MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA U1

1) As máquinas térmicas são equipamentos que apresentam a função de transformar energia térmica em energia mecânica útil e dentre as máquinas térmicas tem-se duas principais classificações, as máquinas térmicas de combustão externa (motores de combustão externa) e as de combustão interna (motores de combustão interna).

Os motores de combustão interna são, portanto, máquinas térmicas no qual, através da combustão no seu interior obtém-se
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2) Assim como as máquinas térmicas apresentam duas principais classificações, máquinas térmicas de combustão externa e máquinas térmicas de combustão interna, as de combustão interna, que é o tipo mais usual, também apresentam as suas classificações, que é realizada pelo formato dos tipos existentes.

Em relação as máquinas térmicas de combustão internas, avalie as afirmativas a seguir:

I. As máquinas térmicas rotativas (motores rotativos) são máquinas que que apresentam eixos que movimentam devido a queima do combustível, como as turbinas a gás.

II. As máquinas térmicas alternativas (motores alternativos) são máquinas que apresentam pistões que movimentam de forma alternativa e que repassam o trabalho mecânico obtido das explosões para eixos que, então, geram movimentos rotativos contínuos, como o que ocorre nos motores alternativos de ciclo Otto ou Diesel presentes em quase todos os automóveis com motores a combustão.

III. As máquinas térmicas à reação (motores de impulso) são máquinas com eixos que, através de compressores, transformam a energia da queima do combustível em energia mecânica por rotação do eixo e ainda aproveitam o empuxo gerado pela queima, como as turbinas a jato.

É correto o que se afirma em
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3) Dentre a classificação de motores alternativos de combustão interna, tem-se dois tipos que são amplamente utilizados, por exemplo, em veículos automotivos, que são os motores de ciclo Otto e os de ciclo Diesel.

Em relação ao tipo de ignição, os motores alternativos Otto são motores de ignição ____________ no qual a queima do combustível é iniciada por uma faísca que tem controlado o tempo de ocorrer, e nos motores alternativos Diesel a ignição ocorre ____________ devido ____________ (e assim, alta temperatura do ar) no interior deste tipo de motor no momento da injeção de combustível.

Assinale a alternativa que completa as lacunas corretamente:
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MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA U1 - SEÇÃO 1 U1 S1 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM

1) Um motor de ciclo Otto e 4 tempos utilizado em um veículo de competição apresenta 12 cilindros montados em V, cilindrada total de 3997 cm3, 48 válvulas, potência de 890 HP e volume da câmara de combustão de 77,8 cm3.

Em relação ao motor de competição apresentado, avalie as afirmativas a seguir:

I. A cilindrada unitária do motor é de 420 cm3.

II. A taxa de compressão é de 9,32:1.

III. Cada válvula de escape abre 6.200 vezes a cada minuto com o motor na rotação de 12.400 RPM.

É correto o que se afirma em
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2) Entre os motores de combustão interna utilizados em veículos automotores, além dos motores alternativos de ciclo Otto e Diesel, em alguns poucos modelos foram aplicados motores rotativos de ciclo Otto conhecidos como Wankel.

De acordo com as informações apresentadas na tabela a seguir, faça a associação dos conceitos contidos na coluna A com as respectivas figuras representativas na coluna B

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3) Os motores do tipo combustão interna são motores térmicos que utilizam o aumento de pressão que ocorre no momento da queima da mistura combustível-ar para gerar rotação ao eixo do motor, assim convertendo a energia térmica da combustão em energia mecânica de rotação.

Os motores de combustão interna são constituídos por cilindros, pelos quais os pistões movimentam e, por estarem conectados a
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MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA U1 - SEÇÃO 2 U1 S2 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA

1) Os ciclos termodinâmicos dos motores de combustão interna são utilizados para analisar o desempenho dos motores através do monitoramento da sua pressão nos cilindros em relação ao volume e para simplificar as análises dos ciclos desenvolveu-se os ciclos teóricos padrão a ar no qual apresenta uma série de simplificações em relação aos ciclos reais.

Tomando como referência os ciclos teóricos padrão a ar de motores de combustão interna, julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.

( ) A mistura ar-combustível é considerada como um gás perfeito.

( ) Não é considerado a existência do processo de combustão, mas sim um processo de adição de calor por uma fonte externa ao ciclo;

( ) A etapa de escape é considerada através da troca de ar com o ambiente através de um processo isocórico.

( ) O calor específico do fluido operante deve ser estabelecido para cada valor de pressão do ciclo.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
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2) Durante o funcionamento dos motores de combustão interna, o fluido operante (ou fluido ativo) apresenta diferentes propriedades conforme o estágio que o motor a combustão apresenta, sendo este fluido submetido a transformações físicas e químicas devido aos diferentes processos dos motores, como a admissão, compressão, combustão, expansão após a combustão, troca de calor com as paredes do motor, etc.

Devido a estas várias transformações físicas e químicas, a análise quantitativa se torna bastante complexa, o que quase inviabiliza sua análise com altíssima precisão, assim, para facilitar e agilizar a análise de ciclos termodinâmicos dos motores de combustão interna, se faz uso de aproximações teóricas através da utilização de
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3) Os ciclos termodinâmicos dos motores de combustão interna podem ser traçados através de diagramas que representem a pressão versus o volume do cilindro do motor por aparelhos denominados “Indicadores de Pressão”. E a partir destes ciclos reais traçados, podem ser desenvolvidos ciclos padrões (ciclos simplificados) com o objetivo de facilitar a análise do ciclo.

Figura 1: Ciclos termodinâmicos para motores de combustão interna Otto em que (a) representa o ciclo real p – V e (b) o ciclo padrão.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente a relação entre o ciclo real e o ciclo padrão:
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MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA U1 - SEÇÃO 2 U1 S2 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM

1) Um motor a combustão interna de ciclo Otto e 4 tempos, na rotação de 3900 rpm, apresenta taxa de compressão de 9,5; trabalha com temperatura no início da compressão em 30°C na pressão de 1 kgf/cm2 e apresenta trabalho de 865 cal.

Para o motor descrito, assinale a alternativa com o valor correspondente para a potência do ciclo (Nc).
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2) Através dos ciclos termodinâmicos dos motores de combustão interna é possível obter-se algumas variáveis importantes para a análise do funcionamento do motor, como o rendimento térmico, que é um parâmetro para estipular a quantidade de trabalho mecânico que será possível obter do motor em relação a quantidade de energia, na forma de calor, que foi oferecida ao motor. Para os motores de ciclo Otto, o rendimento térmico (ηt) pode ser obtido pela relação , em que rv representa a taxa de combustão e pode ser deduzida como , com V1 sendo o volume total do cilindro do motor, V2 o volume morto, T1 a temperatura no inicio da compressão e T2 a temperatura no fim da compressão.Através dos ciclos termodinâmicos dos motores de combustão interna é possível obter-se algumas variáveis importantes para a análise do funcionamento do motor, como o rendimento térmico, que é um parâmetro para estipular a quantidade de trabalho mecânico que será possível obter do motor em relação a quantidade de energia, na forma de calor, que foi oferecida ao motor. Para os motores de ciclo Otto, o rendimento

3) Quando se analisa os ciclos de funcionamento dos motores de combustão interna, um recurso bastante útil é analisar os motores através de seus ciclos termodinâmicos que divide o funcionamento do motor em etapas: admissão, expansão, compressão, fornecimento de calor, etc.

Tomando como referência os ciclos termodinâmicos de motores de combustão interna, julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.

( ) Nos motores de ciclo Otto a combustão inicia por uma faísca.

( ) Nos motores de ciclo Diesel a combustão apresenta valores de pressão normalmente maiores que dos motores de ciclo Otto.

( ) A combustão se apresenta com maior tempo de duração nos motores de ciclo Diesel.

( ) Através dos ciclos termodinâmicos dos motores é possível verificar a pressão que o motor apresenta em relação ao volume do Fluido Ativo (FA).

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
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MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA U1 - SEÇÃO 3 U1 S3 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA

1) Os motores de combustão interna são equipamentos classificados como máquinas térmicas, devido a combustão da mistura ar-combustível, que é caracterizada como um sistema de produção e transferência de calor.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente a fonte da produção de potência em motores de combustão interna (MCI).
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2) O equipamento Freio de Prony, indicado na Figura 1, é um dispositivo primordial no qual é possível coletar dados da potência e torque do motor e é base para os projetos de dinamômetros.

Figura 1: Representação do Freio de Prony.

Fonte: BRUNETTI, F. Motores de combustão interna: volume 1, 2ed. São Paulo: Blucher.

No Freio de Prony, quando se aperta a cinta que está envolvendo o rotor, gera-se uma força de atrito sobre o rotor, de modo que o torque produzido pelo rotor deverá entrar em equilíbrio com o torque resistente.

Como a força de pressão de cada pistão de um motor de combustão interna depende da combustão (que é relacionada com a rotação) e da quantidade da mistura ar-combustível, o torque do motor se altera seguindo a variação
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3) Nos motores de combustão interna, o calor produzido nos cilindros (fluxo de calor) devido a combustão da mistura ar-combustão é definido como Q=mc.PCI, sendo mc o consumo em massa e o PCI o poder calorífico inferior do combustível utilizado no motor. E, como indicado na Tabela 1, cada combustível apresenta um valor para o PCI, cada combustível gera um valor de calor produzido nos cilindros.

Tabela 1: Valores para o Poder Calorífico Inferior de alguns combustíveis utilizados nos motores de combustão interna.

Considerando apenas o calor gerado pelos combustíveis sem considerar possíveis alterações geométricas dos motores para utilizar um ou outro combustível, assinale a alternativa que apresenta corretamente o combustível, que para as mesmas condições de consumo, gere o maior valor de calor na combustão em um motor de combustão interna (MCI).
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MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA U1 - SEÇÃO 3 U1 S3 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM

1) A potência indicada dos motores de combustão representa o trabalho do motor por unidade de tempo, assim a potência é obtida pelo trabalho do motor multiplicado pela frequência que está sendo realizado e essa analogia pode ser observada nas análises de ciclos termodinâmicos do fluido ativo como o indicado na Figura 1.

Figura 1: Curvas características obtidas por dinamômetro para um motor de combustão interna.

Sabendo-se que na rotação em que se obtém o valor máximo do produto da eficiência do aproveitamento do calor fornecido ao ciclo (ηt), do enchimento do cilindro (ηv) e do rendimento destes efeitos no eixo (ηm) têm-se o valor máximo do torque e, analisando a Figura 1, também
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2) Quando se deseja analisar e melhorar o desempenho de motores de combustão interna, utiliza-se dinamômetros, que são equipamentos para realizar ensaios nos motores e geram resultados de potência e desempenho, de modo a facilitar a leitura de tais informações e assim possibilita que sejam identificados pontos que podem ser melhorados ou otimizados.

Um motor de combustão interna de ciclo Otto e a 4 tempos foi analisado em um dinamômetro e verificou-se que sua potência efetiva (Ne) é de 145 CV e a potência indicada (Ni) de 136,8 kW.

Dado:

1 CV = 0,73551 kW

Para os dados conhecidos deste motor, assinale a alternativa que apresenta corretamente a eficiência mecânica para este motor.
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3) As análises dos resultados obtidos para motores de combustão interna de ciclo Otto ou Diesel que sejam ensaiados em equipamentos conhecidos como dinamômetros são importantes, pois fornecem as características de desempenho dos motores.

Em relação as aplicações dos dinamômetros, avalie as afirmativas a seguir:

I. O Freio de Prony que utiliza uma correia para aplicar resistência ao rotor dos motores apresenta a inconveniência de, devido ao atrito, gerar altos valores de calor sem sua dissipação efetiva, o que limita seu uso.

II. Dinamômetros hidráulicos são equipamentos que funcionam através do atrito cisalhante da água para resolver o problema de dissipação de calor que ocorre no Freio de Prony.

III. Os dinamômetros elétricos são equipamentos que se baseiam na análise de campos elétricos ou magnéticos para determinar os valores de torque dos motores de combustão interna.

É correto o que se afirma em
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MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA U1 - SEÇÃO 3 U1 - AVALIAÇÃO DA UNIDADE

1) A potência indicada dos motores de combustão representa o trabalho do motor por unidade de tempo, assim a potência é obtida pelo trabalho do motor multiplicado pela frequência que está sendo realizado e essa analogia pode ser observada nas análises de ciclos termodinâmicos do fluido ativo como o indicado na Figura 1.

Figura 1: Ciclo termodinâmico de p-V para um motor de combustão interna.

Através do ciclo termodinâmico apresentado na Figura 1 é possível determinar o trabalho do ciclo termodinâmico, ou, em outras palavras, determinar o trabalho indicado do motor de combustão interna ao qual o ciclo foi determinado
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2) Para os motores de ciclo Otto, é necessária uma vela de ignição para gera faíscas que inicia a combustão da mistura ar-combustível.

Ao considerar que a faísca e a combustão da mistura ar-combustível sejam rápidas o suficiente a ponto de ser desprezado o movimento do pistão em relação a combustão é possível montar o gráfico representativo do ciclo como indicado na Figura 1.

Figura 1: Ciclo termodinâmico de um motor a combustão interna.

Para o ciclo termodinâmico esquematizado na Figura 1, a faísca e a pressão máxima no cilindro devido a combustão ocorrem, respectivamente, nos pontos
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3) Um motor de combustão interna Diesel de 4 tempos foi analisado em um dinamômetro em rotação de 4850 rpm e com braço de 0,7m. Este motor apresentou força de 650 N, potência induzida de 290 CV e Ce de 0,24 kg/CV.h.

Em relação as propriedades citadas do motor Diesel analisado, avalie as afirmativas a seguir:

I. O torque obtido em relação ao dinamômetro aplicado na análise é de 325 m.

II. A potência efetiva do motor Diesel é de 310 kW.

III. A eficiência mecânica ηm do motor é de 70%.

É correto o que se afirma em
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4) Na análise do protótipo de um motor de combustão interna de ciclo Otto 4 tempos, o motor foi submetido ao ensaio com dinamômetro elétrico e foram determinados, inicialmente, o seu valor para a potência induzida de 203 kW e a eficiência de 78%.

Para o motor em questão, assinale a alternativa com o valor correto da sua potência efetiva.
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5) Durante a análise de um motor a combustão interna alguns parâmetros importantes foram determinados, como a taxa de compressão rv que pode ser obtida pela razão entre o volume no início da compressão e o volume no fim da compressão (V1/ V2), o diagrama do seu ciclo padrão (Figura 1), o rendimento térmico, entre outros.

Figura 1: Ciclo padrão para um motor de combustão interna.

Adaptado de BRUNETTI, F. Motores de combustão interna: volume 1, 2ed. São Paulo: Blucher.

Para o ciclo teórico da Figura 1, avalie as afirmativas a seguir:

I. O diagrama do ciclo padrão P-V representa um ciclo Diesel.

II. Considerando que a razão entre os calores específicos a pressão constante e a volume constante equivale a 1,4 (K = 1,40), o rendimento térmico do ciclo é de 65%.III. O valor de volume do cilindro no início da combustão é de 7 cm3

É correto o que se afirma em
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