APS - CARRO DE PROPULSÃO À VAPOR

RESUMO

Os primeiros relatos que se sabe do uso do vapor para gerar movimento foi registrado na Grécia século I a.C. e descritos no livro “Pneumatica”, de Heron de Alexandria. Desde então passaram-se anos sem nenhum registro de maquinas do tipo, não é sabido ao certo a razão, talvez por motivos como o abandono da cultura grega na Europa na idade média ou simplesmente porque as técnicas mecânicas eram comumente repassadas oralmente e não registradas em livros. Foi a partir da renascença que temos novos registros sobre maquinas que utilizava o vapor para impulsionar mecanismos. A partir de então junto com a necessidade de avanço tecnológico e industrial ascendeu as pesquisas e modernização das maquinas a vapor visando o aumento da sua eficiência. Nesse período foi desenvolvido motores a vapor com menos perda de energia utilizando por exemplo a maquina de condensação fazendo com que o consumo carvão seja reduzido em até três vezes . O motor a vapor também foi utilizado nos automóveis durante o fim do século XIX até o início do século XX, por mais ou menos 30 anos.

Palavras chave: Maquinas a vapor, motor a vapor, desenvolvimento tecnológicos.

ABSTRACT

The first reports known to use steam to generate movement come from Greece (century I B.C.) and can be also found in the book "Pneumatica", by Heron of Alexandria. Since then, the years have gone by without no records of any machines of this kind, maybe for reasons such as the abandonment of Greek culture in Europe, during the Midle Ages, or simply because mechanical techniques were commonly transmitted orally and not recorded in books. New documents were found during the Renaissance about machines that use steam to drive mechanisms. From then on, simultaneously with the need for technological and industrial advancements, researches were made to promote the modernization of steam engines to increase their efficiency. During this period, steam engines that lost minor energy were developed, using, for example, a condensing machine that reduced coal consumption to three times less. The steam engine was also used in automobiles during the late nineteenth century until the early twentieth century for about 30 years.

Key words: Steam machine, steam engine, technological development. 

Sumário

Sumário 5

1. Objetivo do trabalho 6

2. Pesquisa sobre propulsão a vapor 6

2.1 Primeira maquina a vapor 6

2.2 A máquina a vapor de Watt 7

2.3 O uso da propulsão à vapor na atualidade 9

3. Descrição e desenvolvimento do Projeto 10

3.1. Construção do Protótipo 10

3.2 Protótipo Final 16

4. Conclusão 18

5. Comentários e sugestões 19

6. Desenhos 20

7. Orçamento 21

8. Bibliografia 22

 

1. Objetivo do trabalho

O objetivo deste trabalho é projetar e construir um carro que seja tracionado com mecanismo de propulsão a vapor que permita o transporte de massa padrão de 5,0 kg por uma pista de dimensões pré-estabelecidas em linha reta e cronometragem de tempo. Como descrito nas instruções deste trabalho.

2. Pesquisa sobre propulsão a vapor

2.1 Primeira maquina a vapor

Os primeiros equipamentos movidos a vapor foram construídos na Grécia antiga e foram descritas no livro Pneumáticas, de Heron de Alexandria no século I a.C. A máquina de Heron também conhecida como (figura 1.0) consistia em uma esfera de cobre oca contendo água e com dois caninhos torcidos abertos e sustentado por outros dois ligados à base. O aparelho era colocado sobre o fogo que fervia a água e o vapor escapava pelos canos, fazendo girar a esfera. Até então não havia nada funcional dado a esta maquina, a mesma era usada como um “brinquedo cientifico” exposta em templos.

Figura 1.0 – (fonte: Wikipédia)

Após muitos anos sem quaisquer registros de outras máquinas do tipo (devido ao abandono da cultura grega na Europa na idade média ou simplesmente porque as técnicas mecânicas eram repassadas oralmente e não registradas em livros) no período da renascença – período no qual pregava-se a volta da cultura Greco-romana e propagava a mudança de orientação do teocentrismo para o antropocentrismo – outras pesquisas do gênero começaram a surgir.

No ano de 1629 o engenheiro e arquiteto italiano Giovanni Branca publica um “guia de construções”, o Manuale d'Architettura. Nele há o registro de um aparelho que consistia de uma vasilha com um cano aberto para saída de vapor, lembrando uma chaleira. Ela era preenchida com água e posta ao fogo e o vapor gerado

escapava servia para mover uma roda com pás. Já a primeira verdadeira máquina térmica é legada ao físico francês Denis Papin em 1690, que utilizou vapor para impulsionar um mecanismo com êmbolo e cilindro.

Papin também inventou um parelho semelhante à panela de pressão e também uma válvula de segurança para evitar sua explosão. Em 1698, Thomas Savery, um engenheiro militar inglês patenteou uma máquina a vapor de interesse industrial. Sua descrição e uso foi publicada num folheto intitulado O Amigo do Mineiro e visava retirar água dos poços de minas de carvão, porém tinha problemas como como inundação em caso de falha ou mesmo sua explosão devido ao uso de vapor a alta pressão.

Por volta de 1712, o inglês Thomas Newcomen, aperfeiçoando as máquinas de Savery e Papin, idealizou uma nova máquina térmica, cuja maior diferença foi uma viga que lembra uma gangorra e poderia ser utilizada em minas profundas com menor risco de explosões e que, além de elevar a água, poderia elevar cargas. Sua máquina foi um sucesso na Europa durante o século XVIII.

A conversão de energia em trabalho, em máquinas expelindo calor para a atmosfera, tinha uma eficiência de 5%, mas com a adição de um condensador subia para 25% ou a mais, e com uma estação reinjetora