aps carro ar comprimido

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE UNIP
ENGENHARIA MECÂNICA 
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
(CARRO COM PROPULSÃO A AR COMPRIMIDO)
JUNDIAÍ
MAIO/2017
CARRO MOVIDO A AR COMPRIMIDO
Trabalho de APS do Aluno Richard jesus de oliveira RA: C48EDD9 turma EM5P44do 3º ano (quinto semestre) de engenharia da Universidade Unip, orientado pela professor William Monte verde
JUNDIAÍ
MAIO/2017
SUMÁRIO 
Introdução...............................................................................................4
Objetivo...................................................................................................5
Pesquisa sobre o que é propulsão a jato................................................6
Estudo para desenvolvimento do motor a jato........................................7
Motor turbojato........................................................................................7
Cálculos utilizados para desenvolvimento do protótipo..........................9
Croqui do chassi do carrinho..................................................................10
Conclusão...............................................................................................11
Bibliografia..............................................................................................12
INTRODUÇÃO 
Até hoje não se sabe ao certo quem descobriu primeiro os princípios da propulsão a jato. Os historiadores afirmam que Heron, sábio matemático egípcio inventou um aparelho chamado copilia, constituído por uma esfera rotativa, movida por vapor d’ água, saindo através de bocais presos a referida esfera. A água era colocada numa bacia e depois de vaporizada, passava para a esfera, escapando pelos bocais fazia a esfera girar. Propulsão é o processo de alterar o estado de movimento ou de repouso de um corpo em relação a um dado sistema de referência. Este processo pode ser realizado por vários meios, usando-se fontes de energia diversas, por exemplo, a energia das ligações químicas moleculares, a energia elétrica armazenada em baterias ou proveniente de painéis solares, a energia nuclear de reações de fissão nuclear e a energia do decaimento de radioisótopos. Um corpo pode ser acelerado através de fontes de energia internas, isto é, transportadas junto com ele, como é o caso de combustíveis armazenados em tanques, ou por fontes externas, como é o caso da pressão de radiação solar. Os meios de propulsão são utilizados para mover aviões, veículos espaciais, automóveis, trens, navios, submarinos, etc. O princípio da propulsão baseia-se na terceira lei de Newton, a lei da ação e reação, que diz que “a toda ação corresponde uma reação, com a mesma intensidade, mesma direção e sentidos contrários”.
OBJETIVO
Projetar (em 2017/1) e construir (em 2017/2) um carro que seja tracionado com mecanismo de propulsão a ar comprimido. O carro deverá mover-se por uma pista em linha reta com cronometragem de tempo. Com os parâmetros de projeto largura de 100 (mm) a 400 (mm) altura de 50 (mm) a 400 (mm) comprimento de 100 (mm) a 400 (mm) e Pressão máxima utilizada no reservatório Pressão = 7 ata “Atmosfera absoluta”.
PESQUISA SOBRE O QUE É PROPULSÃO A JATO.
Devido a corrida armamentista na segunda guerra mundial, houve uma busca desenfreada pelo melhor sistema de propulsão a jato, já que os motores a foguete eram ineficientes para serem usados na aviação. Em seu lugar, por volta dos anos da década de 1930, o motor a combustão interna em suas diversas formas (rotativos, radiais, ar-refrigerados e refrigerados a água em linha) eram os únicos tipos de motores viáveis para o desenvolvimento de aviões. Esses motores eram aceitáveis em vista das baixas necessidades de performance então exigidas, dado o menor desenvolvimento dos meios técnicos. 
Entretanto, os engenheiros estavam já a prever, conceitualmente, que o motor a pistão era auto-limitado em termos de performance; o limite era e é dado essencialmente pela eficiência da hélice. Isto se dá quando as lâminas da hélice aproximam-se da velocidade do som. Se a performance do motor, assim como a do avião, aumentasse sempre, mesmo com essa barreira, ainda assim haveria a necessidade de se melhorar radicalmente o desenho do motor a pistão ou um tipo completamente novo de motor teria que ser desenvolvido.
Termojato Amarelo: motor, Verde: compressor, Laranja: câmara de combustão, Vermelho: duto de saída 
Esta é a motivação que está por trás do desenvolvimento da turbina a gás, comumente chamada apenas por “motor a jato”, a qual poderia ser quase tão revolucionária para a aviação quanto o primeiro vôo de Santos Dumont.
ESTUDO PARA DESENVOLVIMENTO DO MOTOR A JATO.
O motor a jato é um motor feito para empurrar, usando a terceira lei de Newton. A ação de forçar massa em forma de gases quentes para uma direção gera uma força em sentido contrário. Todas as peças que estão dentro do motor a jato têm a finalidade de captar o ar e expulsá-lo com a maior velocidade possível. Todos os motores a jato e turbinas a gás são motores de calor que convertem energia térmica em trabalho útil. O trabalho pode ser útil na forma de energia mecânica, a partir de um eixo que pode ser usado para acionar uma hélice, um veículo, uma bomba, um gerado elétrico, ou qualquer outro dispositivo mecânico.
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. A comparação entre motores a jato e motores a hélice é instrutiva. Um turbojato acelera intensivamente uma pequena quantidade de ar, enquanto um motor a hélice move uma relativamente grande quantidade de ar a uma velocidade significativamente menor. Os gases de exaustão rápidos de um motor a jato os fazem mais eficientes em altas velocidades, especialmente em velocidades supersônicas e em grandes altitudes. Em aviões mais lentos, requeridos para vôos curtos, um avião equipado com uma turbina a gás que move uma hélice, comumente conhecido como turbo-hélice, é mais comum e muito mais eficiente. Aviões muito pequenos normalmente usam motores convencionais, a pistão, para mover a hélice, mas motores turbo-hélice pequenos estão ainda menores com o surgimento de melhorias na engenharia. 
O turbojato descrito acima é um turbo jato de eixo simples, no qual um único eixo conecta a turbina ao compressor. Projetos que atingem altas pressões possuem dois eixos concêntricos, que melhoram a estabilidade durante a aceleração do motor. O eixo de alta pressão externo liga-se ao eixo da turbina. Estes, com o pós-combustor, formam o núcleo ou gerador de gás da turbina. O eixo internoconecta-se ao compressor de baixa pressão da turbina. Ambos ficam livres para operar em velocidades ótimas.
CÁLCULOS UTILIZADOS PARA DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO.
Um dos parâmetros chave para o projeto da entrada de ar é a sua eficiência de recuperação de pressão dinâmica, a qual pode ser definida como a razão entre a pressão dinâmica na garganta da entrada de ar e a pressão dinâmica no escoamento não perturbado, onde pt é a pressão total e p é a pressão estática. A equação 1 mostra a relação matemática.
A variação de eficiência da entrada é usualmente expressa em função da razão entre a vazão mássica que ingressa na entrada de ar e o valor de referência (mo), que corresponde ao valor máximo teórico que atravessaria a garganta da entrada de ar em escoamento não perturbado, ou de corrente livre. A equação 2 retrata a relação das variáveis.
Onde ρo é a massa especifica (ou densidade) do ar, Vo é a velocidade do escoamento e ATH é a área da garganta da entrada de ar.O coeficiente de arrastototal (cDfl) de uma en trada de ar, definido pela equação 3 como:
A equação 3 é decorrente da soma de dois termos: um termo de arrastode pressão (ramdrag), proporcional à vazão mássica que ingressa na entradade ar, e um termo de arrasto viscoso (spillagedrag), função da razão entre asvazões mássicas m/mo.Nesta equação, D é o arrasto total, componente da força n a direção da velocidade do escoamento não perturbado, e (pto – po) é a pressão dinâmica no escoamento não perturbado.
CROQUI DO CHASSI DO CARRINHO.
O chassi é uma parte importante no dimensionamento de modo a permitir a união de harmonia da estética e praticidade e agilidade do carrinho, pois se deve garantir o melhor desempenho possível no veículo durante os testes drives. Por regra as dimensões máximas do carrinho são largura de 100 (mm) a 400 (mm) altura de 50 (mm) a 400 (mm) comprimento de 100 (mm) a 400 (mm) e Pressão máxima utilizada no reservatório Pressão=7 ata
CONCLUSÃO.
O projeto do carro com propulsão a jato de ar vem com intuito de desenvolver oconhecimento do aluno do curso de engenharia colocando em Atividade Prática Supervisionada (APS), conhecimento já adquirido em nossas salas de aulas e laboratórios. Propulsão é o processo de alterar o estado de movimento ou de repouso de um corpo emrelação a um dado sistema de referência. Este processo pode ser realizado por vários meios, usando-se fontes de energia diversas, por exemplo, a energia das ligações químicas Moleculares, a energia elétrica armazenada em baterias ou proveniente de painéis solares, a energia nuclear de reações de fissão nuclear e a energia do decaimento de radioisótopos. O princípio da propulsão baseia-se na terceira lei de Newton, a lei da ação e reação, que disque "a toda ação corresponde uma reação, com a mesma intensidade, mesma direção e sentidoscontrários”. Após o termino do nosso trabalho, aprendi que é possível usar ar comprimido para carregar um peso ou criar um veículo que se mova através dele. Para o meu aprendizado e experiência isso é um grande passo nessa estrada para o conhecimento, pois me deu uma ideia de como posso criar outros projetos e assim conseguir realizar as dificuldades que aparecerem.
BIBLIOGRAFIA.
ACEVEDO DIAZ, J. A. Análises de algunscritérios para diferenciar e entre ciência y tecnologia. Enseñanza de las ciências, 1998
http://www.lcp.inpe.br/maispropulsao.htm
http://wapedia.mobi/pt/Motor_a_jato
BARBIERE, M. R. A construçãodo conhecimento do professor. Uma experiência de parceria entre professores do ensino fundamental e médio da rede pública e a universidade. Ribeirão Preto. 2001.
http://selair.selkirk.bc.ca/aerodynamics1/Performance/Page8.html
http://www.dod.mil/ddre/downloads/ddre_briefings/Merging_Air_and_Space071603.pdf