Projeto motor stirling

DESCRIÇÃO DO PROJETO

Título ou Nome do Projeto: Motor de combustão externa
Período de Execução:
Início (mês e ano) 06/05/2015	Término (mês e ano) 20/08/2015
Resumo do Projeto O motor Stirling até hoje ainda é pouco conhecido, este foi desenvolvido pelo engenheiro escocês Robert Stirling no ano de 1816. O motor possui o diferencial de ter combustão externa, podendo assim gerar trabalho a partir de várias fontes caloríficas como gases, madeira, biomassa, energia solar, entre outras. No decorrer deste trabalho será realizado um estudo sobre a confecção do motor stirling, seu funcionamento, seu ciclo de trabalho e sua capacidade de gerar energia elétrica. Utilizando os conhecimentos pesquisados e adquiridos, foi projetado um novo motor, demonstrando assim seu funcionamento.   Nome do(a) Professor(a) revisor(a) de Língua Portuguesa: Ariele Eidt
Objetivo Geral:  Desenvolvimento experimental de um motor de combustão externa, capaz de impulsionar um gerador para produzir energia elétrica.
Objetivos Específicos: Confeccionar um motor stirling Compreender o funcionamento do motor de combustão externa Mostrar o seu uso e eficiência como uma possível alternativa de produção de energia
Justificativa: Constantemente há uma busca por uma alternativa capaz de diminuir a utilização de combustíveis fósseis e utilizar combustíveis alternativos reduzindo assim a emissão de poluentes. E isto nos motivou a retomar e desenvolver um motor stirling, pois este tipo de motor necessita apenas uma fonte de calor, independente do tipo de combustível, para seu funcionamento.
Fundamentação teórica:           O motor Stirling é um motor de combustão externa que foi inventado em 1816 pelo escocês Robert Stirling. É uma máquina térmica muito eficiente, alguns modelos chegaram a índices de eficiência de 45%, superando e muito os motores a gasolina ou diesel que possuem uma eficiência média de 20% a 30%.           O princípio de funcionamento do motor stirling é o trabalho feito pela expansão e contração de um gás, sendo geralmente usado o hélio, o hidrogênio, nitrogênio ou simplesmente ar. O fluído de trabalho nunca deixa o interior do motor, não ocorre nenhuma combustão no interior dos cilindros do motor com liberação de gases a alta pressão como ocorre em motores com combustão interna, isso faz com que o motor stirling apresenta pouco ruído. O princípio de funcionamento do Motor stirling é baseado em um ciclo fechado, em que o gás de trabalho é mantido dentro dos cilindros e o calor é adicionado e removido do espaço de trabalho através de trocadores de calor” (CORTEZ; LORA; GÓMEZ, 2008,p.610)          Para operar o motor stirling só precisa de uma fonte externa de calor, uma vez que ocorre o processo de conversão de energia térmica em energia mecânica, isso torna possível utilizar uma variedade de fontes de energia como a energia solar, geotérmica, todos os tipos de combustíveis, e a utilização da biomassa.          O motor stirling apresenta dificuldade na partida e muita irregularidade na velocidade do motor, fatores que foram decisivos para que seu uso ficasse restrito em alguns casos específicos, como em submarinos, onde o funcionamento silencioso é importante.
Metodologia:    Com base em pesquisas bibliográficas e literaturas, desenvolveu-se um roteiro para a confecção das peças integrantes do motor. Virabrequim e Volante            Para construção do virabrequim foi utilizado um raio de bicicleta o qual foi dobrado com auxílio de um alicate de forma que uma dobra fique 90° em relação à outra.  Sobre o virabrequim será posto o volante utilizando quatro CDs, que serão fixados a uma roldana na qual também será fixada a correia que irá puxar o gerador de energia elétrica. Para a construção do Pistão deslocador de ar serão usados duas tampas de lata de alumínio que serão coladas e depois fixadas a um raio de bicicleta que será a haste do pistão, o pistão deslocador de ar terá 3 cm de altura, e a haste terá um comprimento de 15 cm.           O cilindro quente será feito com uma lata de metal com 6 cm de diâmetro, que será cortada a uma altura  de 7 cm. A 5 cm  de altura será aberto um orifício onde será colado um joelho de PVC com cola durepoxi e silicone de alta temperatura. Esse joelho servirá para fixar o cilindro do pistão de trabalho. Para o sistema de resfriamento será usado uma lata com 9 cm de diâmetro e 4 cm de altura. Será feito uma abertura no fundo da lata por onde será encaixado o cilindro quente e devidamente colada com cola durepoxi e silicone de alta temperatura.           Para a construção do pistão de trabalho serão usadas duas tampas de plástico de 2,5 cm de diâmetro, que serão coladas uma na outra e depois fixadas num raio de bicicleta com 8,5 cm de comprimento, que será a haste do pistão de trabalho.          O cilindro do pistão de trabalho será feito com um a tampa de plástico 4 cm de diâmetro e 3,5 de altura. Será aberto um orifício no fundo da tampa que será encaixada no joelho de PVC, e colada com cola durepoxi e silicone de alta temperatura. A conexão entre o pistão de trabalho e o cilindro do pistão de trabalho será feita com um balão de festa, que será fixada com uma abraçadeira.          A biela será feita com um raio de bicicleta com 4 cm de comprimento, que será fixado a haste do pistão e ao virabrequim, com conectores de terminal TBS. O cabeçote do motor será feito com uma lata de metal de 6 cm de diâmetro 15 de altura. No centro do fundo da lata será aberto um furo por onde passa a haste do pistão. Após isso, o cabeçote será encaixado no cilindro quente e vedado com silicone alta temperatura. Para a confecção da lamparina será usada uma lata de metal de 4,5 cm de diâmetro e será cordada a uma altura de 3,5 cm. A tampa superior da lata será usada para fechar a lamparina. Após todas as peças estarem prontas o motor será montado e posteriormente testado.
Resultados:           O projeto do motor Stirling, descrito anteriormente, traz uma concepção simples e de fácil fabricação, perceptível pela simplicidade das peças, porém a simplificação tornou o projeto minucioso, pois várias peças devem ser ajustadas durante a montagem, isso pode acarretar em erros de posicionamento das peças devido a erros de fabricação, contudo não deve prejudicar o funcionamento. Um dos aspectos que merece atenção é a usinagem das peças, devido a tolerâncias apertadas, fato esse já mostrado por Hirata (1995), o qual lembra que a vedação é fundamental para o bom funcionamento.          Em uma breve busca na internet, é possível verificar que o entendimento e a compreensão deste motor são de vários pesquisadores devido à grande importância dessa tecnologia para a geração de energia, tanto é que motores Stirling já estão sendo usados timidamente em alguns países. Durante as análises e testes feitos com o motor, foi notável o que todas as literaturas tratam sobre o difícil acerto para o perfeito funcionamento desses motores, os vários ajustes necessários para o sua devida eficácia o que se percebeu na prática vivida, mas o fato de um breve funcionamento deste pode elucidar melhor e dar novo ânimo durante a pesquisa. Com o desenvolvimento deste motor conseguiu-se ligar quatro lâmpadas eficazes.             Com certeza esse tema é longo e muito tem a ser estudado na área, para que um dia possamos ter uma energia limpa de verdade, pois é isso que será a energia proveniente do uso de motores Stirling, principalmente se não for utilizado nenhum gás tóxico como fluído de trabalho.
Impactos socioeconômicos, ambientais e importância para o Desenvolvimento Regional:          Ao resgatar e aprimorar a tecnologia pioneira do motor stirling, a expectativa deste projeto é oferecer uma inovação tecnológica ecologicamente correta ao extremo oeste catarinense. Com o desenvolvimento deste projeto estamos contribuindo em pesquisas na área de energia limpa, que deve ganhar cada vez mais espaço para alcançar definitivamente o desenvolvimento sustentável.
Referências bibliográficas: HIRATA, K. Schmidt theory for Stirling Engines. Stirling Engine home page.  Disponível   em: . Acesso em 20 de agosto de 2015. CORTEZ, Luís AugustoBarbosa; LORA, Electo Eduardo Silva; GÓMEZ, Edgardo Olivares. Biomassa para energia. Campinas: EdUNICAMP, 2008 https://motorstirling.wordpress.com/fundamentacao-teorica-2/

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