Atps Termodinâmica Aplicada

ÍNDICE

1.1. Sistema de refrigeração de um motor de combustão interna. 3

1.1.1. Líquido de arrefecimento 4

1.2. Componentes que monitoram e regulam a temperatura 4

1.3. Compra de combustível 6

1.4. Primeira Lei da Termodinâmica 6

1.5. Transferência de calor em motores automotivos 8

1.5.1. Condução 8

1.5.2. Convecção 8

1.5.3. Radiação 9

1.5.4. Efeitos nos componentes do motor 10

1.6. Desperdício na forma de calor no motor de um automóvel 12

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Sistema de refrigeração 4

Figura 2: Sensor de temperatura 6

Figura 3: Sensor Interruptor Duplex 6

Figura 4: Válvula termostática 7

Figura 5: Temperaturas em um pistão 11

Figura 6: Pistão de motores ciclo diesel 11

Figura 7: Temperaturas na parede do cilindro em um motor ciclo diesel 12

Figura 8: Temperaturas entre as válvulas do cabeçote 12

1.1. Sistema de refrigeração de um motor de combustão interna.

O sistema de refrigeração em carros de injeção eletrônica pode ser escrito da seguinte maneira: um sensor de temperatura manda informações da temperatura do motor para um computador (módulo), que reenvia as informações para um relé, e este liga a ventoinha do carro para refrigerar o motor. Se houver problema no sensor poderá ocorrer um erro no envio de informações ao módulo, a leitura estará incorreta e então, poderá não ligar a ventoinha quando necessário. (THOMSON, 2012). Na figura 1 podemos visualizar o sistema de refrigeração.

Figura 1: Sistema de refrigeração

Fonte: Thomson (28/03/14)

Existe dois tipos de sistemas de arrefecimento encontrados em carros: arrefecimento líquido e arrefecimento à ar. (THOMSON,2012)

• Arrefecimento a líquido: o sistema de arrefecimento a líquido faz circular um fluido por mangueiras e partes do motor. Ao passar pelo motor quente o líquido absorve calor, resfriando o motor. Depois que o fluido deixa o motor ele passa por um trocador de calor, ou radiador, que transfere o calor do fluido para o ar que passa pelo radiador.

• Arrefecimento a ar: Alguns carros mais antigos (o Fusca e seus derivados, por exemplo) e uns poucos contemporâneos usam motores refrigerados a ar. Em vez de haver um líquido circulando pelo motor, o bloco e o cabeçote são dotados de aletas que aumentam a área de absorção de calor e de contato com o ar, conduzindo o calor para longe do motor. Uma potente ventoinha força o ar sobre essas aletas, que resfriam o motor ao acelerar a transferência de calor para o ar. Quando o motor é exposto ao fluxo de ar, como nas motocicletas, a ventoinha pode ser dispensada.

1.1.1. Líquido de arrefecimento

A água é um dos fluidos mais eficazes na conservação de calor, mas ela congela numa temperatura muito alta para ser usadas em motores de automóveis. Para eliminar este problema e outras adiciona-se um fluido à água, esta agua passou-se a chamar de “líquido de arrefecimento”. (FRISONTECH, 2014)

Estes aditivos em geral são à base de etileno glicol, um produto que entra em ebulição a 197ºC (sob pressão atmosférica) e que se mistura perfeitamente à água, além de possuir qualidades antioxidantes, que mantém todo o sistema limpo.

A mistura, em proporções ideais, ferve a 118 ou 119ºC, reduzindo a possibilidade de formação de vapor no interior das galerias do sistema, possibilitando que os componentes atuem de forma mais efetiva. E ocorre congelamento na mistura a aproximadamente -25ºC. (THOMSON,2012)

Comparando o calor específico da água que equivale a 1,0 cal/gºC e a do ar, que equivale a 0,240 cal/gºC, podemos verificar que é necessário muito mais calor para aumentar a temperatura da água que a do ar. É necessário mais que quatro vezes a quantidade de ar do que uma quantidade de água para proporcionar a mesma refrigeração.

1.2. Componentes que monitoram e regulam a temperatura

Os termômetro utilizados para fazer a medição da temperatura do motor do carro são:

• Sensor de temperatura líquido de arrefecimento: mede a temperatura do motor e a indica no painel de instrumentos, ou módulo de injeção eletrônica. Este sensor envia as informações relativas as variações da temperatura, para o módulo de controle eletrônico (ECM). Com esta informação, o sistema computadorizado controla a dosagem de combustível, ponto de ignição, sensor lambda, ventilador de radiador, entre outros. (THOMSON, 2012). Na figura 2 podemos visualizar um tipo de sensor.

• Sensor temperatura ar - Este informa à central a temperatura do ar que entra no motor. Junto com o sensor de pressão, a central consegue calcular a massa de ar admitida pelo motor e assim determinar a quantidade de combustível adequada para uma combustão completa. (WIKIPÉDIA)

Figura 2: Sensor de temperatura

Fonte: Thomson

• Sensor – Interruptor Duplex: indica a temperatura através do ponteiro de medidor no painel de instrumentos, e acende e apaga intermitentemente uma lâmpada ou alarme. (THOMSON, 2012). Na figura 3 podemos visualizar um sensor interruptor.

Figura 3: Sensor Interruptor Duplex

Fonte: Thomson

• Válvula termostática – componente instalado geralmente entre o motor e o radiador. Sua função é proporcionar um aquecimento mais rápido do motor e depois manter a temperatura dentro de uma faixa ideal de trabalho, controlando o líquido de arrefecimento, do motor para o radiador. (THOMSON, 2012). Na figura 4 podemos ver o seu esquemático.