MICROAULA - CICLO DIESEL

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO
CENTRO DE ENSINO DE CIENCIAS EXATAS E NATURAIS
CURSO: LICENCIATURA EM CIENCIAS BIOLOGICAS
BRENDA ALINE BARROS MATOS – 1317111
TAMIRIS ROSA SERRA – 1317102
CICLO DIESEL
SÃO LUIS
2013
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO
CENTRO DE ENSINO DE CIENCIAS EXATAS E NATURAIS
CURSO: LICENCIATURA EM CIENCIAS BIOLOGICAS
BRENDA ALINE BARROS MATOS – 1317111
TAMIRIS ROSA SERRA – 1317102
CICLO DIESEL
Trabalho apresentado à disciplina Física Geral para obtenção parcial de nota, no curso de Licenciatura em Ciências Biológicas.
Orientador: Aldo Silva
SÃO LUIS
2013
SUMARIO
META...............................................................................................................05
OBJETIVO GERAL..........................................................................................06
INTRODUÇÃO.................................................................................................07
CICLO DIESEL................................................................................................08
ATIVIDADE......................................................................................................10
RESUMO.........................................................................................................11
CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................12
REFERENCIAS................................................................................................13
CICLO DIESEL
META
Explicar e tornar mais compreensível o funcionamento de um motor movido à óleo diesel.
OBJETIVO GERAL
Salientar de maneira explicita as diferenças entre os motores movidos à diesel dos motores movidos à gasolina, especialmente quando em combustão, bem como mostrar o porquê de seu valor ser inferior ao valor da gasolina.
INTRODUÇÃO
Os ciclos termodinâmicos são processos que um sistema realiza a fim de se obter trabalho do sistema ou de se realizar trabalho sobre o sistema. Cada tipo de motor, por exemplo, tem um processo diferenciado para que se obtenha trabalho do sistema. Assim o ciclo que rege o funcionamento do motor a diesel é diferente do ciclo que rege o motor a gasolina ou álcool. Estes dois ainda são diferentes do ciclo a vapor e estão longe de ser um ciclo ideal.
Rudolf Diesel patenteou um motor à combustão de elevada eficiência, demonstrando em 1900, um motor movido a óleo de amendoim, cuja tecnologia leva seu nome até hoje. Ao lado encontra-se uma cópia do documento que garantiu a patente a Rudolf Diesel. Atualmente está se estudando formas de reaproveitamento do óleo de cozinha na utilização como óleo combustível para motores movidos a Diesel. O óleo de cozinha auxilia a diminuir a emissão de poluentes em motores diesel, além de melhorar o desempenho dos lubrificantes internos do motor. A descoberta é resultado das pesquisas feitas por engenheiros da Penn State University (Estados Unidos). Os pesquisadores produziram versões especialmente tratadas de óleos comestíveis, como óleos de soja, canola e girassol.
CICLO DIESEL
O ciclo de diesel é essencialmente caracterizado pela combustão ser causada pela compressão da mistura ar + combustível. O ar é admitido pela câmara no primeiro ciclo entrando na câmara. No segundo ciclo, o pistão faz a compressão dessa massa de ar e a término da compressão, injeta-se combustível sob pressão no interior da câmara. Dada as altas temperatura e pressão no interior da câmara, a mistura sofre a explosão ao final do ciclo. A expansão do gás originário dessa explosão expande-se originando o terceiro ciclo. Finalmente o gás de resíduos da combustão é liberado pelas válvulas, quando então, reinicia-se o processo. De uma forma geral o estado inicial do ciclo de diesel é aquele que promove uma compressão adiabática e leva a máquina ao próximo estado. Neste estado ocorre uma transformação isobárica onde a máquina recebe calor. Durante a mudança deste para o próximo estado, ocorre uma expansão adiabática. Finalmente, ocorre uma transformação isocórica onde a máquina perde calor e a partir daí, reinicia-se o ciclo.    É importante salientar a diferença dos motores diesel para gasolina sob o aspecto da combustão: nos motores a gasolina há um dispositivo faiscador (vela) que não há na maioria dos sistemas diesel. Outro dado é o de que no motor a gasolina o combustível entra na câmara durante a admissão do ar, o que provoca perdas na taxa de compressão do motor. Já no sistema diesel, somente o ar é aspirado na admissão e o combustível é injetado quando o motor atinge máxima compressão do ar ocasionando assim a explosão da mistura.
O Diesel apresenta outras características importantes em relação a gasolina, uma delas é a o tempo de evaporação. Pelo fato desse combustível ter maior viscosidade que a gasolina ele apresenta um maior tempo de evaporação, já que é necessária mais energia térmica para romper a ligação das moléculas. Outra característica interessante é a de que o diesel tem cadeias de carbono mais longas do que a gasolina, enquanto o diesel tem moléculas tipo C14H30, a gasolina possui C9H20. Esse é um dos fatores que contribui para o preço do óleo diesel ser mais barato de se produzir, já que ele necessita menor refino do petróleo que a gasolina. Finalmente a densidade energética do diesel é maior. Para cada 3,785 litros de diesel pode-se obter 155 milhões de joules, enquanto para a mesma quantidade de gasolina a taxa energética cai para 132 milhões de joules. Esses dados refletem no aproveitamento do combustível durante o consumo: os motores a diesel tendem a ser mais econômicos que os motores a gasolina quando empregados no mesmo veículo.
ATIVIDADES
Justifique o porquê do valor do óleo diesel ser inferior ao da gasolina.
Explique o ciclo diesel, esquematizando-o.
Diferencie o funcionamento do motor à diesel e do motor à gasolina.
Qual a aplicabilidade do ciclo diesel? E em que aspectos torna-se mais econômico?
Num motor Diesel ideal, as taxas de compressão e combustão são, respectivamente, 18 e 2. No início do processo de compressão o fluido operante encontra-se a 1 atm, 12°C. Determine o rendimento térmico do motor. Sabendo que o motor tem uma potência mecânica de 50 cavalos, calcule a quantidade de calor rejeitada com os gases de escape em cada minuto.
RESUMO
Motores Diesel são máquinas térmicas de combustão interna alternativas, isto é, possuem válvulas que abrem ou fecham, alterando as condições ao longo do ciclo. Exemplos são os motores de ônibus e caminhões, motores para propulsão marítima, e motores de grupos-geradores de emergência. O motor de ciclo Diesel é composto por cilindros, dentro de cada qual movimenta-se um pistão. A combustão ocorre dentro da câmara formada pelo conjunto cilindro-pistão. O pistão desloca-se dentro do cilindro, variando o volume interno da câmara, desde o Ponto Morto Inferior (PMI) - quando o volume interno da câmara atinge seu valor máximo – até o Ponto Morto Superior (PMS) - quando o volume interno da câmara atinge seu valor mínimo. Cada cilindro é dotado de uma válvula de admissão, por onde entra o ar necessário à combustão; uma válvula de exaustão (ou escape), por onde saem os gases resultantes da queima; e um bico injetor, por onde entra o combustível (óleo diesel), injetado sob pressão, e pulverizado devido ao formato do bico. A principal característica que diferencia o motor Diesel de outros, é a injeção do combustível, sob pressão, no ponto morto superior. Para obter a pressão necessária para forçar a entrada de combustível na câmara, o motor Diesel é equipado com uma bomba injetora, que pressuriza o combustível num valor superior à pressão da câmara, e o distribui no tempo certo para cada bico injetor. Devido à alta pressão e temperatura da câmara, pela compressão do ar admitido no primeiro tempo, o combustível queima a medidaque penetra na câmara. A expansão dos gases resultantes da queima movimenta o cilindro em direção ao ponto morto inferior, obtendo-se uma expansão a pressão constante (isobárica), mantida pela pressão na linha da bomba injetora.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este assunto pode ser aplicado às aulas de Física II, na qual se estuda Termodinâmica, dentro qual se aplica o estudo do funcionamento de motores à combustão.
O Ciclo Diesel mostra-se interessante também quanto ao estudo dos custos gerados e obtidos com a sua utilização.
REFERENCIAS
http://quartoslivres.com/uploads/Sebenta_Pratica_1011.pdf. Acesso em 02 de julho de 2013.
GASPAR, A. Física. São Paulo, v.2, Ática, 2002. <Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclos_termodinamicos.htm. Acesso em 02 de julho de 2013.>
http://www.scribd.com/doc/24394678/Motor-de-Ciclo-Diesel. Acesso em 02 de julho de 2013.