Termodinâmica. Sistema de resfriamento

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. Dentre esses, os motores de combustão interna, utilizado em automóveis, são amplamente estudados para o desenvolvimento de novas tecnologias, que permitam um maior rendimento. Esses motores operam em ciclos termodinâmicos o que motiva o estudo dos processos termodinâmicos a ele inerentes tais como combustão, injeção e exaustão.

Objetivo do Desafio

O desafio é estudar o funcionamento de um motor de combustão interna, presente em um automóvel. 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.

Passo 1

Sistema de arrefecimento

No principio da fabricação dos motores à combustão, acreditava-se que para se obter o melhor desempenho de funcionamento era necessário manter a temperatura do motor bem próxima da temperatura ambiente, mas com a evolução nos estudos da engenharia, observou-se que o ideal é manter o controle da temperatura de trabalho constante e a dilatação dos componentes, e a função de baixar a temperatura se alterou para: “fazer que o motor aqueça o mais rápido, para alcançar a temperatura ideal de trabalho e realizar a distribuição por todo motor.” Essa nova metodologia sobre o controle de temperatura, passou a ser conhecida como Arrefecimento.

Arrefecimento a ar – é utilizado em motores com poucos componentes móveis e que produzem menos atrito interno e por consequência menos calor. Esse tipo de arrefecimento é utilizado em motores pequenos como utilizados em motocicletas, motores estacionários. O arrefecimento é feito por canaletas do bloco e do cabeçote do motor.

Arrefecimento a água – esse sistema é utilizado na maioria dos motores veiculares e seu arrefecimento é feito pela água, sistemas de controle de temperatura, pressurização e a utilização de fluidos especiais.

O sistema de arrefecimento é acionado por uma válvula termostática, quando o motor chega a temperaturas entre 85°C a 95°C, o refrigerante é distribuído por todo o motor, retirando o calor do cabeçote, pistões, câmaras de combustão, paredes dos cilindros e válvulas. O fluido refrigerante aquecido circula entre as camisas do motor, através de uma mangueira esse mesmo fluido é transportado para o radiador, onde o ar exterior e a corrente de ar gerada pelo ventilador, abaixando a temperatura do fluido de arrefecimento e retorna por outra mangueira ao motor. O fluido de arrefecimento circula sobre pressão, pelo sistema inteiro de arrefecimento. A bomba d`água é encarregada de gerar movimentação para essa circulação, acelerando a passagem do fluido através de um rotor. No período em que o motor não atinge a temperatura ideal de funcionamento, o fluido de arrefecimento circula apenas por um pequeno circuito, que atravessa somente as galerias do motor².