O Ciclo de Carnot

1 INTRODUÇÃO

No século XIX, as grandes locomotivas eram responsáveis por fazer o transporte de mercadorias como alimentos, tecidos, animais, e até eram tripuladas. Essas máquinas eram movidas a um motor a vapor necessitando de caldeiras para alimentar o sistema de aquecimento da água. O grande problema é que acidentes graves estavam acontecendo com essas locomotivas, as caldeiras se rompiam quando eram submetidas a grandes pressões, sendo justificadas pela precária tecnologia metalúrgica da época.

Eis então que, em 1816, Robert Stirling, com a ajuda de seu irmão, criou o “Motor Stirling” sendo mais seguro e eficiente que os motores a vapor. Esse motor é uma máquina térmica de ciclo fechado, funcionando através de combustão externa utilizando como fluido de trabalho os gases atmosféricos, aquecidos pela combustão podendo converter energia através de uma ampla variedade de combustíveis, tais como luz solar, energia geotérmica e biocombustíveis.

Por conta das vantagens supracitadas, o motor ficou conhecido em todo o mundo, principalmente por apresentar protótipos muito simples, sendo eficientes e funcionais. Nesse contexto, esse motor, pode ser utilizado para fins educativos, como uma ferramenta promissora para alunos do Ensino Fundamental, Médio ou Superior, sendo eficaz para uma aprendizagem significativa de conceitos físicos como: fluidos, motores, ciclo de Carnot, ciclo de Stirling, rendimento, conversão energética, energia cinética, potência e trabalho, abrangendo definições e resoluções de problemas.

1.1  Objetivos

1.1.1        Geral

Projetar um Motor de Stirling de bancada, através da reutilização de materiais. A fim de aplicar como recurso educacional eficiente nos estudos da termodinâmica, em qualquer nível educacional.

1.1.2        Específicos

1.          Ser capaz de movimentar as pás (Ventilador), criando um fluxo de ar;

2.          Utilizar o máximo de materiais recicláveis dentro do projeto;

3.          Ter uma fonte de energia com zero emissão de carbono;

4.          Ser viável para utilização educacional, sendo então de baixo custo;

5.          Criação de um desenho técnico e renderização do projeto.

1.2 JUSTIFICATIVA

O ensino vem mostrando que cada vez mais é preciso recursos para colocar em prática as teorias dadas por disciplinas, especialmente de Ciências Naturais, com a utilização dessas práticas é possível ampliar ainda mais o entendimento do aluno e realmente mostrar como funciona e para que serve todos aqueles conceitos e fórmulas, tendo uma aprendizagem diferenciada e muito mais eficaz. Diante disso, esse trabalho foi feito para ser um instrumento de desenvolvimento prático na área da termodinâmica, contribuindo com desenvolvimento científico, social e acadêmico do aluno. Sendo ele um projeto ecológico, construído com o máximo de materiais reutilizados e utilizando o vapor d’água como fonte de energia.

1.3 METODOLOGIA

O projeto tem como método de confecção a pesquisa descritiva, com embasamento a partir de estudos bibliográficos, com a finalidade de compreensão dos conceitos aplicados necessários para a construção e funcionamento do motor de Stirling, bem como a pesquisa de similares para a viabilidade do protótipo. Além disso, a execução do projeto se dá de maneira unicamente virtual, sendo utilizado alguns softwares para o alinhamento de informações, sendo eles: Trello para a confecção do plano de projeto, datas e tarefas aplicadas, o Excel para a criação de tabelas, gráficos e planilhas, o SolidWorks com o propósito de tanto modelar e renderizar o Desenho Assistido por computador (CAD), e o MathCad, software utilizado por engenheiros, com finalidade de executar o memorial de cálculo.