.

Palavras-chave: Laboratrio, Sistemas trmicos, Motores, ar-condicionado,refrigerao


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Sumrio

1 Introduo...................................................................................06

2 Desenvolvimento........................................................................06

3 Concluso...................................................................................11

4 Bibliografia..................................................................................12


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Introduo

denominado sistema trmico todo e qualquer equipamento que transforme calor emtrabalho, podemos citar exemplos como caldeiras a vapor, condicionadores de ar,

refrigeradores, motores a combusto e etc. A motivao para o estudo e aprimoramento dossistemas trmicos surgiu a partir do sculo XVII com as locomotivas, as quais usavam comocentral de energia a fornalha que gerava calor atravs da queima de carvo ou madeira, calorque era convertido em energia mecnica acionando a rodagem da locomotiva. Hoje em diaos principais usos dos sistemas trmicos so os motores automobilsticos, sistemas derefrigerao para ambientes e para alimentos, tanto fixos quanto moveis e tambm centraisde energia como usinas termoeltricas e usinas nucleares

Desenvolvimento

Com a altssima demanda de energia eltricas para os dias atuais, vrios tipos de centrais depotencia foram criados para atender as necessidades e possibilidades de cada pas. Ascentrais de potencia termoeltricas possuem basicamente o mesmo tipo de estrutura, o quediferencia so suas formas de resfriamento e de como aquecida a caldeira para evaporar agua. Conforme a imagem abaixo, est ilustrado a composio de uma energia nuclear.

Imagem 1usina termonuclear detalhada

Fonte: www.infoescola.com

Seu funcionamento tem na fase inicial, a caldeira com agua aquecida, no caso da imagem por reaes

nucleares como a fisso do uranio, at que esta se transforme em vapor. O qual conforme passa pela

turbina, gira suas ps ou hlices que movimentam o gerador. Aps passar pela turbina o vapor

conduzido para o condensador que o transforma em gua na fase liquida para assim poder seraquecido e voltar ao caldeiro e pertencer a um novo ciclo. O grande problema das usinas


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termeltricas so seus impactos ambientais, que faz com que a pesar de serem baratas de se construir,

terem um bom rendimento de energia e poderem ser construdas em lugar menos particulares que as

hidreltricas por exemplo, geralmente s so recorridas quando no h possibilidade de um outro tipo

de central de potencial ou em perodos que estas necessitam de um complemento de energia.

A necessidade de aprimoramento de sistemas de refrigerao surgiu para que se pudesse conservar

alimentos de forma a no modificar sua qualidade e sabor. Desde XVII j se usava gelo natural e

artificial para resfriar alimentos e no inicio do sculo XIX surgiram as primeiras geladeiras que eram

constitudas conforme a figura abaixo.

Figura 2: Geladeiras no sculo XIX

Fonte:refrimaq.org

Apenas em meados de 1918 surgiu o primeiro refrigerador movido eletricidade. Desde ento a rea

de refrigerao tomou tamanha proporo que alcanou diversos campos, sendo os principais dele o

domestico, comercial, industrial, transporte e condicionamento de ar.

A refrigerao domestica abrange tanto os refrigeradores de pequeno utilizado na residncia familiar

,com capacidade de refrigerao entre +2 C e +7 C e os freezers de -8 C a -18 C. A refrigerao

comercial e industrial abrangem os refrigeradores de grande porte utilizados em restaurantes,

sorveterias, laboratrios e aougues, a principal diferena est no tamanho e na temperatura que vai

de -5 C a -30 C e os industriais requerem um operador de servio. A refrigerao de transporte

abrange os equipamentos em caminhes e vages ferrovirios refrigerados.

A logica de funcionamento dos principais sistemas de refrigerao so basicamente as mesmas de um

refrigerador domestico que geralmente constitudo conforme a figura a seguir.


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Figura 3: Refrigerador domestico com detalhado

Fonte:www.clubedarefrigeracao.com.br

Seu funcionando se d a partir do conceito de calor e trabalho de um fluido refrigerante, substancia

capaz de retirar calor de um meio enquanto se vaporiza a baixa presso e percorre um circuito fechado.

O fluido entra pelo evaporador na forma de mistura liquida e de vapor, onde retira energia do interior

do refrigerador enquanto passa para a fase de vapor. Aps estar totalmente na fase de vapor, entra

pelo compressor onde comprimido se tornando quente e ento bombeado para o condensador o

qual libera sua energia retirada do refrigerador para o meio externo. Aps passar pelo condensador o

fluido refrigerante volta a forma liquida e entra nos dispositivos de expanso ( tubos capilares) fazendo

uma descompresso, abaixando sua temperatura enquanto volta para o evaporador para iniciar um

novo ciclo.

Os condicionadores de ar tambm so um sistema trmicos que possuem funcionamento muito

parecido com os refrigeradores. eles so divididos em duas categorias, residenciais e comerciais. Oscomerciais geralmente so os dutos de refrigerao existentes em prdios, j os residenciais possuem

vrios modelos.Os condicionadores de ar so compostos basicamente por quatro componentes, o

compressor, o condensador , o evaporador e o motor ventilador. A imagem a seguir demonstra o ciclo

bsico de um ar condicionado .


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Figura 4: Ciclo bsico de um ar condicionado

Fonte: www.arcondicionado.com.brOs condicionadores de ar residenciais podem ser classificados em 3 categorias, Janela, split e porttil.

O de janela indicado para ambientes pequenos assim como o porttil, porem como possuem o

compressor em seu interior, acabam sendo desvalorizados pelo rudo que produzem, j o Split pode

se adequar a pequenos e grandes ambientes e pelo fato de ter seu compressor no lado externo gera

menos rudo ao ambiente. Na imagem a seguir est a composio de um ar condicionado modelo

janela, para ilustrar melhor seu funcionamento

Figura 5: Ar condicionado modelo janela

Fonte:casa.hsw.uol.com.br

O gs sai do compressor em alta presso e temperatura e perde calor de acordo com que vai para o

condensador pela expanso e ao chegar no evaporador j esta bastante frio.


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A principal motivao para o estudo de sistemas trmicos comeou com o motor de locomotivas e

hoje em dia a maior motivao para continuar estudando sistemas trmicos so os motores de

combusto. Eles podem ser classificados como Combusto externa , no qual o fluido de trabalho est

completamente separado da mistura ar e combustvel, sendo o calor dos produtos da combustotransferido atravs da parede de um reservatrio ou caldeira, ou combusto interna , no qual o fluido

de trabalho consiste nos produtos da combusto da mistura de ar e combustvel. Motores de

combusto interna tambm so popularmente chamados de motores a exploso. O combustvel mais

utilizado atualmente no mundo a gasolina e o motor normalmente usado em automveis o motor

de quatro tempos. As partes de um motor esto representadas na imagem a seguir.

Figura 6: Partes de um motor

Fonte:mundoeducacao.bol.uol.com.br

O funcionamento do motor de um carro dividido em etapas que chamamos de tempo efuncionam da seguinte maneira.O 1 tempo chamado de admisso e a parte inicial, quando o pisto esta em cima, nochamado ponto morto superior. Nesta primeira etapa a vlvula de admisso aberta e o pistoento desce sendo puxado pelo eixo virabrequim. A mistura de ar e vapor de gasolina entrapela vlvula e sugada j que a cmara de combusto esta em baixa presso. O pisto entochega ao que chamamos de ponto morto inferior e a vlvula de admisso fechada dandofim ao 1 tempo do motor.

O 2 tempo chamado de compresso, onde o pisto sobe e comprime a mistura de ar evapor de gasolina e este tempo encerrado quando o pisto sobe totalmenteO 3 tempo chamado de exploso, que para dar inicio combusto da mistura que estacomprimida, solta-se uma descarga eltrica entre dois pontos da vela de ignio. Essa fascadetona a mistura e empurra o pisto para baixo, fazendo com que ele atinja novamente oponto morto inferiorO 4 tempo chamado de escape, onde a mistura de ar e combustvel j foi queimada masrestou resduos da combusto, os quais precisam ser retirados de dentro do motor. Para issoo pisto sobe e a vlvula de escape abre, jogando para fora os gases residuais,ento sereinicia o cicloEstes processos podem ser melhor observados na figura a seguir


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Figura 7: Ilustrao dos 4 tempos de um motor

Fonte:abekwar.wordpress.com

Concluso

A visita ao laboratrio de sistemas trmicos da universidade federal de gois proporcionouaos alunos de engenharia mecnica ter uma viso do quo importante foi, para a evoluo datecnologia e para a melhoria de vida, o estudo de sistemas trmicos e de como ainda existempossibilidades para o futuro desta vasta rea. Tanto em motores quando em sistemas de

refrigerao ainda h a necessidade de se explorar uma melhora, tanto no rendimento quantona reduo de seu custo, melhora est que vira com o desenvolvimento de novos fluidos derefrigerao, combustveis ou o desenvolvimento de um novo sistemas. Desde aconscientizao ambiental das maquinas trmicas, aparentemente ocorreu umadesacelerao no avano dos sistemas trmicos j que em sua grande maioria acabamcausando algum impacto para o ambiente, dai a necessidade de mais estudos na rea paraencontrar mtodos menos agressivos ao ambiente


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Bibliografia

1 INCROPERA, Frank P., DeWitt David P. Fundamentos de transferncia de calor e demassa. Traduo da 5 edio americana. Rio de Janeiro: LTC editora, 2003.

2 VAN WYLEN, Sonntag, Borgnakke. Fundamentos da termodinmica. Traduo da 6edio americana. So Paulo: Bluncher, 2003.

3 Silva, J. G. Introduo Tecnologia da Refrigerao e da Climatizao. 1edio. Editora Artliber, So Paulo, 2003;

4 PIRANI JOSE, M, Refrigerao e ar condicionado parte 1. Apostila da Universidade Federalda Bahia

5 FLRES, L.F.V. Sistemas Trmicos I. Apostila. Escola Federal de Engenharia de Itajub.MG

6 DOS SANTOS, M. J Sistemas termicos . Apostila Escola fernando Bezerra SESI/SENAI

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