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Reaproveitamento de Energia em Motores a Combustão Interna - UNIP

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UNIVERSIDADE PAULISTA
INSTITUTO DE ENGENHARIA
CURSOS DE ENGENHARIA MECÂNICA
Curso Superior
ENGENHARIA MECÂNICA
Trabalho de Conclusão de Curso:
Reaproveitamento de Energia em Motores a Combustão Interna
EM8P39 - 8° Semestre 2017
GRUPO 7
 São Paulo
 2017
ENGENHARIA MECÂNICA
(EM8P39 - 8° Semestre 2017)
Daniel Rodrigues Soares 		 	RA: B93GAJ-4
Fabio Gea RA: C117JB-0
Felipe Dos Santos Orlando			RA: B919JD-1
Guilherme Rocha de Oliveira			RA: B9348D-0
		Gustavo Dantas de Carvalho			RA: B9588E-4
		Isaías de Carvalho dos Santos			RA: T206DE-8
		Jó Edgar Pontes					RA: B91008-9
		Márcio Alan Baptista				RA: T18539-4 
SÃO PAULO
 2017
Daniel Rodrigues Soares 		 	RA: B93GAJ-4
Fabio Gea RA: C117JB-0
Felipe Dos Santos Orlando			RA: B919JD-1
Guilherme Rocha de Oliveira			RA: B9348D-0
		Gustavo Dantas de Carvalho			RA: B9588E-4
		Isaías de Carvalho dos Santos			RA: T206DE-8
		Jó Edgar Pontes					RA: B91008-9
		Márcio Alan Baptista				RA: T18539-4 
Apresentação do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC):
Reaproveitamento de Energia em Motores a Combustão Interna
Trabalho de conclusão de curso apresentado à Universidade Paulista - UNIP, como parte dos requisitos para obtenção do título de Graduação em Engenharia Mecânica.
São Paulo, 10 de Abril de 2017.
__________________________________________
Prof. ........................................
Orientador do Trabalho
SÃO PAULO
2017
“Um raciocínio lógico leva você de A a B. A imaginação leva você a qualquer lugar que você quiser.”.
Albert Einstein
RESUMO
O projeto consiste no reaproveitamento da energia desperdiçada pelo motor a combustão interna, convertendo-a em energia elétrica. A conversão da energia é realizada de duas formas: a primeira, utilizando-se a energia dissipada em forma de calor, por meio de pastilhas Peltier. Já a segunda teria como base a energia mecânica gerada pelo fluxo de gases expelidos pelo motor. Buscamos analisar o motor com uma visão mais ampla e sistêmica, de forma a visualizar as possíveis melhorias a serem implantadas nesse tipo de máquina tão popular nos dias de hoje.
Palavras-chave: Energia. Conversão. Aproveitamento. Térmica. Elétrica. 
ABSTRACT
The project consists in the reuse of energy wasted by the engine to internal combustion, converting it into electrical energy. The conversion of energy is done in two ways: the first, using the dissipated energy in the form of heat, through Peltier pellets. The second would be based on the mechanical energy generated by the flow of gases expelled by the engine. We seek to analyze the engine with a broader and systemic view, in order to visualize the possible improvements to be implemented in this type of machine so popular these days
Keywords: Energy. Conversion. Use. Thermal. Electrical.
INTRODUÇÃO
Nas últimas décadas verificou-se um enorme aumento da procura global por energia, impulsionada pelo crescimento da população e desenvolvimento industrial. O consumo mundial de energia deverá aumentar em até 36% em 2035, impulsionado por uma população que crescerá em 25% no mesmo período. (WAGNER et al., 2014, p.2).
Segundo o Relatório da Frota Circulante, elaborado pelo Sindicato Nacional da Indústria de Componentes para Veículos Automotores e pela Associação Brasileira da Industria de Autopeças, a frota de veículos no Brasil em 2016, aumentou 0,7% em comparação com 2015, registrando 42,9 milhões de unidades circulantes.
Figura X – Motor ciclo Otto
De toda energia produzida por um motor de combustão interna, somente um terço fica disponível para a movimentação do veículo. Os outros dois terços são perdidos da seguinte forma: um terço se dissipa através do sistema de arrefecimento e é consumido pelo próprio mecanismo de funcionamento do motor e o terço restante é eliminado como gases de escape. (MASTER POWER. Manual Ténico: Turbo. Rio Grande do Sul: Ben Design e Visograf, XXXX.)
Figura X – Motor ciclo Otto
Conforme cresce a frota de veículos, cresce também a quantidade de energia desperdiçada. Isso porque, apesar de um considerável crescimento da frota mundial de veículos elétricos, o motor a combustão interna ainda representa cerca de 98% dos veículos segundo a IEA (Global EV Outlook 2016). 
O uso descontrolado dos recursos ambientais, gerou, ao longo do tempo, crescente redução de suas disponibilidades e, principalmente, de sua qualidade. Apesar de antigo o debate sobre o tema, só recentemente a sociedade reconheceu a relevância dos impactos ambientais advindos da atividade econômica, bem como a necessidade de controlá-los pro meio de politicas ambientais adequadas. (Almeida, B. T. et. al. Minas Gerais do Século XXI: Desenvolvimento sustentável: Apostando no Futuro 7. ed. Minas Gerais: Rona Editora Ltda, 2003)
VEIGA e ZATZ (2008, p.42) dizem que o crescimento econômico sempre se deu em detrimento da conservação da natureza. 
Para ALMEIDA (2003), o desenvolvimento sustentável na dimensão ambiental surge, então, como condição necessária ao crescimento econômico, uma vez o crescimento presente não deve afetar, de forma negativa, o meio ambiente e as condições de vida das futuras gerações.
Diante dessa realidade desalentadora, os mais otimistas acreditam que forçosamente surgirão as inovações tecnológicas necessárias, capazes de substituir recursos naturais e evitar, ou contornar, as catástrofes ambientais. (VEIGA, J. E;ZATZ, L. Desenvolvimento Susténtavel: que bixo é esse. São Paulo: Autores Associados, 2008).
Pensando neste problema foi procurada na Física uma solução, segundo Fialho (2008), Jean Peltier descobriu que se uma corrente elétrica quando se passa entre dois metais distintos, pode se gerar ou absorver calor, dependendo do sentido da corrente para se definir qual o tipo de reação ira acontecer. (CAMPOS, D. R. M; OLIVEIRA, T.D. apud FIALHO, 2008, p.42).
Somado ao sistema de Peltier, também foi adicionado ao projeto uma turbina de turbo compressão, segundo (MASTERPOWER) este componente utiliza da energia dos gases do escape para convertê-la em energia cinética, energia esta será utilizada para mover um rotor gerador.
Com o objetivo de aproveitar as energias dissipadas já presentes em sistemas termodinâmicos correntes, o ciclo Otto, ou popularmente conhecido como motores á combustão interna, lançaremos mão então de um projeto capaz de captar uma parcela do calor dissipado e transformá-lo em uma nova fonte de energia renovada e disponível para o usuário do veiculo através de um sistema de captação Peltier somado á um sistema de turbo compressão.
1.1 Objetivo Geral
O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de captação da energia térmica que é dissipada em um motor a combustão interna, transformando-a em uma fonte de energia elétrica que será disponibilizada ao portador do veículo. 
Objetivos Específicos:
Visando atingir o objetivo principal, alguns objetivos específicos são requeridos, entre eles:
Analisar, nos padrões atuais de um motor a combustão, a quantidade de energia dissipada em forma de calor.
Analisar se a quantidade de energia elétrica gerada seria o suficiente para ligar um ar-condicionado elétrico automotivo.
Verificar o resultado reverso do efeito seeback, analisando a possibilidade de transformar energia térmica em energia elétrica através de pastilhas Peltier.
Verificar a possibilidade do aproveitamento do fluxo de gases do escapamento para geração de energia elétrica. 
Identificar em quais partes do motor seria possível captar energia térmica (calor) de forma constante e eficiente.
Desenvolver um protótipo do sistema para análise.
2.1 Motor á Combustão interna (Ciclo Termodinâmico)
O motor é a fonte de energia do automóvel.