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Autor: José Carlos  Autor: José Carlos Faustini de RezendeFaustini de Rezende
NOÇÕES DENOÇÕES DE
MÁQUINASMÁQUINAS
TÉRMICASTÉRMICAS
NOÇÕES DENOÇÕES DE
MÁQUINASMÁQUINAS
TÉRMICASTÉRMICAS
 Autor: José Carlos Faustini de Rezende
Ao final desse estudo, o treinando poderá:
• Reconhecer os principais conceitos relacionados ao
funcionamento das máquinas térmicas.
NOÇÕES DE
MÁQUINAS
TÉRMICAS
Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos
da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para
além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a
experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das
atividades prossionais na Companhia.
É com tal experiência, reetida nas competências do seu corpo de
empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes
desaos com os quais ela se depara no Brasil e no mundo.
Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando
prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força
de trabalho às estratégias do negócio E&P.
Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa
a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das
competências necessárias para explorar e produzir energia.
O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das
competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados
e a reciclagem de antigos.
Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo
que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para
esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os
que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de
sucesso que ela é.
Programa Alta Competência
Programa Alta Competência
O material está dividido em capítulos.
No início de cada capítulo são apresentados os objetivos
específicos de aprendizagem, que devem ser utilizados como
orientadores ao longo do estudo.
No nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que
visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem.
Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do
capítulo em questão.
   C
  a
  p
   í   t
  u
   l  o
   1
Riscos elétricos
e o aterramento
de segurança
Ao final desse capítulo, o treinando poderá:
• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e
riscos elétricos;
• Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de
equipamentos e sistemas elétricos;
• Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de
segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
1.4. Exercícios
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e
aterramento de segurança?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que
abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos.
Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme,
o caso:
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes
do uso de equipamentos e sistemas elétricos.
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados
e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos,
marcando A ou B, conforme, o caso:
A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato
( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e
executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os
perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
1.7. Gabarito
Objetivo Específico
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas
denições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos
textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente
identicados, pois estão em destaque.
49Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir
diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar
imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando
problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico
por contato indireto e de incêndio e explosão.
3.1. Problemas operacionais
Os principais problemas operacionais vericados em qualquer tipo
de aterramento são:
• Falta de continuidade; e
• Elevada resistência elétrica de contato.
É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valor
de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo
admissível para resistência de contato.
Alta Competência
Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se
manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma
corrente elétrica.
Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica.
Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.
3.4. Glossário
Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os
insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila,
ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas,
basta consultar a Bibliografia ao nal de cada capítulo.
Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão
presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos.
A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo
abordado de um determinado item do capítulo.
“Importante”  é um lembrete das questões essenciais do
conteúdo tratado no capítulo.
Alta Competência
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas
elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI –
Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira.Riscos em instalações e serviços com eletricidade.
Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades
marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410.Instalações elétricas de baixa tensão. Associação
Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas
atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
1.6. Bibliografia
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a
primeira observação de um fenômeno relacionado
com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um
fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido
um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de
atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome
dado à resina produzida por pinheiros que protege a
árvore de agressões externas. Após sofrer um processo
semelhante à fossilização, ela se torna um material
duro e resistente.
É muito importante que você conheça os tipos de pig
de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na
sua Unidade. Informe-se junto a ela!
IMPORTANTE!
18
Alta Competência
19
Capítulo 1. Máquinas térmicas
1. Máquinas térmicas
As máquinas térmicas são dispositivos criados pelo homem para
transformar o calor, produzido a partir de uma fonte quente,
em energia mecânica utilizável, ou seja, geram trabalho (W).
Essas máquinas utilizam a energia do vapor d’água ou da mistura
gasosa produzida pela combustão de certos materiais combustíveis
ou a energia térmica de outras fontes, gerando um regime contínuo
de trabalho (W) mecânico.
Apesar dos diferentes tipos de máquinas térmicas, elas obedecem às
seguintes características:
Recebem calor de uma fonte quente;•
Conservam apenas parte desse• trabalho (W);
Rejeitam o calor que não foi usado para um reservatório•
chamado fonte fria;
Funcionam por ciclos.•
Ciclos termodinâmicos representam as transformações das condições
termodinâmicas de uma substância. Assim, nas máquinas térmicas o
trabalho é gerado por meio da aplicação dos ciclos adequados.
1.1. Ciclos teóricos e reais
A Termodinâmica estuda as relações entre calor, temperatura, energia
e trabalho (W) mecânico. Esses processos de conversão de energiasão
governados por leis que denem as grandezas termodinâmicas:
Lei zero• : determina a temperatura e o equilíbrio térmico entre
os corpos;
Primeira lei• : estabelece o princípio de conservação da energia
de um sistema;
20
Alta Competência
Segunda lei• : dene os limites de eciência e a direção do uxo
da energia.
O ciclo teórico, considerado como ideal, serve-nos como modelo
de estudo embora não seja alcançável na realidade, ou seja,
este ciclo não existe na prática. Nesse ciclo, podemos notar as
seguintes características:
Ausência de atrito;•
Perdas para o meio externo e;•
Equilíbrio em todos os processos.•
Por esses motivos é considerado ideal, servindo apenas de base para
a ciência explicar grande número de fenômenos ou operações.
O ciclo real  é aquele que ocorre na realidade. Ao contrário do
ciclo teórico, não é imaginário. Nesse ciclo, podemos notar que
existem perdas de energia para o meio externo, causadas por atrito.
Além disso, não há tempo suciente para o equilíbrio nos processos.
As máquinas térmicas funcionam de acordo com ciclos. A energia
adicionada em forma de calor em uma parte do ciclo é utilizada
como trabalho (W) útil em outra. Assim, a variação interna de energia
do sistema é a diferença entre o calor adicionado e o trabalho (W)
realizado. Essa é a descrição da primeira lei da termodinâmica, que é
expressa pela relação:
∆U = Q - W
Onde:
ΔU = Variação da energia interna;
Q = Calor recebido (adicionado) pelo sistema;
W = Trabalho realizado.
28
Alta Competência
As turbinas a gás têm como suas maiores qualidades a compacticidade
(relação peso x potência) e a possibilidade de utilizar vários tipos de
combustíveis, como diesel, querosene de aviação (QAV), gás natural
e óleo combustível. O fator peso-potência é o que determina sua
larga aplicação na aviação. Também essa característica, associada à
exibilidade no uso de combustíveis, determina o seu uso intensivo
em plataformas de produção de petróleo.
Como o gás da exaustão de uma turbina ainda contém uma considerável
quantidade de energia térmica (em torno de 400 ºC), freqüentemente
ele é utilizado para aquecimento ou geração de vapor.
1.2.4. Ciclo Rankine
O ciclo Rankine é basicamente uma adaptação do ciclo de Carnot.
É o mais usado em usinas termelétricas e nucleares. Tem como uido
operante a água, que passa à fase de vapor quando aquecida em
uma caldeira, gerando, dessa forma, trabalho (W). Outros líquidos
podem ser usados, mas a água é o mais comum.
Se a expansão ocorrer em uma turbina, por exemplo, esta pode ser
usada para acionar equipamentos rotativos, como geradores elétricos
e compressores. Nesse caso, o vapor que deixa a turbina condensa-
se e a água é bombeada de volta à caldeira. Outro exemplo prático
do ciclo é a locomotiva a vapor, em que a turbina é substituída por
pistões a vapor. A seguir é mostrada a visão esquemática do ciclo.
TurbinaCaldeira
       C
     o
     n
       d
     e
     n
     s
     a
       d
     o
     r
Q23
W12
Bomba
Q
41
W34
1
2
3
4
Esquema do ciclo Rankine
29
Capítulo 1. Máquinas térmicas
As turbinas a vapor têm vasta aplicação na indústria da
energia, principalmente na área de refinarias e petroquímicas.
Em alguns FPSOs (Floating Production Storage Offloading ) elas
são usadas para geração de energia elétrica e acionamento de
bombas e compressores.
1.2.5. Turbo-expansores
Os turbo-expansores  são turbinas que utilizam gases provenientes
de processos químicos que ainda contenham quantidade de energia
térmica suciente para gerar trabalho (W) mecânico quando
expandidos nestas. São largamente utilizados em renarias,
petroquímicas e unidades de produção de gasolina natural.
1.3. Sistemas auxiliares de um motor a combustão interna do
ciclo Otto
Os sistemas de um motor a combustão interna do ciclo Otto (gasolina
ou álcool) necessitam para o seu funcionamento de sistemas auxiliares
que desempenham funções diversas, como por exemplo:
Sistema de combustível;•
Sistema de ignição;•
Sistema de arrefecimento;•
Sistema de lubricação.•
1.3.1 Sistema de combustível
É o sistema responsável por introduzir o combustível no motor,
misturando-o com ar. Em um motor movido à gasolina, a alimentação
é feita através de um carburador ou através de injetores de gasolina
colocados diretamente no coletor de admissão do motor.
a) Carburação
Entendemos por carburação o processo no qual a mistura ar/ 
combustível é produzida com o objetivo de gerar uma combustão
otimizada. Cabe também à carburação suprir o motor com a vazão
30
Alta Competência
adequada de combustível para cada regime de funcionamento do
mesmo. Para a gasolina, a relação ideal está na faixa de 15 partes de
ar para uma de combustível e para o álcool 9. Valores mais baixos que
estes indicam uma mistura rica, que provoca maior consumo e mais
poluição. Misturas pobres - muito ar - geram perda de potência.
b) Sistema de combustível a carburador
A ilustração a seguir mostra os principais componentes de um
carburador típico.
Borboleta de aceleração
Agulha de ajuste
(marcha lenta)
Circuito de baixa
(marcha lenta)
Gigle principal
Bomba de aceleração
Agulha de
 entrada
Entrada de
 gasolina
Cuba
Bóia
Vent 
Emulsionador
(compensador)
Alimentador
Afogador
Difusor (venturi )
secundário
Difusor (venturi )
principal
Mistura atomazida
Componentes de um carburador típico
O combustível é recebido na cuba fornecido por uma bomba que o
movimenta a partir de um reservatório. Um sistema de bóia e agulha
mantém o nível da cuba constante. O acionamento do acelerador atua
na abertura da válvula-borboleta de controle do uxo, permitindo
um aumento da vazão de ar que passa pelo venturi . Uma depressão é
formada no centro, arrastando o combustível e formando uma mistura
atomizada que é direcionada para a admissão do motor. Na condição
de marcha lenta, onde a válvula-borboleta de aceleração está fechada,
a alimentação se faz por um circuito alternativo. Em condições de
aceleração, um uxo adicional de combustível é requerido, sendo este
fornecido por um dispositivo que força uma injeção por um circuito
independente. O afogador permite o enriquecimento da mistura,
requerido quando o motor está frio, facilitando a sua partida
3636
Alta CompetênciaAlta Competência
O teor de álcool na gasolina é objeto de LeiO teor de álcool na gasolina é objeto de Lei
Federal e de responsabilidade da Agência NacionalFederal e de responsabilidade da Agência Nacional
de Petróleo – ANP. No Brasil, com exceção do Riode Petróleo – ANP. No Brasil, com exceção do Rio
Grande do Sul, é utilizada uma mistura de 76% deGrande do Sul, é utilizada uma mistura de 76% de
gasolina e 24% de álcool etílico (etanol). É umagasolina e 24% de álcool etílico (etanol). É uma
gasolina única no mundo.gasolina única no mundo.
No Brasil, também se mistura etanol à gasolina, naNo Brasil, também se mistura etanol à gasolina, na
forma de 24% de forma de 24% de etanol anidro, a 99,6 ºGay-Lussac (GL)etanol anidro, a 99,6 ºGay-Lussac (GL)
e 0,4% de e 0,4% de água, formando uma mistura “gasohol” comágua, formando uma mistura “gasohol” com
o objetivo de aumentar a octanagem da gasolina.o objetivo de aumentar a octanagem da gasolina.
VOCÊ SABIA?VOCÊ SABIA???
1.3.3. Sistema de arrefecimento1.3.3. Sistema de arrefecimento
Menos de uma quarta parte da energia caloríca desenvolvida emMenos de uma quarta parte da energia caloríca desenvolvida em
um motor do ciclo Otto é convertida em trabalho (W) útil. O calorum motor do ciclo Otto é convertida em trabalho (W) útil. O calor
restante deve ser dissipado para que nenhum dos componentes dorestante deve ser dissipado para que nenhum dos componentes do
motor aqueça a ponto de ser danicado.motor aqueça a ponto de ser danicado.
Quando se pisa fundo no acelerador, cerca de 36% do calor sãoQuando se pisa fundo no acelerador, cerca de 36% do calor são
descartados pelo escapamento, 7% são consumidos em atritosdescartados pelo escapamento, 7% são consumidos em atritos
internos que são absorvidos pelo óleo delubricação e 33%internos que são absorvidos pelo óleo de lubricação e 33%
dissipam-se no sistema de arrefecimento, antes chamado de sistemadissipam-se no sistema de arrefecimento, antes chamado de sistema
de refrigeração. O circuito fechado de de refrigeração. O circuito fechado de arrefecimento é composto porarrefecimento é composto por
uma bomba, uma válvula termostática que controla a temperatura,uma bomba, uma válvula termostática que controla a temperatura,
mangueiras e camisas no bloco do motor para condução do líquidomangueiras e camisas no bloco do motor para condução do líquido
de arrefecimento, e um radiador que troca calor com o ar de arrefecimento, e um radiador que troca calor com o ar externo.externo.
3737
Capítulo 1. Máquinas térmicasCapítulo 1. Máquinas térmicas
Os tipos de Os tipos de sistemas de arrefecimento são:sistemas de arrefecimento são:
Sistema deSistema de
refrigeração a arrefrigeração a ar
Nesse sistema, os cilindros do motor (às vezes, também, o cárter)Nesse sistema, os cilindros do motor (às vezes, também, o cárter)
possuem aletas que aumentam a superfície de contato com o ar,possuem aletas que aumentam a superfície de contato com o ar,
permitindo uma melhor troca de calor com permitindo uma melhor troca de calor com o meio.o meio.
Sistema deSistema de
arrefecimento aarrefecimento a
águaágua
Nesse sistema, a água é utilizada como condutora de calorNesse sistema, a água é utilizada como condutora de calor
entre o motor entre o motor e o e o ar atmosférico. ar atmosférico. A refrigeração é obtida A refrigeração é obtida pelopelo
forte calor da água em contato com o exterior dos cilindros e doforte calor da água em contato com o exterior dos cilindros e do
cabeçotcabeçote. e. Com isso, Com isso, a temperatura do motor fica a temperatura do motor fica estabilestabilizada e oizada e o
seu funcionamento mais regular.seu funcionamento mais regular.
Sistema deSistema de
arrefecimentoarrefecimento
natural –natural –
TermossifãoTermossifão
Nesse sistema, não há uma bomba, a circulação de água éNesse sistema, não há uma bomba, a circulação de água é
feita naturalmente pela diferença de densidade entre a águafeita naturalmente pela diferença de densidade entre a água
fria (menos densa) do motor e a fria (menos densa) do motor e a água quente (mais densa) doágua quente (mais densa) do
radiador. Esse tipo de circulação é chamado de Termossifão.radiador. Esse tipo de circulação é chamado de Termossifão.
Sistema deSistema de
circulação forçadacirculação forçada
por bombapor bomba
Nesse sistema, há uma bomba que agiliza Nesse sistema, há uma bomba que agiliza a circulação, resultandoa circulação, resultando
em uma menor diferença de temperatura nas extremidades doem uma menor diferença de temperatura nas extremidades do
radiador e menos radiador e menos riscos de congelamento riscos de congelamento no inverno. Entretanto,no inverno. Entretanto,
quando o motor é acionado, a água fria entra imediatamente emquando o motor é acionado, a água fria entra imediatamente em
circulação e o aquecimento do motor é mais lento.circulação e o aquecimento do motor é mais lento.
1.3.4. Sistema de lubrificação1.3.4. Sistema de lubrificação
A função do óleo no motor não consiste apenas em reduzir o atritoA função do óleo no motor não consiste apenas em reduzir o atrito
e o desgaste dos componentes móveis, mas também exerce funçãoe o desgaste dos componentes móveis, mas também exerce função
de selagem (atua nos anéis do pistão selando os gases da câmara dede selagem (atua nos anéis do pistão selando os gases da câmara de
combustão), de dissipar o calor, de diminuir a corrosão e absorvercombustão), de dissipar o calor, de diminuir a corrosão e absorver
alguns dos resíduos nocivos da alguns dos resíduos nocivos da combustão.combustão.
O óleo encontra-se no cárter, na parte inferior do motor, e é enviadoO óleo encontra-se no cárter, na parte inferior do motor, e é enviado
por uma bomba para os apoios principais através de um ltro.por uma bomba para os apoios principais através de um ltro.
O bloco do motor dispõe de O bloco do motor dispõe de uma série de ranhuras que conduzem ouma série de ranhuras que conduzem o
óleo para os mancais, cilindros, conjunto de válvulas de admissão eóleo para os mancais, cilindros, conjunto de válvulas de admissão e
descarga, entre outros. O resfriamento do óleo é normalmente feitodescarga, entre outros. O resfriamento do óleo é normalmente feito
no cárter por troca com ambiente no cárter por troca com ambiente externo, sendo que em motores deexterno, sendo que em motores de
alta performance é utilizado um alta performance é utilizado um radiador especíco.radiador especíco.
3838
Alta CompetênciaAlta Competência
a) Lubrificantesa) Lubrificantes
Os óleos lubricantes para motores possuem, entre outras, asOs óleos lubricantes para motores possuem, entre outras, as
seguintes propriedades:seguintes propriedades:
ViscosidadeViscosidade: caracteriza as particularidades de escoamento do: caracteriza as particularidades de escoamento do
óleo. Ela é modicada com a temperatura; nesse sentido, quantoóleo. Ela é modicada com a temperatura; nesse sentido, quanto
mais quente está o óleo, menor a viscosidade. A viscosidade aindamais quente está o óleo, menor a viscosidade. A viscosidade ainda
deve ser suciente para assegurar um atrito líquideve ser suciente para assegurar um atrito líquido a temperaturasdo a temperaturas
de funcionamento das peças do motor entre 353 °K e 423 °K (80 ade funcionamento das peças do motor entre 353 °K e 423 °K (80 a
150 °C).150 °C).
Ponto de combustãoPonto de combustão: a temperatura na qual o óleo emite vapores: a temperatura na qual o óleo emite vapores
suscetíveis de serem inamados. O ponto de combustão deve sersuscetíveis de serem inamados. O ponto de combustão deve ser
o mais elevado possível, evitando fugas por vaporização quandoo mais elevado possível, evitando fugas por vaporização quando
em contato com as partes inferiores do pistão do motor quente.em contato com as partes inferiores do pistão do motor quente.
A temperatura de combustão é geralmente superior a 493 °KA temperatura de combustão é geralmente superior a 493 °K
(220 °C) para os óleos nos, e para os óleos espessos, ela ultrapassa(220 °C) para os óleos nos, e para os óleos espessos, ela ultrapassa
253 °K (250 °C).253 °K (250 °C).
Ponto de congelamentoPonto de congelamento: o óleo, a uma determinada temperatura,: o óleo, a uma determinada temperatura,
não escorre mais de uma proveta quando esta é inclinada. O pontonão escorre mais de uma proveta quando esta é inclinada. O ponto
de congelamento deve ser o mais baixo possível, facilitando, assim,de congelamento deve ser o mais baixo possível, facilitando, assim,
que o motor entre em movimento após um tempo prolongado sobque o motor entre em movimento após um tempo prolongado sob
temperaturas muito baixas.temperaturas muito baixas.
Os lubricantes devem possuir também características detergentes,Os lubricantes devem possuir também características detergentes,
que contribuem para manter a limpeza interna do motor, anti-que contribuem para manter a limpeza interna do motor, anti-
corrosivos e contra formação de borras corrosivos e contra formação de borras e depósitos nas partes internase depósitos nas partes internas
nos motores.nos motores.
3939
Capítulo 1. Máquinas térmicasCapítulo 1. Máquinas térmicas
Os tipos de sistemas de lubricação são:Os tipos de sistemas de lubricação são:
Lubrificação porLubrificação por
salpicosalpico
Nesse sistema, as cubas colocadas perto da Nesse sistema, as cubas colocadas perto da passagem de cadapassagem de cada
biela são alimentadas por biela são alimentadas por uma bomba de óleo. As bielas possuemuma bomba de óleo. As bielas possuem
uma colher (pescador) que apanha o óleo que passa uma colher (pescador) que apanha o óleo que passa pela cuba; porpela cuba; por
inércia, o óleo penetra em seguida na biela e lubrifica o inércia, o óleo penetra em seguida na bielae lubrifica o moentemoente..
Lubrificação porLubrificação por
pressãopressão
Nesse sistema, o óleo chega aos mancais sob pressão, sendoNesse sistema, o óleo chega aos mancais sob pressão, sendo
canalizado até aos moentes para lubrificar as bielas. Tanto oscanalizado até aos moentes para lubrificar as bielas. Tanto os
mancais quanto as bielas mancais quanto as bielas não possuem ranhuras de lubrificação,não possuem ranhuras de lubrificação,
com exceção de algumas câmaras de óleo curtas que nãocom exceção de algumas câmaras de óleo curtas que não
desembocam no exterior.desembocam no exterior.
Lubrificação porLubrificação por
projeçãoprojeção
Nesse sistema, a lubrificação ocorre sob pressão de todos osNesse sistema, a lubrificação ocorre sob pressão de todos os
mancais e a lubrificação das bielas por mancais e a lubrificação das bielas por um jato de óleo, queum jato de óleo, que
intensifica a penetração do mesmo no interior da biela.intensifica a penetração do mesmo no interior da biela.
Lubrificação porLubrificação por
misturamistura
Nesse sentido, o óleo é misturado com o Nesse sentido, o óleo é misturado com o combustível penetrandocombustível penetrando
no motor, proporcionalmente ao consumo do mesmo.no motor, proporcionalmente ao consumo do mesmo.
Lubrificação porLubrificação por
cárter secocárter seco
Nesse sistema, o óleo fica em um reservatório independente,Nesse sistema, o óleo fica em um reservatório independente,
sendo introduzido sob pressão nos sendo introduzido sob pressão nos elementos a lubrificarelementos a lubrificar. O óleo. O óleo
que tende a se acumular no que tende a se acumular no fundo do cárter é aspirado por umafundo do cárter é aspirado por uma
segunda bomba, chamada bomba de retorno, que o remete aosegunda bomba, chamada bomba de retorno, que o remete ao
reservatório.reservatório.
40
Alta Competência
1) Qual é a função de um sistema de ignição?
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
2) Qual a diferença entre ciclo teórico e ciclo real?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
3) Complete:
a) O ciclo _______________ caracteriza um motor térmico ideal em
que a perda de calor para o exterior é mínima e, portanto, apresenta
o máximo rendimento entre os ciclos.
b) O ciclo _____________ representa o funcionamento dos motores
de combustão interna cuja principal aplicação é a propulsão dos
automóveis.
c) O ciclo ______________ aplica-se aos motores lentos estudados
para a propulsão dos barcos.
d) O ciclo _______________ usa a água, que passa à fase vapor quando
aquecida em uma caldeira e se expande para gerar trabalho.
e) O ciclo _______________ utiliza um gás contendo energia térmica
que se expande em uma turbina, gerando trabalho.
1.4. Exercícios
41
Capítulo 1. Máquinas térmicas
4) Qual a diferença entre sistema de carburação e injeção?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
5) Relacione as características apresentadas na primeira coluna com
os tipos de sistemas de arrefecimento e lubricação listados na
segunda coluna:
( 1 ) O óleo ca em um reservatório in-
dependente, sendo introduzido sob
pressão nos elementos a lubricar.
( ) Sistema de
lubricação
por projeção.
( 2 ) O óleo é misturado com o combustí-
vel, penetrando no motor proporcio-
nalmente ao consumo do mesmo.
( ) Sistema de
lubricação
por salpico.
( 3 ) O óleo chega aos mancais sob pres-
são, sendo canalizado até aos mo-
entes para lubricar as bielas.
( ) Sistema de
lubricação
por mistura.
( 4 ) A lubricação ocorre sob pressão
de todos os mancais e a lubrica-
ção das bielas por um jato de óleo.
( ) Sistema de
lubricação
por cárter
seco.
( 5 ) As cubas colocadas perto da passa-
gem de cada biela são alimentadas
por uma bomba de óleo.
( ) Sistema de
lubricação
por pressão.
42
Alta Competência
6) Marque a alternativa correta.
a) Neste sistema, a água é utilizada como condutor de calor entre
o motor e o ar atmosférico.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( ) Sistema de arrefecimento a água.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
b) Neste sistema, os cilindros do motor (às vezes, também, o cárter)
possuem aletas que aumentam a superfície de contato com o ar.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( ) Sistema de arrefecimento a água.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
c) Neste sistema, há uma bomba que agiliza a circulação, resultan-
do em uma menor diferença de temperatura nas extremidades do
radiador e menos riscos de congelamento no inverno.
( ) Sistema de arrefecimento natural – Termossifão.
( ) Sistema de arrefecimento a água.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
d) Neste sistema, não há uma bomba, a circulação de água é feita
naturalmente pela diferença de densidade entre a água fria do
motor e a água quente do radiador.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( ) Sistema de arrefecimento natural – Termossifão.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
Capítulo 2. Refrigeração
59
2.5. Gases refrigerantes
As substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao passarem
do estado líquido para o gasoso são chamadas de gases refrigerantes.
Para que haja essa absorção, é necessária a presença de uma fonte
extra que efetue a troca de calor (água ou ar). A absorção ocorre
 justamente com a mudança de fase do uido.
Observe, na tabela a seguir, alguns exemplos de gases refrigerantes
e sua aplicação.
Refrigerante
Família
Química
ODP GWP Lubrificante Aplicação
R-11 CFC 1,0 1,0 -
Limpeza
(solvente)
R-141b HCFC 0,11 0,13 -
Limpeza
(solvente)
R-12 CFC 1,0 3,06 OM
Frigorífico / Ar
condicionado
R-134a HFC 0 0,30 POE
Novos
equipamentos
/ Retrofit
R-401A (MP
39)
HCFC - - AB, POE Retrofit
R-409A (FX
56)
HCFC 0,05 0,31 OM, AB, POE Retrofit
R-22 HCFC 0,055 0,37 OM
Ar
condicionado /
Frigorífico
R-407C HFC 0 - POE
Ar
condicionado
R-413A HFC 0 - OM, AB, POE Retrofit
R-417A HFC 0 - OM, AB, POE Retrofit
Exemplos de gases refrigerantes e sua aplicação
2.6. Condensadores
Tanto o condensador quanto o evaporador são trocadores de calor
que podem ser tanto do tipo colméia quanto casco tubo. Em sistemas
domésticos, como geladeiras e aparelhos de ar condicionado, as trocas
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Alta Competência
de calor são entre o gás refrigerante e o ar externo no condensador
e entre o gás refrigerante e o ar do meio refrigerado no evaporador,
normalmente do tipo colméia - radiadores.
Nos sistemas industriais, como em plataformas, é comum o uso da
troca gás refrigerante - água em condensadores e evaporadores
tipo casco tubos, em sistemas de ar condicionado que utilizam a
água gelada como uido secundário, os chamados chillers. Assim, a
água gelada é conduzida por tubulações isoladas aos ambientes, onde
alimenta um conjunto radiador - ventilador (fan-coil ) que resfria o ar.
Condensador
O condensador tem por nalidade esfriar e condensar o vapor
superaquecido, proveniente da compressão, nas unidades de
refrigeração mecânica. Esta operação é feita transferindo-se o
calor do uido aquecido para o meio (fonte quente), usando-se,
para isto, água, ar ou mesmo ar e água em contato. A transmissão
de calor num condensador verica-se em três fases distintas: o
dessuperaquecimento, a condensação e o sub-resfriamento.
O refrigerante sob pressão e superaquecido entra no condensador
onde, trocando calor com a água, ar ou água salgada, muda do estado
de vapor superaquecido para líquido saturado ou sub-resfriado. No
caso de condensadores a água doce ou salgada, eles são do tipo casco
tubo. O vapor superaquecido circula atravésdo casco, enquanto a
água, através dos tubos.
Capítulo 2. Refrigeração
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Condensador casco e tubo
O condensador evaporativo constitui-se em uma combinação de uma
serpentina condensadora com uma torre de arrefecimento de água
com ar forçado, isto é, um dispositivo onde um uido frigorígeno é
condensado e, ao mesmo tempo, a água usada para a sua condensação
é esfriada.
Um condensador evaporativo é constituído de um circuito de água
com borrifadores e bomba, um circuito de ar com eliminadores
de gotas e ventilador, e uma serpentina condensadora para o
fluido frigorígeno.
Condensador casco e tubo
2.7. Evaporadores
A troca térmica entre o refrigerante e o meio a ser resfriado, seja ele o
ar ambiente (expansão direta) ou água, salmoura (expansão indireta)
é feita por meio do evaporador. Uma mistura formada de líquido
+ vapor circula dentro do evaporador. O refrigerante responsável
pela absorção de calor do meio a ser climatizado, vaporiza-se até se
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Alta Competência
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d) É a temperatura à qual o óleo emite vapores suscetíveis de se-
rem inamados:
_____________________________________________________________.
e) É quando o óleo, a uma determinada temperatura, não escorre
mais de uma proveta quando esta é inclinada:
_____________________________________________________________.
5) Qual é a função do condensador e do evaporador?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
6) Relacione as normas apresentadas na primeira coluna com os seus
respectivos objetivos, listados na segunda coluna:
( 1 ) R e s o l u ç ã o
ANVISA – RE
Nº 176, de 24
de outubro
de 2000
( ) Estabelece procedimentos e
diretrizes mínimas para execução
dos serviços de higienização
corretiva de sistemas, de tratamento
e distribuição de ar contaminado
microbiologicamente.
( 2 ) NBR 14.679,
de abril de
2001
( ) Estabelece o cumprimento de pa-
drões adequados de manutenção,
limpeza, operação e controle de
modo a garantir a qualidade do ar
para todos os sistemas de climatiza-
ção de ar e da implantação formal
do Plano de Manutenção, Operação
e Controle (PMOC).
( 3 ) Portaria Nº
3.523, de 28
de agosto de
1998
( ) Estabelecer critérios que informem
a população sobre a qualidade
do ar interior em ambientes
climatizados artificialmente de
uso público e coletivo.
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7) Para cada componente dos sistemas de climatização, indique a pe-
riodicidade de tarefas, segundo o Plano de Manutenção, Operação e
Controle (PMOC).
Componente Periodicidade
Tomada de ar externo
Unidades ltrantes
Bandejas de condensado
Serpentina de aquecimento
Serpentina de resfriamento
Umidicador
Ventilador
Plenum de mistura/casa de
máquinas
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Alta Competência
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária.
CFC - Clorouorcarbono.
Chiller  - sistema de climatização de expansão indireta.
Dessuperaquecimento - redução da temperatura do vapor superaquecido para um
valor aceitável.
Fluido frigorígeno - tipo de uido utilizado para promover a transferência de calor
em um sistema de refrigeração que, em temperaturas e pressões mais altas, rejeita
o calor e o recebe, quando temperatura e pressão estão baixas.
Fluido operante - em uma máquina térmica, tem o papel de receber o calor e liberar
o trabalho. Várias substâncias podem ser usadas como uido operante, mas os mais
usados nos equipamentos industriais são a água, o ar e os hidrocarbonetos.
NBR - Norma Brasileira.
PMOC - Plano de Manutenção, Operação e Controle.
RE - sigla que antecede a uma resolução. Exemplo: “RE Nº 9”.
Self-contained  - sistema de climatização de expansão direta.
Trabalho (W) - para ns da termodinâmica, trabalho é a energia que passa de um
corpo para o outro devido à ação de uma força.
2.10. Glossário
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