projeto-termo-2

Eugenio
Juliana
Pedro Paulo
Máquina térmica, conversão de energia e interdisciplinaridade
Nosso grupo optou pelo uso de três fontes de energia renováveis na conversão em trabalho
através de um a máquina térmica (motor de Stirling Alpha) e produção de energia elétrica. Os
ramos da ciência envolvidos vão desde a química, biologia, física até informática e engenharia.
Biodigestor
É um equipamento que funciona a base de dejetos animais e ao sofrer a ação de bactérias
fermenta, transformando-os em biogás (75% metano + 25% CO2), fonte totalmente renovável,
sustentável e não poluente.
Verificação e aplicação das seguintes leis da termodinâmica :
Lei 0 - "Se dois corpos A e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo T,
A e B estão em equilíbrio térmico entre si" Essa lei permite a definição de uma escala de
temperatura, como por exemplo, as escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit, Kelvin, Réaumur,
Rankine ...
Lei 1 - princípio da conservação de energia e, apesar de ser estudado para os gases, pode ser
aplicado em quaisquer processos em que a energia de um sistema é trocado com o meio
externo na forma de calor e trabalho.
Lei 2 - "A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a
incrementar-se com o tempo, até alcançar um valor máximo". Enunciado de Clausius:
O calor não pode fluir, de forma espontânea, de um corpo de temperatura menor, para um outro
corpo de temperatura mais alta.
Enunciado de Kelvin-Planck:
É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo termodinâmico, converta
toda a quantidade de calor recebido em trabalho.
Máquina térmica – Motor de Stirling
O motor de Stirling foi inventado em 1816 pelo pastor escocês Robert Stirling, auxiliado por seu
irmão engenheiro. O objetivo foi construir um mecanismo mais seguro em relação ao motor a
vapor, pois eram constantes as explosões trágicas ocorridas com as precárias caldeiras da época.
O motor Stirling funciona com pressões relativamente baixas, usando ar (ou outro tipo de gás)
confinado no interior do motor, proporcionando maior segurança. Em 1818, o primeiro motor foi
construído para bombear água numa pedreira e aperfeiçoado em 1843 para utilização em uma
fundição.
Os motores Stirling apresentam 3 versões que diferem na maneira como é feito o resfriamento do
ar ou descarte de energia, conforme a 2 a lei da termodinâmica, sendo eles : Alpha (escolhido pelo
grupo), Beta e Gama.
Esse motor tem rendimento 45%, um dos melhores no tocante a máquinas térmicas. Podemos
visualizar seu ciclo logo abaixo:
No processo de confecção do motor foram usados sucatas de equipamentos eletrônicos,
rolamentos de vídeos cassetes, HD’s de notebooks e peças plotadas na impressora 3D do IFSP.
No atual estágio buscamos sanar problemas relacionados a :
- ótima vedação do biodigestor para evitar perdas de metano ;
- diminuição do atrito nas peças móveis do motor para alcançar giro entre 1500 e 2000 rpm ;
- soldagem do tubo metálico que une os pistões quente e frio (seringas).
Vencida essa etapa procederemos à tomada dos dados sobre a curva de produção do biogás,
embarque dos sensores que monitorarão o experimento e acoplagem do motor elétrico que
gerará energia suficiente para retroalimentar a CPU (Arduíno).