Sistema de refrigeração do motor

1 ETAPA 1

1.1 Passo 1

Nos motores de combustão interna a queima do combustível nos cilindros liberta grande quantidade de calor o que conduziria à deformação e "gripagem" dos órgãos do motor, tornando fundamental a presença de um sistema de refrigeração nesses motores.

Os sistemas de refrigeração são classificados de acordo com o fluido refrigerante, sendo de dois tipos: a ar e a agua.

1.1.1 Refrigeração a Agua

Nos motores refrigerados por água o bloco motor e a cabeça do motor apresentam cavidades, por onde circula a água, que estão ligadas a um radiador, por onde se perde a maior parte do calor; esta perda é acelerada pela corrente de ar promovida pelo ventilador e pela bomba de água que aumenta a velocidade de deslocamento

Relativamente ao radiador, que funciona assim como um permutador de calor onde a água quente é arrefecida pelo ar, apresenta um grande número de pequenos canais por onde aquela passa. Este elemento apresenta dois depósitos, um superior e outro inferior, entrando no primeiro a água proveniente do motor, saindo do segundo a água para o motor

O termóstato, que está colocado na conduta que liga a cabeça do motor à parte superior do radiador, permite assim que o motor atinja mais rapidamente a temperatura de funcionamento, mantendo-a depois constante. A indicação da temperatura de funcionamento é dada por um indicador de temperatura colocado no painel de instrumentos. Existem dois tipos: os de fole e os de cera.

1.1.2 Refrigeração a Ar

Este método apresenta uma grande simplicidade de execução e de manutenção. Os cilindros do motor possuem aletas, de maneira a aumentar a superfície de contato com o ar, permitindo uma melhor troca de calor com o meio. Os sistemas de refrigeração por ar podem ser de dois tipos: Sistemas de ventilação natural e Sistemas de ventilação forçada.

Nos Sistemas de ventilação natural o deslocamento do veículo é que provoca a circulação de ar em volta dos cilindros.

Nos Sistemas de ventilação forçada, a ventilação forçada permite uma refrigeração suficiente em todas as condições de funcionamento do motor. Contudo, em condições climática desfavoráveis, como o frio por exemplo, a ventilação é excessiva, e a refrigeração tende a levar o motor a funcionar a uma temperatura muito baixa.

Corrige-se este defeito com o emprego de um obturador que limita a quantidade de ar aspirado. Este obturador pode ser acionado por um comando manual ou por um dispositivo termostático situado na corrente de ar quente que sai do motor.

1.2 Passo 2

O ar possui menor calor específico que a água. Na figura abaixo mostra a quantidade de ar e água necessárias para retirar 1 caloria do motor.

1.3 Passo 3

O sistema de arrefecimento tem por finalidade, manter uma temperatura ideal (estabilizada) para o motor. Essa temperatura varia um pouco de motor para motor, mas fica entre 87 a 105 graus Celsius na maioria deles. Sendo essa temperatura controlada através do Termostato.

O termostato é o elemento responsável pelo controle de temperatura do motor e o rápido aquecimento do mesmo, quando frio. É uma válvula que se abre e fecha permitindo ou não a passagem do líquido de arrefecimento. Quando fechada, não ocorre a troca de calor, fazendo com que o líquido que está no motor sofra um rápido aquecimento. Quando aberta, permite que o líquido resfriado penetre no interior do motor, baixando sua temperatura. A sua temperatura de abertura e fechamento dependem do tipo de motor e do combustível que é utilizado. Motores a álcool normalmente trabalham com temperaturas mais elevadas.

1.4 Passo 4

Os líquidos se comportam como os sólidos, sofrendo dilatação volumétrica quando submetidos a uma variação de temperatura. Essa dilatação aumenta o seu volume, mas mantem sua massa constante.

A gasolina possui um coeficiente de dilatação alto se comparado a outras substancias. Onde você paga pelo volume abastecido e não pela massa de combustível, é mais vantajoso abastecer em horários em que a massa ocupa menor volume possível.

No caso da gasolina, quanto mais fria, maior sua densidade, sendo melhor para se abastecer com esse combustível. Sendo assim, o melhor horário para se abastecer o veiculo com gasolina é no inicio da manha, pois o combustível no tanque do posto estará mais frio.

2 ETAPA 2

2.1 Passo 1

Chamamos de 1ª Lei da Termodinâmica, o princípio da conservação de energia aplicada à termodinâmica, o que torna possível prever o comportamento de um sistema gasoso ao sofrer uma transformação termodinâmica.

Analisando o princípio da conservação de energia ao contexto da termodinâmica: Um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-la ou transferi-la ao meio onde se encontra, como trabalho, ou ambas as situações simultaneamente, então, ao receber uma quantidade Q de calor, esta poderá realizar um trabalho e aumentar a energia interna do sistema ΔU, ou seja, expressando matematicamente: Sendo todas as unidades medidas em Joule (J).

Conhecendo esta lei, podemos observar seu comportamento para cada uma das grandezas apresentadas:

2.2 Passo 2

A transferência de calor afeta o desempenho, a eficiência e as emissões dos motores através dos seguintes parâmetros:

• Temperatura e pressão dos gases de combustão (afeta potência útil)

• Consumo específico de combustível

• Detonação (troca de calor para os gases não queimados)que limita a taxa de compressão

• Aquecimento da válvula de exaustão (afeta a eficiência volumétrica de admissão)

• Emissões de CO e HC queimados na exaustão

• Temperatura dos gases de exaustão (EGT) que controla turbo compressores e recuperadores

• Aquecimento do óleo (maior atrito)

• Expansão térmica dos componentes (pistão, anéis, cilindro, cabeçote,