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PROJETO DE FÍSICA II

Taquara, 23 de novembro de 2012

Motor Stirling

Antônio C. P. da Silva Jr

Cassius Vallada Flesch

Giovana Heidrich

Thiarles Silva de Vargas

Wiliam Liedtke

2FACCAT – Engenharia de Produção

JUSTIFICATIVA DO PROJETO

O grupo optou por fazer o projeto do motor Stirling justamente por sua

dificuldade, sendo que os integrantes perceberam o desafio que teriam ao projetar o produto.

OBJETIVO GERAL

Fazer com que o motor Stirling funcione aplicando conhecimentos estudados em aula.

3FACCAT – Engenharia de Produção

TEORIA

O motor Stirling possui duas câmaras em diferentes temperaturas, que aquecem

e arrefecem um gás.

O gás utilizado nos modelos mais simples é o ar, já nos modelos de alta potência

e rendimento, são empregados o hélio ou hidrogênio pressurizado, por serem gases com

condutividade térmica mais elevada e menor viscosidade, ou seja, transportam energia

térmica (calor) mais rapidamente e têm menor resistência ao escoamento, o que implica

menos perdas por atrito.

Ao contrário dos motores de combustão interna, o fluido de trabalho nunca

deixa o interior do motor, trata-se portanto de uma máquina de ciclo fechado.

4FACCAT – Engenharia de Produção

SLIDE CONCEITUAL DO FUNCIONAMENTO DO MOTOR

Diagrama de P x V do ciclo Stirling

Volume

Pressão

3 – Expansão Isotérmica

Virabrequim gira, fazendo com que entre ar frio na base do recipiente, o que gera um equilíbrio térmico e leva o pistão para o meio.

4 – Resfriamento Isocórico

Pistão vai em direção à base pois a parte de cima fica mais quente, empurrando o pistão para baixo.

1

2

3

4

1 -Compressão Isotérmica:

Pistão está no meio por haver um equilíbrio térmico.

2- Aquecimento Isocórico

Pistão está ao lado oposto da chama por ser empurrado pelo ar quente.

5FACCAT – Engenharia de Produção

VANTAGENS

• Os gases usados nunca saem do motor, pois não existem válvulas de escape que liberem

gases a alta pressão, o que lhe proporciona maior eficiência;

• Pouco poluente, pois a combustão é contínua;

• Não ocorrem explosões em seu interior, sendo assim, são muito silenciosos.

• Funciona com qualquer fonte de calor, desde que haja uma significativa diferença de

temperatura em seu interior.

6FACCAT – Engenharia de Produção

DESVANTAGENS

• Sua maior desvantagem é a dificuldade de iniciar e variar sua velocidade de rotação

rapidamente, sendo complicado o seu emprego em veículos;

• Podem ter problemas técnicos no sistema de vedação, que impede o vazamento do fluido de

trabalho, especialmente quando se empregam gases inertes e leves (hélio, hidrogênio), difíceis

de serem confinados sob alta pressão, sem escaparem para o exterior;

• Por ser uma tecnologia pouco difundida, os motores Stirling são mais caros, tanto na

aquisição quanto na manutenção.

7FACCAT – Engenharia de Produção

MATERIAIS UTILIZADOS

- 1 lata com diâmetro de 98 mm.- 2 latas com diâmetro de 72 mm.- 2 latas com diâmetro de 53 mm.- 3 latas com diâmetro de 57 mm.- 3 raios de inox de 2 mm.- 1 luva de 20 mm.- 1 joelho de 20 mm.- 1 adaptador de 25/50 mm.- 1 balão de festa.- 1 conjunto de parafuso c/ arruelas e porca.- 1 abraçadeira.- 2 cintas plásticas.- 7 conectores sindal.- 5 cd's.- 2 terminais de fio.- Silicone de alta temperatura.- Estanho.

Custo Total = R$ 30,00

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MAIORES DIFICULDADES DE MONTAGEM

• Recortar as peças no tamanho correto;

• Colar a luva no cilindro do motor;

• Balancear o balão no pistão de trabalho;

• Fazer com que não houvesse perda de ar;

• Fazer com que não houvesse atrito do pistão com a parede da lata.

9FACCAT – Engenharia de Produção

VÍDEO MOTOR STIRLING

http://www.youtube.com/watch?v=ZKox5aYuzVo

10FACCAT – Engenharia de Produção

CONCLUSÃO

Embora seja possível que qualquer pessoa monte um motor Stirling, o

grupo encontrou algumas dificuldades, principalmente para a colocação das peças

na maneira correta. Felizmente, conseguiu alcançar os objetivos almejados com o

projeto, que foi o funcionamento do motor e conseguir replicar as teorias

aprendidas em aula para a parte prática.

O motor não obteve alto custo para o grupo, que conseguiu utilizar

muitos materiais recicláveis para sua construção, provando a diversidade de ações

que podem ser tomadas com estes materiais.

11FACCAT – Engenharia de Produção

“Se à primeira vista a ideia não for absurda, não há esperança para ela.”

Albert Einstein