SumárioIntrodução....................................................................................................................................2

Objetivos......................................................................................................................................3

Material Utilizado.........................................................................................................................4

Metodologia.................................................................................................................................5

Construindo o cilindro do Pistão de Trabalho..........................................................................5

Cilindro:................................................................................................................................5

Buchas para o pistão deslocador..........................................................................................7

Bucha com moeda de 5 centavos.........................................................................................8

Dicas sobre a solda:..............................................................................................................9

Fugas de Ar e atrito............................................................................................................10

Forno..................................................................................................................................10

Virabrequim com o Raio.....................................................................................................10

Pistão de trabalho..............................................................................................................11

Volante...............................................................................................................................11

Conectores de Fios Elétricos...............................................................................................12

Resultados obtidos.....................................................................................................................13

Como funciona um motor......................................................................................................14

Água:..................................................................................................................................14

Conclusão...................................................................................................................................16

Bibliografia.................................................................................................................................17

Anexo 1......................................................................................................................................18

Introdução

Neste relatório esta a apresentação teórica da atividade apresentada pelo nosso grupo,

onde apresentamos o Motor Stirling Gama de combustão externa. Este motor está entre

o modelo mais conhecido, é constituído por dois cilindros independentes, onde o pistão

quente faz o deslocamento do fluído de trabalho (ar ou gás) entre a extremidade "quente

e fria", suspenso por uma haste deslizantes sobre buchas, pelo centro do cilindro quente

e este pistão é totalmente escondido pelo o cilindro quente.

O segundo pistão, conhecido como pistão de trabalho, encontra-se separado do cilindro

quente, diferentemente do motor Beta. Esse é responsável pelo trabalho do motor

(compressão, expansão, descompressão e contração do fluído de trabalho).

Objetivos

O objetivo desta apresentação foi construir na pratica um motor de combustão externa

cujo o ciclo é denominado Stirling, onde o mesmo foi estudado em sala de aula

juntamente com outros ciclos como por exemplo; Stirling, Diesel, Otto, Joule e Carnot.

Construir motor cujo o Ciclo Seja Stirling,

Apresentar na Semana da engenharia,

Acompanhar na prática o aprendizado em sala de aula,

Entregar relatório da apresentação.

Material Utilizado

O motor foi construído Através de materiais totalmente recicláveis, e estes materiais

são:

4 latas de inseticidas, ou óleo desengripante, ou bom ar (57 mm de diâmetro);

1 lata de ervilha ou milho, para depósito de água, (73mm de diâmetro);

1 lata de pêssego, para fazer o forno (102 mm de Diâmetro);

1 lata de Red Bull (250ml) ou desodorante Axe, para o pistão deslocador (53mm de

Diâmetro);

1 outra lata de Red Bull, para tampa do pistão deslocador (53mm de Diâmetro ou de

250ml);

1 luva de PVC de 20, na cor marrom, cortadas na metade de seu comprimento original,;

1 cotovelo de PVC 20, na cor marrom;

1 redutor de PVC de 32mm para 25mm;

1 redutor de PVC de 40mm para 32mm;

1 redutor de PVC de 50mm para 40mm;

2 raios inox de bicicleta de 2 mm, para o pistão deslocador, utilizando a porca do raio

cortada ao meio;

1 raio de guarda chuva, para a biela do pistão deslocador, pelo fato de ser mais fino e

leve. Mas também pode substituir por um raio de bicicleta de 2 mm;

2 raios inox de bicicletas de 2,5 mm, para o virabrequim e a biela do pistão de trabalho;

5 CD para fazer o volante;

1 braçadeira para o pistão de trabalho;

1 balão surpresa número 10" ou 8", são mais resistentes que os tradicionais;

2 botões de volume de rádio, para fazer o pistão externo, ou pode ser substituídos por

duas tampas de produto de limpeza com diâmetro de 35 mm;

2 bucha de bronzina encontradas em toca fitas, por onde o pistão deslocador escorrega,

ou substituídos por duas moedas de cinco centavos, furado com uma broca de 2 mm;

8 conectores de fio de luz para fixar os raios e ter regulagem ;

1 bisnaga de cola de silicone de alta temperatura;

1 soldador de estanho e solda do mesmo.

Metodologia

Construindo o cilindro do Pistão de Trabalho

Cilindro: 

a lata externa (cilindro) é de spray desengripante, de bom ar ou de inseticida, outra

opção é a lata de Coca Cola Burn.

Medidas: 57 mm de diâmetro e 120 mm de comprimento (medida externa já cortada).

Curso:

O curso total (movimento de vai e vem) do pistão deslocador é de 28 mm e deve haver,

no máximo, 3 mm de folga em cada extremidade do cilindro. Ex: 2 mm de folga

do cabeçote + 70 mm comprimento do pistão + 28 mm de curso total do pistão + 2 mm

de folga antes do pistão chegar ao fundo do cilindro, num de total = 102 mm. Essa

medida é o espaço interno do cilindro. Recomenda-se + 18 mm de borda para o encaixe

do cabeçote na parte superior do cilindro. Assim, a medida externa do cilindro resulta

120 mm de comprimento total.

A posição do furo:

o centro do furo no cilindro, onde a luva é colada, é localizado a uma distância de 30

mm de cima para baixo ou 90 mm de baixo para cima.

Isso não é crítico, mas tenha cuidado para que o cabeçote não tampe esse furo .

Cuidados ao montar: 

o pistão deslocador deve ficar suspenso dentro do cilindro, sem tocar em parte

alguma, sendo que recomenda-se que exista uma folga de 2 mm entre a periferia do

pistão e as paredes internas do cilindro .

Cada cabeçote do cilindro do motor pode variar entre 5 a 6 cm de comprimento. Deste

modo, a distância entre as buchas é de aproximadamente 5 cm após o encaixe.

Medida: 

o comprimento total da lata onde está fixo suporte do virabrequim, desde o inicio da lata

até a altura do centro do eixo (virabrequim) é 13,5 cm.

Bielas: 

são cortadas após a conclusão da fabricação do motor, pois o comprimento varia

conforme a construção de cada motor.

Buchas para o pistão deslocador

Onde encontra? 

Essa bucha de bronzina, pode ser encontrada em toca-fitas auto-reverse (de carro). pode

ser vista a posição onde tal bucha se localiza no mecanismo.

ATENÇÃO! Caso tenha dificuldades para a aquisição desta bucha, ela pode ser

substituída por uma moeda de 5 centavos revestida em cobre, na cor dourada.

Bucha com moeda de 5 centavos

Procedimento: inicialmente faça um furo de 1,5 mm no centro da moeda e, em seguida

com uma broca de 2 mm. Depois, teste se o raio (haste do pistão deslocador) desliza

livremente pela moeda, mas sem folgas, para evitar fugas de ar e garantir o bom

funcionamento do motor

Dica para soldar moeda de 5centavos: 

A região onde é feita a solda, deve ser lixada e limpa. Evitem colocar os dedos sobre a

região lixada, pois a gordura natural dos dedos, pode atrapalhar a fixação da solda. Ao

soldar, siga os seguintes passos: aqueça um pouco a bucha, retire o soldador da peça,

coloque o estanho no soldador, ponha o soldador sobre a parte lixada, espalhando o

estanho e, se necessário, adicione mais estanho até concluir a solda. Por fim, espere até

esfriar.

Teste da solda: para certificar-se que a solda ficou boa, tente remover o estanho com

algum outro objeto. Se descolar, é necessário lixar novamente e refazer a solda. Quando

a solda é bem feita, não é possível remover, sem aquecer novamente.

Lixar: 

antes de colocar a bucha na posição, é necessário lixar a lata com algum objeto afiado .

Pode ser usado, por exemplo, uma lamina de cortar metal .

Observação: não lixe por baixo da bucha, somente a sua volta e um circulo ao redor do

furo no cabeçote, com o diâmetro da bucha. Não lixe perto do furo do cabeçote.

Dicas sobre a solda: 

se o metal for aquecido excessivamente, também há possibilidades da não fixação da

solda de estanho na peça . O metal deve estar em uma temperatura entre 60 à 80 C°,

no ponto de queimar os dedos. Se a peça estiver fria, também haverá dificuldades para

concluir uma solda. 

Fugas de Ar e atrito

Certifique-se de que não há fugas de ar entre a haste do pistão deslocador e a bucha.

Revise os excessos de atrito nas partes móveis. Caso tenha fuga de ar, o motor irá girar

precariamente ou talvez nem mesmo funcionar!

Forno

Função: 

neste caso, a lata de pêssego (fig. 18) foi para uma maior concentração de calor sob

o cilindro. Recomendo a instalação de uma descarga no formato de chaminé, para

possibilitar a saída de fumaça e um bom funcionamento da lamparina.

Virabrequim com o Raio

O tamanho da dobra do virabrequim para ambos os pistões, são de 14 mm (1,4 cm),

sendo que os pistões percorrem uma distância total (curso) de 28 mm (2,8 cm).

Alterações: quando o tamanho do curso for maior, o motor terá mais torque e menor

rotação. Se optar por cursos menores que citado no projeto, terá a situação inversa

(maior rotação e de menor torque).

Com estes cursos, encontrei um ponto de equilíbrio no projeto (fig. 19).

Pistão de trabalho

Pistão com Balão: este outro vídeo é a explicação de como fazer o pistão com balão.

Em os dois botões de volume de rádio, podem ser substituídas por duas tampas de

produto de limpeza (confira clicando na fig. 21), com diâmetro de 35mm. O pistão feito

com balão deve ser totalmente vedado (sem fugas de ar), sendo ele o responsável na

produção da força mecânica do motor

Volante

Volante: este volante (fig. 22) é montado com 5 CDs, colados uns sobre os outros, com

auxilio de um tubo de CDs, para facilitar a centralização. O conector de fio de luz foi

soldado em uma chapa de metal que, por sua vez, é parafusado nos CDs. Após o

encaixe no virabrequim, o parafuso do conector é apertado sobre este eixo.

Conectores de Fios Elétricos

Conector: este conectores de fios elétricos de 6mm, são usados para aparafusar os raios

de bicicleta (biela e haste).

Onde comprar? Podem ser compradas em lojas de material elétrico residencial.

Resultados obtidos

O grupo concluiu a construção do motor com sucesso conforme Imagens abaixo:

Como funciona um motor

Este motor funciona com a dilatação do ar (quando aquecido) e com sua

contração(quando resfriado). Quando o pistão deslocador (lata interna) é movimentado

para cima, o ar que estava na parte fria do cilindro (no topo), é deslocado para baixo,

indo para a parte mais quente. Em contato com as paredes aquecidas, o ar é aquecido e a

pressão dentro do cilindro aumenta repentinamente, com o aumento do volume do ar.

Consequentemente, o pistão de trabalho ( feito com balão) é empurrado para cima,

fazendo o virabrequim girar.

Quando o pistão deslocador é movimentado para baixo, ocorre o inverso, pois o ar que

estava na parte quente é deslocado para cima, se esfria e se contrai, produzindo um

vácuo e fazendo com que o pistão de trabalho seja sugado para baixo e, assim,

continuando o giro do virabrequim.

Um detalhe importante que faz com que este modelo de motor seja simples é o fato de

que ele não possui válvulas, porém o ar deve estar confiando no interior do motor.

Água:

O emprego da água consiste no resfriamento da parte superior do cilindro (lado frio),

evitando o super aquecimento, o que mantém a maior diferença de temperatura possível

entre as regiões quente e fria do motor, melhorando seu rendimento.

Alguns dos motivos que podem o impedir funcionamento do motor!

Em geral os motores não funcionam em duas situações: quando existe fuga de ar ou

quando existe excesso de atrito nas peças móveis.

Para descobrir se o motor possui de ar , pode ser feito o seguinte teste: desengate a haste

do pistão de trabalho do virabrequim e puxe o balão! Se o mesmo inflar com ar,

significa que existe algum furo em algum ponto (pois houve entrada de ar no cilindro).

O balão deve sempre retornar para o mesmo ponto onde estava antes de iniciar o teste. É

importante lembrar que este teste deve ser feito sem o fogo.

Para descobrir onde está o vazamento, mergulhe aquele possível ponto em água e ao

surgir bolhas de ar, quando o pistão de trabalho é empurrado a força para dentro, é este

o possível ponto com fuga de ar.

Conclusão

Atraves da construção deste motor, podemos constatar na prática o ciclo Stirling

estudado em sala de aula, podemos também compreender o funcionamento do motor,

cujo o mesmo transforma energia calórica em trabalho.

Bibliografia

Manual do motor Stirling, Tutorial do motor. Disponível em: <

http://manualdomotorstirling.blogspot.com.br/2013/06/tutorial-dicas-medidas-de-um-

motor.html> Acesso em 01 de junho de 2015

Anexo 1

Abaixo o grupo da apresentação na semana da Engenharia 10/06/2015.