Trabalho Completo ATPS

ATPS

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Categoria: Outras

Enviado por:  20 setembro 2013

Palavras: 1684 | Páginas: 7

ATIVIDADES PRÁTICAS

SUPERVISIONADAS

Engenharia de Produção

7ª Série

Termodinâmica

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico

de ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

 Favorecer a aprendizagem.

 Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

 Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

 Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

 Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.

 Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

 Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

práticos relativos à profissão.

 Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação

intelectual.

Para atingir esses objetivos, a ATPS propõe um desafio e indica os passos a

serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução.

A sua participação nessa proposta é essencial para que adquira as

competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional.

Aproveite essa oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA

Neilo Marcos Trindade

AESA

.

Engenharia de Produção – 7ª Série - Termodinâmica

Neilo Marcos Trindade

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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências

e habilidades que constam nas Diretrizes Curriculares Nacionais descritas a seguir.

 Identificar, formular e resolver problemas de Engenharia.

 Desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e técnicas.

 Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica.

 Avaliar o impacto das atividades de engenharia no contexto social e ambiental.

Produção Acadêmica

• Relatório sobre Aplicação da termodinâmica no estudo de um motor de

automóvel.

Participação

Esta atividade será, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte,

pelo grupo. Para tanto, os alunos deverão:

• organizar-se, previamente, em equipe a ser definida pelo professor;

• entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e

• observar, no decorrer das etapas, as indicações: Aluno e Equipe.

Padronização

O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as

normas da ABNT1, com o seguinte padrão:

• em papel branco, formato A4;

• com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm;

• fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta;

• espaçamento de 1,5 entre linhas;

• se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas;

• com capa, contendo:

• nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina;

• nome e RA de cada participante;

• título da atividade;

• nome do professor da disciplina;

• cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.

1 Consultar o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em:

<http://www.anhanguera.com/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html>.

Engenharia de Produção – 7ª Série - Termodinâmica

Neilo Marcos Trindade

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DESAFIO

Máquinas Térmicas são utilizadas para realizar trabalho ao receberem calor — por

exemplo, turbinas e motores. Os motores de automóveis são os mais conhecidos e estudados

quando se trata de ciclos termodinâmicos. Esses motores de explosão são compostos

basicamente de um cilindro, válvula de admissão, válvula de escape e uma vela de ignição e,

como outras máquinas térmicas, operam de forma cíclica, voltando ao seu estado inicial antes

de iniciar outro ciclo.

Objetivo do Desafio

O desafio é promover o estudo do funcionamento do motor de um veículo. Este

desafio é importante para que o aluno adquira uma sólida base conceitual dos processos

termodinâmicos, capacitando-o a aplicar a teoria estudada em sala de aula para o

desenvolvimento de qualquer outro projeto relacionado ao mesmo assunto.

ETAPA 1 (tempo para realização: 05 horas)

 Aula-tema: Definição e Conceitos Fundamentais. Substâncias Puras e Propriedades.

Esta atividade é importante para você compreender os fenômenos associados aos

conceitos de temperatura e calor, e também para descrever um sistema termodinâmico.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em livros da área a definição da palavra termodinâmica, inclusive a origem

etimológica, e também o que é um sistema termodinâmico. Pesquisar, ainda, os principais

cientistas que contribuíram para o desenvolvimento da Termodinâmica Clássica.

Passo 2 (Equipe)

1 Pesquisar como funciona o sistema de refrigeração de um motor, qual é o tipo de

substância utilizada como líquido de arrefecimento e quais as suas propriedades.

2 Comparar a quantidade de água e de ar necessárias para proporcionar a mesma

refrigeração a um motor de automóvel.

Sugestão

Entrevistar profissionais especialistas na área de refrigeração de automóveis.

Sites sugeridos para pesquisa

• Sensor de Temperatura. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B2Dg6M68CsXMXzBRdTFoaW9KNzA/edit?usp=

sharing>. Acesso em: 5 maio 2013.

• Anticongelantes: Líquidos de arrefecimento e aditivos. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5Pdd1FjTVZBcmhQZG8/edit?usp=sha

ring>. Acesso em: 5 maio 2013.

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Passo 3 (Equipe)

1 Pesquisar qual a faixa de temperatura em que geralmente o líquido de arrefecimento

opera, e o tipo de termômetro utilizado para fazer essa medição da temperatura do

motor do carro.

Site sugerido para pesquisa

• Injeção Eletrônica. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdclJkckZ3cmxjMWc/edit?usp=shar

ing>. Acesso em: 5 maio 2013.

2 Justificar a importância desse tipo de medição em relação à combustão do combustível.

3 Converter a temperatura máxima e mínima encontradas e a diferença entre elas em

outras duas escalas termométricas, a Kelvin e Fahrenheit.

4 Comentar sobre a utilização dessas outras escalas em outros países.

Passo 4 (Equipe)

Comparar o coeficiente de dilatação térmica da gasolina e do álcool e verificar em que

horário é mais vantajoso o abastecimento com esses combustíveis, baseado em propriedades

físicas como densidade e temperatura.

Site sugerido para pesquisa

• Química do Automóvel. Combustão da gasolina e do álcool. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdY0hZV1FldEpEZ3c/edit?usp=shari

ng>. Acesso em: 5 maio 2013.

ETAPA 2 (tempo para realização: 05 horas)

 Aula-tema: Primeira Lei da Termodinâmica.

Esta atividade é importante para você compreender a primeira Lei da Termodinâmica

como Princípio da Conservação de Energia nas transformações ou processos

termodinâmicos, reconhecendo o calor como uma forma de energia.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Pesquisar em livros da área a Primeira Lei da Termodinâmica, descrevendo a equação

matemática que representa essa lei.

Passo 2 (Equipe)

1 Pesquisar, em livros da área, revistas e jornais, ou sites da internet, os modos de

transferência de calor que ocorrem nos motores automotivos, as equações envolvidas e o

significado de cada termo, e como esses modos afetam o desempenho do carro.

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Site sugerido para pesquisa

• Aula: Estudo da Transferência de Calor em Motores. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdU3NNQVpmUnBVM0E/edit?usp

=sharing>. Acesso em: 5 maio 2013.

2 Relacionar esses modos de transferência às propriedades dos materiais que compõem o

motor.

Passo 3 (Equipe)

Pesquisar, em livros da área, revistas e jornais, ou sites da internet, como ocorre o desperdício

na forma de calor no motor de um automóvel, e quais as novas tecnologias baseadas em

materiais termoelétricos.

Site sugerido para pesquisa

• Materiais termoelétricos transformam radiador do carro em gerador de energia. Disponível

em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdU0VSQnp3UG1nRDg/edit?usp=sh

aring>. Acesso em: 5 maio 2013.

Passo 4 (Equipe)

Fazer uma relação de potência utilizada em automóveis típicos a gasolina (pequeno, médio,

grande), para movimentos realizados a 40 km/h e 80 km/h. Calcular a quantidade de

energia que se transfere ao ambiente, se admitir o percurso que um dos integrantes do grupo

faz para ir da casa até a faculdade, para cada um desses automóveis, numa velocidade

razoável.

ETAPA 3 (tempo para realização: 05 horas)

 Aula-tema: Segunda Lei da Termodinâmica.

Esta atividade é importante para você discutir o funcionamento das máquinas

térmicas, assim como tratar do caráter irreversível dos processos naturais.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

1 Pesquisar em livros da área os diversos enunciados para a Segunda Lei da

Termodinâmica, incluindo as concepções sobre a definição de entropia.

Sites sugeridos para pesquisa

• Entropia. 2009. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwVFg2dGIwSGFZOFE/edit>.

Acesso em: 5 maio 2013.

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• Segunda Lei da Termodinâmica. 2011. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdbjJEYmtQSG9icDg/edit?usp=shari

ng>. Acesso em: 8 maio 2013.

2 Representar o diagrama de Ciclo de Carnot e verificar se esse ciclo pode ser proposto ao

sistema de motor de explosão de um automóvel.

Passo 2 (Equipe)

Explicar, baseado na Segunda Lei da Termodinâmica, o que ocorre no motor de um

automóvel para que o gás aquecido dentro de um cilindro sob pressão venha a colocar o

carro em movimento. Discutir também como deve ser o desempenho de um motor que solta

faísca “fora de tempo”.

Passo 3 (Equipe)

Entrevistar um mecânico de automóveis para identificar os processos térmicos presentes no

funcionamento do motor a combustão interna, a partir das sugestões de questionamentos

apresentadas na bibliografia complementar indicada neste passo:

1. Quais são as partes essenciais de um motor?

2. Qual a diferença entre motor de “4 tempos” e de “2 tempos”?

3. O que é “taxa de compressão”?

4. Quais as diferenças existentes entre os motores que funcionam a álcool, a gasolina e a

diesel?

5. Qual o caminho feito pelo combustível?

6. Quais as diferenças existentes entre refrigeração a ar e a água?

7. Qual a função do carburador de um carro?

8. Qual a função do motor de arranque?

Bibliografia complementar

• GRUPO DE REELABORAÇÃO DO ENSINO DE FÍSICA (GREF). Física 2. 5 ed. São

Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2005.

Passo 4 (Equipe)

Pesquisar os tipos de turbo-compressores disponíveis para motores automotivos e verificar

as características operacionais, analisar os valores fornecidos para a potência consumida no

compressor e a vazão de ar fornecida ao motor. Estimar, também, a eficiência isoentrópica

dos componentes do equipamento.

Site sugerido para pesquisa

• Avaliação de Projetos de Máquinas pelo Enfoque da Manutenibilidade: O Caso do Sistema de

Turbocompressores. 2008. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwSi1BYUE4Z2ljUlk/edit>. Acesso

em: 5 maio 2013.

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ETAPA 4 (tempo para realização: 05 horas)

 Aula-tema: Segunda Lei da Termodinâmica. Ciclos a Vapor.

Essa atividade é importante para discutir o funcionamento das maquinas térmicas,

assim como tratar do caráter irreversível dos processos naturais.Para realizá-la, devem ser

seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Representar o diagrama p – v idealizado para o Ciclo de Otto num motor a gasolina de 4

tempos e explicar o que ocorre em cada um dos processos nesse ciclo.

Sites sugeridos para pesquisa

• Simulador do Ciclo Termodinâmico de Otto. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdcGdOcXBTZHAwNVU/edit?usp=s

haring>. Acesso em: 5 maio 2013.

• Máquinas Térmicas à Combustão Interna de Otto e de Diesel. Disponível em:

<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwTDdIOGRtZng0bVE/edit>.

Acesso em: 5 maio 2013.

Passo 2 (Equipe)

Mostrar que o rendimento do ciclo para uma mistura de ar com vapor de gasolina (tratada

como gás ideal) é dado por: h =1−

1

r

v ( )

k−1

onde rv é a taxa de compressão e a k é a coeficiente adiabática da mistura. Explicar o

significado de cada termo na equação.

Passo 3 (Equipe)

Calcular o rendimento para k = 1,4 e rv = 10, que são condições para compressão máxima

permissível para evitar pré-ignição.

Passo 4 (Equipe)

1 Elaborar um relatório intitulado Aplicação da termodinâmica no estudo de um motor

de automóvel, com o conteúdo desenvolvido nas etapas desta ATPS e de acordo com o

indicado no item Padronização desta ATPS.

2 Entregá-lo ao professor em data por ele agendada.

Livro-texto da Disciplina

VAN WYLEN, Gordon J.; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da Termodinâmica Clássica.

Tradução da 6. ed. 3ª Reimpressão. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 2008.