RELATÓRIO TERMODINÂMICA CANHÃO BATATA COMBUSTÃO

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FACULDADES INTEGRADAS RUI BARBOSA 
 
ENGENHARIA MECÂNICA – 5º PERÍODO 
 
 
 
 
 
 
 
EDUARDO MOREIRA BEZERRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO: 
CANHÃO DE BATATAS A COMBUSTÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANDRADINA 
2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
EDUARDO MOREIRA BEZERRA 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO: 
CANHÃO DE BATATAS A COMBUSTÃO 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado para a disciplina 
Termodinâmica como requisito parcial de 
avaliação. 
Faculdades Integradas Rui Barbosa 
 
Orientador: Prof. Msc. Jeferson Camargo 
Fukushima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANDRADINA 
2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Estude, pois a caneta é mais leve que a pá!” 
Autor desconhecido. 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1. Canhão de batata em operação ................................................................ 06 
Figura 2. Perspectiva isométrica do canhão de batata em PVC (explodido) ............ 07 
Figura 3. Perspectiva ortogonal do novo projeto do canhão de batata .................... 08 
Figura 4. Perspectiva isométrica do novo projeto do canhão de batata (explodido). 09 
Figura 5. Foto do canhão de batatas confeccionado ................................................ 10 
Figura 6. Acendedor de fogões doméstico ............................................................... 10 
Figura 7. Cilindro roscado (vazado) e redução interna (coroa circular) .................... 11 
Figura 8. Perspectiva isométrica projeto modificado do canhão (explodido) ............ 12 
Figura 9. Dispositivos de acionamento ..................................................................... 12 
Figura 10. Fixação da vela de ignição no canhão de batatas .................................. 13 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1. Características geométricas do canhão de batatas ................................. 08 
Quadro 2. Tarefas executadas para confecção do canhão de batatas .................... 09 
Quadro 3. Distâncias atingidas do projetil (batata) com gasolina e álcool ............... 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 06 
2 PROJETANDO O CANHÃO DE BATATAS A COMBUSTÃO .............................. 07 
 2.1 Projeto inicial não utilizado: material de PVC .............................................. 07 
 2.2 Projeto de aço inox 316 ................................................................................. 08 
 2.2.1 Confecção do canhão de batatas ............................................................ 09 
 2.2.2 Dispositivo de disparo – não utilizado ..................................................... 10 
 2.2.3 Adaptações técnicas no projeto............................................................... 11 
 2.2.4 Equipamentos auxiliares para o disparo do canhão ................................ 12 
 2.2.5 Escolha do combustível e testes ............................................................. 13 
3 AVALIAÇÃO E DESEMPENHO ............................................................................ 15 
4 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 16 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
As reações de combustão são aquelas que ocorrem na presença de um 
combustível, que é qualquer material inflamável, e de um comburente, que é um 
material gasoso contendo gás oxigênio, O2, geralmente o ar. 
É preciso também que haja uma fonte de ignição para dar início à reação, 
que pode ser uma chama ou uma faísca. 
A combustão interna é conceituada por uma máquina térmica que transforma 
a energia proveniente de uma reação química em energia mecânica. O processo 
de conversão se dá através de ciclos termodinâmicos que envolvem expansão, 
compressão e mudança de temperatura de gases. 
O canhão de batatas usa o princípio básico de combustão interna 
convencional, como por exemplo, um motor a pistão. Pôr uma pequena quantidade 
de combustível de alta energia (como a gasolina, por exemplo), num reduzido 
espaço fechado e gerar uma chama libertando uma grande quantidade de energia, 
na forma de gás em expansão. Essa energia pode ser usada para fazer uma batata 
voar centenas de metros. Nesse caso, a energia é transformada em movimento da 
batata. 
 
Figura 1. Canhão de batata em operação. 
 
Fonte: http://static.hsw.com.br/gif/engine-potato-cannon.gif 
 
Como base nas informações cientifica, foi proposto primeiramente, o desenho 
do projeto e posteriormente a confecção de um canhão que tenha como um projetil 
uma batata. 
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2 PROJETANDO O CANHÃO DE BATATAS A COMBUSTÃO 
 
Antes de qualquer ação prática para a confecção do canhão, foi necessário 
verificar algumas informações quanto às dimensões e tipo de material a ser utilizado. 
O desenho técnico com as cotas e disposição das partes do equipamento são de 
fundamental importância para dar início às atividades de confecção do projeto, que 
só assim poderíamos ter certeza de que será atingido o objetivo. 
Posteriormente testes com alguns combustíveis: a gasolina comum e o álcool 
etílico hidratado carburante (93,8º INPM) para avaliação. 
 
 
2.1 Projeto inicial não utilizado: material de PVC 
 
Inicialmente, após a conclusão do desenho técnico, tomou-se a iniciativa de 
confeccionar o equipamento (canhão) em PVC e união das partes com adesivo 
plástico para PVC. 
A fonte de ignição seria um acendedor piezoelétrico (faiscador de fogões a 
gás) enrolado com arame de cobre em conexão com parafuso para gerar centelha. 
 
Figura 2. Perspectiva isométrica do canhão de batata em PVC (explodido). 
 
Fonte: Autoria própria – Software AutoCAD® 2016. 
8 
 
2.2 Projeto de aço inox 316 
 
Após a rejeição do projeto inicial de material de PVC, pois a orientação foi em 
utilizar um material mais resistente como metais ferrosos ou metais não-ferrosos. 
Decidiu-se confeccionar o equipamento em material de aço inox AISI 316L. 
Conforme a orientação e a decisão da equipe do novo material a ser utilizado, 
foi necessário refazer o desenho e redimensionar o projeto com a finalidade de 
aproveito de materiais e custo beneficio. 
 
Figura 3. Perspectiva ortogonal do novo projeto do canhão de batata. 
 
Fonte: Autoria própria – Software AutoCAD® 2016. 
 
Quadro 1. Características geométricas do canhão de batatas. 
Partes 
Comprimento 
(mm) 
Diâmetro 
Externo(mm) 
Volume Interno 
(dm3 ou l) 
Massa 
(kg) 
Câmara 300 114,3 2,81483 2,1 
Redução 86 114,3 p/ 60,3 0,47391 0,5 
Cano 580 60,3 1,39305 2,1 
Total 966 - 4,68179 4,7 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
A união das partes foi feita com solda TIG e o fechamento da câmara anterior 
à redução, foi utilizado um disco do mesmo material e diâmetro externo. Um ressalto 
de diâmetro 41,3 mm e rosca passante (orifício) central de 1 2⁄ BSP × fios para 
fixação de um parafuso. Neste orifício será injetado o combustível. 
Neste mesmo local da câmara, foi feito uma entrada de perfil quadrado para 
inserção do ignitor, que a princípio seria o mesmo de acender fogões domésticos, 
mas este não era o suficiente para resultar o disparo. 
Houve a necessidade de optar por outro objeto para gerar o centelhamento, 
ou seja, algo quesuficientemente gerasse uma descarga para dar início ao processo 
de combustão de explosão dentro da câmara. Explicaremos mais adiante. 
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Após a etapa de conclusão do desenho, foi apresentado ao orientador e em 
sala de aula o desenho técnico e o material para a confecção do projeto. Além disso, 
foi mencionado que seria feito testes com alguns combustíveis para avaliação. 
 
Figura 4. Perspectiva isométrica do novo projeto do canhão de batata (explodido). 
 
Fonte: Autoria própria – Software AutoCAD® 2016. 
 
2.2.1 Confecção do canhão de batatas 
 
Conforme as medidas do desenho foram cortadas às partes e preparado às 
superfícies. 
 
Quadro 2. Tarefas executadas para confecção do canhão de batatas. 
Tarefa 
Tempo de 
execução (min) 
Ferramentas/ máquina 
Corte da câmara 20 Serra circular (Makita) 
Redução - - 
Corte do cano 10 Serra circular (Makita) 
Disco da câmara 90 Oxicorte manual, torno, furadeira e lima 
Preparação superfícies 45 Lima murça e lixa 220 
Cilindro/ rosca 45 Torno e jogo de machos 
União da partes 150 Soldagem TIG/ argônio 
 
Fonte: Autoria própria. 
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Após a conclusão das tarefas, foi efetuado um acabamento superficial com 
lima murça e lixa 320 para retirada das rebarbas e cantos. 
 
Figura 5. Foto do canhão de batatas confeccionado. 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
2.2.2 Dispositivo de disparo – não utilizado 
 
A principio foi utilizado um acendedor de fogão (ou faiscador) para iniciar a 
combustão na câmara após a inserção do combustível e oxigênio. 
 
Figura 6. Acendedor de fogões doméstico. 
 
Fonte: https://http2.mlstatic.com/acendedor-de-fogo-lume-preto.jpg 
 
Este dispositivo não foi viável porque sua centelha não gerava calor o 
suficiente para inflamar o combustível. 
Além disso, o dispositivo poderia ser inseguro ao iniciar o acionamento 
manual. Caso este fosse possível gerar calor o suficiente para que efetuasse o 
disparo, possivelmente não poderia suportar a explosão resultante e vir a falhar 
(quebrar), e, também, devido à pressão gerada no interior da câmara, desprender e 
causando acidentes. 
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2.2.3 Adaptações técnicas no projeto 
 
No projeto, foram efetuadas algumas modificações na câmara e redução 
cônica. Na câmara de encaixe do acendedor, foi soldado cilindro com uma rosca 
passante para adaptar de vela de ignição e na redução cônica foi soldado 
internamente um disco com furo central (coroa circular) para reduzir ainda mais o 
diâmetro menor da redução cônica com intuito de aumentar a pressão e impedir que 
o projetil (batata) adentre dentro da câmara. 
 
Figura 7. Cilindro roscado (vazado) e redução interna (coroa circular). 
 
Fonte: Autoria própria – Software AutoCAD® 2016. 
 
Na adaptação da câmara, foi confeccionada uma rosca para inserir a vela de 
ignição que tem como função conduzir a corrente elétrica gerada no transformador 
até a câmara de combustão, e transformá-la em centelha elétrica. 
Na redução cônica, foi feito um disco de diâmetro maior aproximadamente 1/3 
maior do diâmetro do cano e o furo do diâmetro menor de também aproximados 2/3 
menor do diâmetro do cano, ou seja, 80 mm e 40 mm, respectivamente. 
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Figura 8. Perspectiva isométrica projeto modificado do canhão (explodido). 
 
Fonte: Autoria própria – Software AutoCAD® 2016. 
 
2.2.4 Equipamentos auxiliares para o disparo do canhão 
 
Para efetuar o disparo foram necessária uma vela de ignição, um acionador 
manual, uma bobina e uma bateria de automóvel. 
 
Figura 9. Dispositivos de acionamento. 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
Estes dispositivos eram interligados por um fio e o terminal (a vela de ignição) 
com o canhão. E feita à conexão da bateria que irá fornecer uma corrente de 395 
ampères a uma tensão de 12 volts para a bobina de ignição que irá elevar a tensão 
de para 40.000 volts. A alta tensão da bobina é conduzida pelos cabos de ignição 
até a vela, onde é convertida em uma centelha que dará início à reação de queima 
de combustível. 
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Figura 10. Fixação da vela de ignição no canhão de batatas. 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
2.2.5 Escolha do combustível e testes 
 
Os combustíveis testados foram à gasolina comum e o álcool etílico hidratado 
carburante (93,8º INPM) encontrado em postos de combustíveis. 
 
Quadro 3. Distâncias atingidas do projetil (batata) com gasolina e álcool. 
Teste 
Distância aproximada em metros 
Inclinação 
Gasolina comum Álcool 93,8º INPM 
I 30 50 
0° 
II 35 45 
III 35 65 
IV 40 60 
 
Fonte: Autoria própria. 
14 
 
Em média, a gasolina e o álcool foram de 35 e 55 metros respectivamente. 
Portanto, por maior alcance escolhemos o álcool além de ter menor custo com 
relação à gasolina. 
O tempo médio do início do disparo até que o projetil (batata) pare foi de 2 
segundos. A velocidade aproximada foi: 
 
𝑠 = 𝑠0 + 𝑣𝑡 
 
55 = 0 + 𝑣 ⋅ 2 
 
𝑡 = 27,5 m s⁄ ≅ 100 km h⁄ 
 
O lançamento oblíquo não foi testado, pois o intuito não era verificar o 
desenvolvimento da balística, mas o alcance máximo do projetil na posição 
horizontal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 AVALIAÇÃO E DESEMPENHO 
 
No sábado do dia 17/06/2017 por volta das 15h30min no final da Avenida 
Guanabara em Andradina (SP), foi realizada a avaliação e desempenho do canhão 
de batatas a combustão juntamente com o professor orientador e membros da 
equipe. 
Foram efetuados alguns disparos usando batatas, o canhão na posição 
horizontal (a 0º) e inclinado para lançamento oblíquo. 
O combustível utilizado foi álcool etílico hidratado carburante (93,8º INPM) 
adquirido em postos de combustíveis. Pois este na avaliação de desempenho foi o 
que se destacou em relação à gasolina. 
Os testes foram triviais a todas as equipes. O que se difere as características 
geométricas dos canhões confeccionados, acabamento e combustíveis utilizados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4 CONCLUSÕES 
 
No conteúdo disciplina de termodinâmica podemos desenvolver muitas 
atividades práticas. Neste caso, em particular, o canhão de batatas usa o princípio 
básico de qualquer motor de combustão interna convencional (motor a pistão), isto 
é, esta trivialidade é viável em custo benefício quando se quer produzir na prática. 
 A confecção do canhão de batatas foi simples e robusta, já que é feita de aço 
inox. Pois o intuito deste projeto é desde o desenvolvimento de sua fase inicial 
(desenho), sua parte prática (construção), forma acionamento e expansão do 
projetil. As características ergonômicas não foram um requisito deste projeto já que 
a observação era puramente disciplinar e cientifica. 
Contudo, a realização deste projeto foi muito objetiva e produtiva já que todos 
da equipe participaram em diferentes frentes, compartilhando informações e 
cumprimento dos prazos conforme foi planejado.