Motores parte 1

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Máquinas e motores
Prof. Tiago Rocha
Máquinas térmicas
 Definição:
Máquinas motoras que operam através de energia térmica
(calor e temperatura), seja esta energia advinda de um vapor ou
da combustão direta do combustível dentro do motor (gerando
gases).
 História:
De acordo com a necessidade de se desenvolver máquinas que
gerassem energia mecânica sem depender de tração animal ou de
uma queda d’água, esta foi a condição para o desenvolvimento 
dos motores inicialmente a vapor e com a revolução industrial os
motores de combustão interna, que fornecem as bases para os
atuais motores gasolina/etanol e diesel que estudaremos.
Máquinas e motores
Classificação das Máquinas térmicas
 Quanto à maneira de transformação de energia:
Máquina térmica a pistão (M.T.P.)
Máquina térmica de fluxo (M.T.F.)
Classificação das Máquinas térmicas
 Quanto ao fluido de trabalho:
 Gás Neutro (compressor, central nuclear a hélio, motor
Stirling, etc.)
 Vapor (Turbina/máquina a Vapor, etc.)
 Produtos da combustão (motor a pistão
Turbinass a gás, etc.)
Classificação das Máquinas térmicas
 Quanto ao fluido de trabalho:
 Gás Neutro (compressor, central nuclear a hélio, motor
Stirling, etc.)
 Vapor (Turbina/máquina a Vapor, etc.)
 Produtos da combustão (motor a pistão
Turbinass a gás, etc.)
Comparação entre “m.t.p.” e “m.t.f.”
Máquinas Térmicas a Pistão (M.T.P.) Máquinas Térmicas de Fluxo (M.T.F.)
) Trabalho Intermitente 1) Trabalho contínuo
) Rotação mais baixa 2) Alta rotação
) Mecanismo complexo 3) Mecanismo Simples
) Maior tamanho 4) Menor tamanho
) Movimento alternativo ou rotativo 5) Movimento puramente rotativo
) Temperatura intermitente 6) Temperatura contínua
) Alta pressão 7) Pressão limitada
) Baixo custo 8) Custo elevado
Aplicações de “máquinas térmicas”
 Motoras:
 Alta Potência (MTF)
Gás neutro (hélio – 1000 MW ou 1.359.621,62 cv)
 Vapor (mercúrio ou água – 1500 MW)
 Produtos da combustão (aeronáutica – 50 a 120 MW)
 Baixa potência (MTP)
 Automotivos (500 cv ~ 1100cv)
Marítimos (50.000 cv)
 Estacionários (25.000 cv)
Aplicações de “máquinas térmicas”
 Geradoras:
 Alta Pressão: compressor a pistão
 Média pressão: turbocompressores, compressor rotativo
 Baixa pressão: ventiladores
Aplicações de “máquinas térmicas”
Máquina Térmica
Geradora
Pistão
Alternativa
- Compressor de
pistão alternativo
Rotativa
- Compressor de
lóbulos. –
Compressor de
palhetas.
Fluxo
Aplicações de “máquinas térmicas”
Máquina
Térmica
Motora
Pistão
Combustão
Interna
Alternativo
otor Diesel
otor Otto
Rotativo
Motor Wankel
Combustão
Externa
Alternativa
Locomotiva a
Vapor ou a
gás.
Rotativa
Stirling
Fluxo
Combustão
Interna
Turbina a Gás
Combustão
Externa
Turbina a
Vapor
Compressores
Compressores são máquinas térmicas geradoras destinadas a manter em
um meio uma pressão diferente da atmosférica, ou de outra forma, são
máquinas que aumentam a pressão de um gás ou mistura de gases.
NOME DA MÁQUINA PRESSÃO DE SUCÇÃO PRESSÃO DE DESCARGA DIFERENÇA DE PRESSÃO
P(desc) – P(suc)
Compressor > e < Pamb > Pamb > 2,5 kgf/cm2
Soprador = Pamb > Pamb 0,14 a 2,5 kgf/cm2
Ventilador < Pamb > Pamb < 0,07 a 0,14 kgf/cm2
Bomba de Vácuo < Pamb ≥ Pamb ≤ 1,0 kgf/cm2 absoluto
Compressores
Como consequência do processo de compressão do gás a temperatura
aumenta.
RELAÇÃO DE COMPRESSÃO TEMPERATURA DE SUCÇÃO TEMPERATURA DE DESRCARGA
Aumenta Mantendo Aumenta
Mantendo Aumenta Aumenta
Compressores – utilização do ar comprimido
O ar comprimido é uma forma de energia que tem enorme utilidade e com
inúmeras aplicações, competindo em muitos campos com a energia elétrica
e, em outros, sendo um complemento necessário da mesma.
Ex.: motores pneumáticos, instrumentação de medição, automatização de
processos, em sistemas hospitalares, obras de engenharia civil, no controle e
comando de válvulas, etc.
Compressores – classificação
- Compressores Dinâmicos (Fluxo).
Também conhecidos como compressores de fluxo, trabalham em
sistema aberto, passam por um sistema de rotor (impulsor) laminado de alta
velocidade que transmite alta velocidade (energia cinética), que depois se
converte em pressão.
Divididos principalmente em: Centrífugos e axiais.
- Compressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos).
Também conhecidos como compressores a pistão ou volumétricos,
trabalham em sistema fechado, pela energia de uma árvore girando (energia
mecânica) através do pistão transforma diretamente em pressão.
Podem ser: Alternativos ou Rotativos.
Compressores – classificação
- Compressores Dinâmicos (Fluxo).
- Radial
Compressores – classificação
Compressores Dinâmicos (Fluxo).
- Axial
Compressores – classificação
- Compressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos)
- Rotativos
Palhetas
Compressores – classificação
- Compressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos)
- Rotativos
Palhetas Parafuso
Compressores – classificação
- Compressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos)
- Rotativos
Palhetas Parafuso Lóbulos (Roots)
Compressores – classificação
- Compressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos)
- Rotativos
Lóbulos (Roots)
Exemplos:
Compressores – classificação
- Compressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos)
Alternativos
Tronco
Compressores – classificação
ompressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos)
Alternativos
nco Cruzeta
Compressores – classificação
- Compressores de Deslocamento Positivo (Volumétricos)
Alternativos
Tronco Cruzeta Diafragma
Compressores – classificação
- Classificação:
a) Quanto à admissão de fluido:
PISTÃO:
- Simples efeito (tronco, admissão de um lado do pistão)
- Duplo efeito (cruzeta, admissão dos dois lados do pistão)
FLUXO:
- Fluxo simples
- Fluxo duplo
Compressores – classificação
- Classificação:
a) Quanto à admissão de fluido:
PISTÃO:
- Simples efeito (tronco, admissão de um lado do pistão)
- Duplo efeito (cruzeta, admissão dos dois lados do pistão)
Compressores – classificação
- Classificação:
a) Quanto à admissão de fluido:
PISTÃO:
- Simples efeito (tronco, admissão de um lado do pistão)
- Duplo efeito (cruzeta, admissão dos dois lados do pistão)
Compressores – classificação
- Classificação:
b) Quanto ao número de cilindros:
- Monocilíndrico
- Policilíndrico
c) Quanto ao número de estágios:
- Simples estágio
- Múltiplos estágios
d) Quanto à disposição dos cilindros (pistão):
Têm-se compressores verticais e horizontais com cilindros opostos,
em linha, em V, em L (V a 90º), etc.
Compressores – classificação
- Classificação:
e) Quanto às válvulas (pistão):
- Automáticas (diferença de pressão e força de mola)
- Comandadas (Ex.: cames, tuchos, etc.)
c) Quanto à refrigeração:
- Ar
- Água
d) Quanto à direção do escoamento do rotor (fluxo):
- Axial (fluxo paralelo ao eixo);
- Radial (fluxo perpendicular ao eixo).
Compressores – classificação
- Classificação:
e) Quanto às válvulas (pistão):
- Automáticas (diferença de pressão e força de mola)
- Comandadas (Ex.: cames, tuchos, etc.)
c) Quanto à refrigeração:
- Ar
- Água
d) Quanto à direção do escoamento do rotor (fluxo):
- Axial (fluxo paralelo ao eixo);
- Radial (fluxo perpendicular ao eixo).
Compressores
Componentes básicos de compressores alternativos
Cabeçote;
Cilindro;
Êmbolo;
Biela;
Manivela;
ore de Manivelas;
Cárter.
Compressores
Componentes básicos de compressores alternativos
Cabeçote;
Cilindro;
Êmbolo;
Biela;
Manivela;
ore de Manivelas;
Cárter.
Compressores
Componentes básicos de compressores
Cabeçote;
Cilindro;
Êmbolo;
Biela;
Manivela;
ore de Manivelas;
Cárter.
Compressor de Membrana
Compressores
Princípio de funcionamento de compressores alternativos
ompressores Alternativos de um estágio
Compressores
Princípio de funcionamento de compressores alternativos
ompressores Alternativos de um estágio
Compressores
Princípio de funcionamento de compressores alternativos
ompressores Alternativos de um estágio
Compressores
Princípio de funcionamento de compressores alternativosompressores Alternativos de multiplo estágio
Compressores
Terminologia e Definições
Curso (e): Distância percorrida pelo pistão entre os pontos
mortos superior e inferior. Notar que o curso é igual ao
iâmetro da manivela.
Volume Morto (Vm): Espaço compreendido entre a parede do
abeçote e a cabeça do pistão quando este se encontra no
MS (ponto morto superior). Este espaço nunca pode ser zero.
Compressores
erminologia e Definições
olume Admitido (Va): É o volume de gás
troduzido no cilindro em uma revolução do
pistão.
olume da Cilindrada (Vc): Volume percorrido
ntre os pontos mortos superior e inferior (PMS
PMI), isto é, volume obtido multiplicando a
perfície do êmbolo (m2) por seu curso (m).
Sendo “D” o diâmetro do pistão, “d” o 
diâmetro da haste e “e” o seu curso, tem-se:
mples efeito
૛
uplo efeito
૛ ૛ ૛
Compressores
erminologia e Definições
olume Deslocado (Vd): Como o compressor
ão é uma máquina estática, tem-se:
(m3/s)
Onde: n = rotação [rpm]
z = nº de cilindros (por estágio)
x = 1 simples efeito
2 duplo efeito
Compressores
erminologia e Definições
elação de Compressão (r): É a relação entre
pressões absolutas de descarga e admissão.
ࢌ
࢏
ࢉ࢙ࢋࢊ
࢓ࢊࢇ
= ૛
૚
elação de Espaço Morto ( 0):
É a relação entre os volumes morto e o
olume da cilindrada do cilindro.
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