desenvolvimento e evolução das maquinas termicas pronto 1

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE UNIÃO DA VITÓRIA - UNIUV
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
LUIZ FELIPE MONTIPÓ
UNIÃO DA VITÓRIA – PR 
2015
LUIZ FELIPE MONTIPÓ
DESENVOLVIMENTO E EVOLUÇÃO DAS MÁQUINAS TÉRMICAS 
Trabalho apresentado como requisito parcial para 
avaliação da disciplina de Termodinâmica do curso de Engenharia Civil pelo Centro 
Universitário de União da Vitória - UNIUV
Prof. Flavia Letícia Moissa 
UNIÃO DA VITÓRIA – PR
2015
1 INTRODUÇÃO
O presente trabalho tem como objetivo principal mostrar o desenvolvimento e evolução das máquinas térmicas, seus mecanismos e adaptações que ocorreram desde a sua criação.
Esclarecer processos e transformações que ocorrem em vários ciclos de conversões da matéria. Modelos distintos das maquinas, suas aplicações e funções. Exemplificação no uso destas no cotidiano e como ocorrem os mesmos. 
Citação do ciclo termodinâmico e de varias teorias que evoluíram junto ao desenvolvimento dos motores, onde ocorrem e por quais motivos de maneiras diversificadas. 
	 
2 MAQUINAS TÉRMICAS 	
Maquinas térmicas são mecanismos capazes de converter calor em trabalho, enquanto operam em um ciclo. A primeira maquina térmica que se tem registro foi maquina de Heron, que a principio tinha um único objetivo, divertir as pessoas com a rotação que o mesmo fazia; se tratava de um recipiente fechado, exceto por duas saídas posicionadas de tal forma que permitam a saída do vapor do líquido, quando este está em ebulição. A pressão do vapor gera uma força no braço do recipiente, fazendo com que este rotacione. O primeiro dispositivo com utilidade pratica foi criado por Thomas Savery, com o intuito de retirar água das minas de carvão, sua construção tentava resolver o problema da época, porém sua maquina não possuía tanta eficiência para tal bombeamento. Posteriormente o inglês Thomas Newcomen aperfeiçoa os trabalhos de Savery e a maquina passa também a ser utilizada para elevar cargas. 
	 No entanto, as máquinas obtiveram destaque de fato apenas no século 18, com James Watt, pois estas primeiras tinham rendimentos muito baixos, ou seja, consumiam grandes quantidades de combustível e realizavam pequenos trabalhos.  Watt apresentou um modelo de máquina que substituiu as máquinas que até então existiam, com maior eficácia e rendimento, estas funcionavam da seguinte maneira: o vapor formado na caldeira à alta pressão penetra no cilindro através de uma válvula A que está aberta (neste momento uma outra válvula B está fechada). O pistão é então empurrado pelo vapor colocando em rotação uma roda a ele acompanhada. Quando o pistão se aproxima da extremidade do cilindro, a válvula A é fechada e a B é aberta, permitindo o escapamento do vapor para o condensador, o qual é continuamente resfriado por um jato de água fria. Assim o vapor se condensa, ocasionando uma queda de pressão no interior do cilindro, fazendo com que o pistão retorne à posição inicial. A válvula B é então fechada, enquanto a A é aberta, permitindo nova admissão de vapor no cilindro, repetindo-se o ciclo. Desta maneira, a rota acoplada no pistão se manterá continuamente em rotação. Esta técnica 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. Assim, elas passaram a ser utilizadas na indústria e em larga escala, o que foi de enorme contribuição para a Revolução Industrial.
2.1 LOCOMOTIVA A VAPOR 
Richaard Trevithick, criador da primeira locomotiva a vapor, utilizou as descobertas sobre e criações provenientes das maquinas térmicas e criou a primeira locomotiva que tinha o seguinte principio de funcionamento: em um recipiente a combustão proveniente  da combinação do  carbono e hidrogênio contidos no carvão , com o oxigênio do ar, produz calor e então a transformação da energia química em energia térmica. A água à temperatura elevada entra em ebulição e se transforma em vapor; o vapor formado aumenta de volume e não podendo dilatar-se livremente, adquire força expansiva e faz saltar o pistão. Assim a força expansiva do vapor, que é uma energia térmica, transforma-se em energia mecânica e foi empregada nas maquinas a vapor como força motriz. Estas eram constituídas basicamente por uma caldeira, onde produz o vapor de água; caixa de fogo, cujo em seu interior aloja-se a fornalha; corpo cilíndrico, contendo tubos que são destinados superfície de aquecimento onde se da a vaporização completa da água; caixa de fumaça, local onde os gases da fornalha se encontram com o vapor dos cilindros e saem pela chaminé. 
	Richard Trevithick em seu primeiro percurso com a locomotiva conseguiu puxar cinco vagões com dez toneladas de carga e setenta passageiros à velocidade de 8 km por hora usando para o efeito trilhos fabricados em ferro-fundido.
 Com o passar do tempo as locomotivas foram aperfeiçoadas e seus motores a vapor, de combustão externa (combustível é queimado fora do motor para produzir vapor, e este gera movimento dentro do motor) , foram substituídos por motor diesel de combustão interna (processo que ocorre no interior de compartimentos denominados câmaras de combustão) e o número de vagões aumentou, passaram então, a serem chamadas de "trem".
2.2 REFRIGERADOR	
	É uma máquina térmica que opera em ciclos semelhantes aos motores de combustão interna. Seu ciclo começa do compressor (tem a função de aumentar a pressão o suficiente para que liquefaça em temperaturas próximas da temperatura ambiente) que é acionado por um motor elétrico. Quando o êmbolo do cilindro desce, a válvula de admissão se abre permitindo a passagem do gás refrigerante no cilindro. No compressor, o ressalto em rotação faz virar o anel descentralizado contra a parede do cilindro e a barreira faz pressão contra o anel o que garante a pressão do gás que é aquecido à temperatura superior a do ambiente. Quando o êmbolo torna a subir, a válvula de admissão se fecha e a de escape se abre, forçando o gás, a alta pressão, a passar para o condensador (serpentina), onde é comprimido e se liquefaz, trocando calor com o meio externo e, assim, o gás diminui de temperatura. Após liquefeito, o gás passa para a válvula de expansão onde sofre descompressão e se expande, chegando ao congelador e daí volta ao compressor e o ciclo recomeça. 
2.3 CICLOS TERMODINÂMICOS 
	Os ciclos termodinâmicos são à base do funcionamento de motores de calor, estes podem ser divididos de acordo com o tipo de motor de calor que eles desejam modelar. É de grande relevância a evolução e a adequação entre um processo de cada ciclo até outro, são variáveis que surgiram juntas e sofreram adequações com o passar do tempo. 
	O ciclo de Carnot, proposto pelo engenheiro francês Nicolas Léonard Sadi Carnot, é considerado um ciclo termodinâmico ideal, porem ele não saiu da teoria. Carnot propôs uma maquina que seu rendimento corresponde ao máximo que uma máquina térmica pode atingir (próximo de 100%), operando entre determinadas temperaturas de fonte quente e fonte fria. Sua teoria utilizada apenas como um comparativo, que mostra se uma máquina térmica tem ou não um bom rendimento.
	O ciclo de Otto, criado por Nikolaus August Otto, idealiza o funcionamento de motores de combustão interna, que operam grande parte dos veículos automotores movidos a álcool, gasolina ou gás natural, os primeiros modelos eram movidos a gás e somente depois de alguns anos foram aperfeiçoados aos modelos de gasolina com admissão de ar. Neste caso o calor captado pelo ciclo é proveniente de uma reação de combustão, que acontece no interior do motor. Dentre os elementos que compõe o motor, destacam-se ao funcionamento as válvulas (que controlam a entrada e saída de ar ou produto da explosão), a vela que emite a faísca que dá início à explosão e no interior do motor o virabrequim que controla várias funções do motor como o acionamento das válvulas, a sincronia dos pistões e a transmissãode energia mecânica para a caixa de câmbio.
	O ciclo Rankine representa de forma idealizada do funcionamento das máquinas a vapor, ou seja, de um motor que opera através da transformação de energia térmica em energia mecânica. Tal processo baseia-se no fato de que um gás se contrai ao condensar e se expande quando evapora, de forma a realizar trabalho mecânico. Sendo assim, neste ciclo existe uma transição de fases: condensação e evaporação.
	O ciclo de Diesel representa outra forma de combustão interna, onde a principal característica é combustão ser provocada pela compressão da mistura de combustível com o ar (sem faísca). Isso ocorre porque nesse tipo de motor não existe a vela (o dispositivo que causa a faísca), ao contrário dos motores movidos a gasolina, por exemplo.
	O ciclo de Stirling idealiza o funcionamento de um motor de combustão externa, ganha dos demais na simplicidade, pois consiste apenas de duas câmaras que proporcionam temperaturas diferentes para o resfriamento alternado de um determinado gás. Esse resfriamento alternado provoca uma expansão e contração cíclicas que movimentam os êmbolos ligados a um eixo comum. É o que mais se parece com o ciclo de Carnot. As máquinas térmicas que operam com base no ciclo de Stirling apresentam um rendimento maior do que aquelas operadas com base no ciclo de Otto ou de Diesel.
	
	
3 CONCLUSÃO 
A evolução das máquinas térmicas foi fundamental para o desenvolvimento tecnológico a começar pela Revolução Industrial, os meios de transporte, eletrodomésticos e a produção de energia. Verificou-se também que ao passar do tempo a indústria automotiva sofreu diversos avanços, possibilitando qualidade, eficiência e menor consumo, e que a cada dia novos motores e máquinas estão sendo inventados e criados gerando benefícios ao ser humano, porém todos partem de um ponto em comum, o processo termodinâmico utilizado. 
4 REFERÊNCIAS 
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/maquinas_termicas.htm
https://gptsunami2m2.wordpress.com/maquinas-termicas-e-a-revolucao-industrial/
http://www.brasilescola.com/fisica/historia-das-maquinas-termicas.htm
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclos_termodinamicos.htm 
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclo_diesel.htm 
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclo_stirling.htm