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Motores a Combustão Interna Prof. Fernando Porto Curso Eng. Mecânica - UNITAU

1. INTRODUÇÃO 1.1. TIPOS DE MOTORES Motor: Máquina projetada para converter uma forma de energia em energia mecânica, podendo ser de diversos tipos: Motores pneumáticos: convertem ar comprimido em movimento mecânico.

Figura 1-1: Exemplo de motor pneumático

Figura 1-2: Exemplos de aplicações do motor pneumático. Fonte: Site da Campibras, Comércio de

Ferramentas Pneumáticas.

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Exemplos de aplicação típica de motores pneumáticos: bomba de imersão, desincrustadores pneumáticos, esmerilhadeiras de ferramentaria, esmerilhadeiras retas, esmerilhadeiras de serviço pesado, furadeira leve, lixadeira pistola, lixadeira orbital rotativa, lixadeiras angulares, lixadeiras verticais, marteletes rebarbadores, marteletes rompedores, socadores de piso/bancada, talhas pneumáticas, vibradores para concreto, chave de impacto, parafusadeiras pneumáticas, etc. Motores elétricos: convertem eletricidade em movimento mecânico. Motores a combustão: queimam combustível para gerar calor e com isto gerar força. O combustível a ser queimado pode ser de origem fóssil, tal como gasolina, óleo diesel, óleo combustível (não confundir com diesel), gás natural, ou pode ser oriundo de fontes renováveis, tais como biometanol, biodiesel, metanol, hidrogênio. Estes motores podem ser de combustão interna ou externa. Combustão externa: a queima ocorre em pressão atmosférica (motor Stirling, motor a vapor,

etc.).

Figura 1-3: Exemplo de aplicação de motor de combustão externa: Locomotiva a vapor.

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Combustão interna: a queima ocorre em uma câmara de alta temperatura e alta pressão. A queima pode ser contínua ou intermitente.

o Contínua: foguetes, turbinas a gás (aviões), turbinas a vapor (navios de grande porte,

geração de eletricidade). o Intermitente: grande variedade de tipos já inventados, mas os de alguma relevância em

termos de projeto ou de aplicação comercial são: motores de 4 tempos, 2 tempos, 6 tempos, rotativo Wankel.

Motores a combustão interna possuem algumas vantagens sobre os de combustão externa: 1. Ausência de trocadores de calor no circuito do fluido de trabalho, tal como a caldeira e condensador de uma instalação a vapor. Isto implica em simplicidade, menor peso, menor tamanho e evita-se as perdas no processo de transmissão de calor. 2. Todas a peças podem trabalhar a temperatura bem abaixo da máxima temperatura cíclica, o que permite o uso de temperaturas cíclicas elevadas, aumentando a eficiência do conjunto. 3. Motores a combustão externa, em especial motores a vapor, necessitam de um tempo relativamente longo para seu start-up (período entre o início do processo de acionamento do motor e o início da geração de força). Esta característica inviabiliza economicamente o emprego do motor a vapor para trajetos curtos. Estas vantagens são de importância no campo de transportes terrestres, onde o pequeno peso e volume do par motor a combustão interna e combustível são essenciais. O motor de combustão interna (MCI) é um equipamento capaz de converter energia química contida em um combustível em mecânica. Geralmente esta energia mecânica é disponibilizada através de um eixo de saída rotativo, o virabrequim (também chamado de eixo de manivelas). A energia química contida no combustível é transformada em energia térmica através de queima ou oxidação com o ar, em uma câmara de combustão, no interior do motor. A queima ou oxidação eleva a temperatura e a pressão dos gases na câmara de combustão, fazendo que estes gases se expandem contra os mecanismos do motor, os quais convertem esta expansão em movimento rotativo através do eixo virabrequim. Este eixo, conectado a um conjunto redutor, transmite o movimento rotativo de modo a disponibiliza-lo para o uso final. Este uso final pode ser a propulsão de um veículo (carro, caminhão, trator, locomotiva, navio, aeronave, etc.), geração de energia elétrica, acionamento de bombas hidráulicas, etc. A maioria dos MCI utiliza pistões que se movimentam de forma alternada no interior de cilindros. Esta disciplina tem como foco este tipo de motor. Existem outros tipos de MCI, sendo o rotativo um dos mais importantes, o qual receberá uma breve explanação.