ATPS – ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS TERMODINAMICA E SISTEMAS TERMICOS

UNIVERSIDADE ANHANGUERA DE SÃO PAULO

UNIAN SP – SANTO ANDRÉ

CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

ATPS – ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
TERMODINAMICA E SISTEMAS TERMICOS

Professor

                                                                        

Santo André

2015

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA DE SÃO PAULO

UNIAN SP – SANTO ANDRÉ

CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

TERMODINAMICA E SISTEMAS TERMICOS

ATPS – Atividades Práticas Supervisionadas apresentadas pelo aluno ao Curso de Engenharia de Produção da Universidade Anhanguera de São Paulo ao Professor.

Santo André

2015

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO         3

1. APRESENTAÇÃO DO DESAFIO        3

1. DESCRIÇÃO DAS ETAPAS        4

1. MOTORES STIRLING: energia limpa e sustentável        4

1. REALIZAÇÃO DAS ETAPAS DO TRABALHO        5

1. CONCLUSÃO        13

1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        13

1. ANEXOS        15

1 – INTRODUÇÃO

Este relatório apresenta o desenvolvimento da atividade prática supervisionada, designada pelo professor de termodinâmica e sistemas térmicos, no curso de engenharia de produção e tem como objetivo principal desenvolver as habilidades adquiridas durante a disciplina.

2 - APRESENTAÇÃO DO DESAFIO (Retirado da ATPS)

2.1 - DESAFIO

O estudo de máquinas térmicas constitui um dos pilares da termodinâmica, devido à

sua grande importância prática, como por exemplo, no desenvolvimento de turbinas e motores, dos mais variados tipos.

Teoricamente, o motor Stirling é uma máquina térmica o mais eficiente possível.

Alguns protótipos construídos pela empresa holandesa Phillips nos anos 1950 e 1960 chegaram a índices de 45%, superando facilmente os motores a gasolina, diesel e as máquinas a vapor (eficiência entre 20% e 30%). Este tipo de motor funciona com um ciclo termodinâmico composto de 4 fases e executado em 2 tempos do pistão: compressão isotérmica (=temperatura constante), aquecimento isocórico (=volume constante), expansão isotérmica e arrefecimento isocórico. Este é o ciclo idealizado (válido para gases perfeitos), que diverge do ciclo real medido por instrumentos. Não obstante, encontra-se muito próximo do chamado Ciclo de Carnot, que estabelece o limite teórico máximo de rendimento das máquinas térmicas. Fonte: Motor Stirling. Disponível em:

. Acesso em: 8 nov 2013.

2.2 - Objetivo do Desafio (Retirado da ATPS)

O desafio é estudar o funcionamento de um motor de combustão externa e construir um motor de Stirling caseiro. 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.

3 – DESCRIÇÃO DAS ETAPAS (Retiradas da ATPS)

As etapas a serem seguidas para a realização desta ATPS são:

ETAPA 1: 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. (tempo para realização: 05 horas)

ETAPA 2: 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. (tempo para realização: 05 horas)

ETAPA 3: Segunda Lei da Termodinâmica.

Esta atividade é importante para você discutir o funcionamento das máquinas térmicas, assim como tratar da irreversibilidade dos processos naturais. Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.  (tempo para realização: 05 horas)

ETAPA 4: Ciclos Motores. Ciclos de Potência dos Motores com Pistão.

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. (tempo para realização: 05 horas)

4 - MOTORES STIRLING: Energia limpa e sustentável

‘’Um motor de Stirling é um motor de calor que opera por compressão e expansão cíclica de ar ou outro gás a temperaturas diferentes de tal modo que há uma conversão de energia de calor líquido para trabalho mecânico’’. Ou seja, é um ciclo fechado com um fluido de trabalho gasoso permanentemente. É uma máquina térmica, o mais eficiente possível. Um regenerador diferencia este motor de outros motores de ar quente de ciclo fechado.

Ele foi concebido em 1816 e é conhecido pela alta eficiência em comparação com motores a vapor, silencioso, e sua capacidade de usar quase qualquer fonte de calor.

É gerado com fonte de energia externa, diferente dos motores de ciclo Otto ou ciclo diesel que utilizam combustão interna e é compatível com fontes de energia alternativas e renováveis.

5 – REALIZAÇÃO DAS ETAPAS:

ETAPA 1: Definição e Conceitos Fundamentais. Substâncias Puras e Propriedades.

Passo 1 (Equipe)

Pesquisar qual é o tipo de substância mais utilizado como combustível no motor de Stirling e quais as suas propriedades. Sites sugeridos para pesquisa

Motor Stirling. Disponível em:

< http://wikienergia.pt/~edp/index.php?title=Motor_Stirling>. Acesso em: 10 nov 2013.

Combustíveis líquidos ou gasosos, carvão, produtos de liquefação ou gasificação de carvão, biomassa, lixos urbanos, etc. É possível mudar de combustível durante a operação, sem necessidade de parar ou ajustar o motor. Energia nuclear ou solar também pode constituir a fonte de calor.