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Hidrômetro |
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Este instrumento, destinado à medição da vazão de líquidos, tem como aplicação mais comum a medição do consumo da água fornecida pela rede pública.
O funcionamento é simples: a passagem da água faz girar uma haste H pela ação de um conjunto de pás na extremidade. A caixa de medição M tem um conjunto de engrenagens e ponteiros indicadores que, acionados pela haste, indicam o consumo acumulado.
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| Fig 01 |
Existem empresas que fornecem e instalam eliminadores de ar para evitar o problema, mas isso só irá reduzir o valor da conta se houver interrupções de fornecimento. Se não faltar água da rede, o consumo não será reduzido. É claro que a redução dependerá da freqüência de interrupções.
Os eliminadores de ar também são questionados pelas companhias de água. Alegam que só elas poderiam instalar e que não são seguros no caso de inundações, quando a água dessas, possivelmente contaminada, poderia penetrar na tubulação. Portanto, antes de instalar, melhor consultar a concessionária para evitar problemas futuros.
Motores de combustão interna (e externa) |
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O princípio de operação dos motores de combustão interna de 4 tempos, também chamados de motores Otto, tipo usado em automóveis, é bastante conhecido. Por isso, não cabem muitos comentários. Na figura abaixo, um diagrama simplificado do funcionamento do motor de 4 tempos.
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| Fig 01 |
Na meia volta seguinte do eixo, a mistura é comprimida pelo movimento contrário do pistão, estando ambas as válvulas fechadas. Chegando o pistão ao topo, é dada a faísca na vela de ignição, que explode a mistura, forçando o pistão até o ponto inferior. No movimento seguinte, é aberta a válvula de escape e os gases da combustão são expulsos. A válvula de escape é fechada e a de admissão é aberta e o ciclo se reinicia. Notar que trabalho só é fornecido no tempo da expansão. O restante do movimento é dado pela inércia mecânica do eixo. Por isso (e outros fatores), a maioria dos motores práticos têm vários cilindros, que atuam em fases distintas de forma a suavizar a rotação do eixo.
Provavelmente bem menos conhecido é o motor Wankel. Foi desenvolvido pelo engenheiro alemão Felix Wankel em 1936. A figura abaixo dá o princípio de funcionamento.
Ele usa o mesmo ciclo termodinâmico do motor Otto, mas a construção é completamente diferente. Em vez de cilindro e pistão com movimento alternativo, um rotor de três vértices que pode girar dentro de uma cavidade especial. Não há válvulas.
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| Fig 02 |
Notar a principal diferença: no motor alternativo, cada fase (ou tempo) do ciclo ocorre no mesmo local.
Nesse motor, existem locais distintos para a admissão, compressão expansão e descarga. Veja, por exemplo, 3 da figura: entre o rotor e as velas está a mistura comprimida e é dada a ignição. e o espaço é só para isso, não participando de outras fases do ciclo (normalmente são usadas duas velas devido á extensão do espaço de combustão. Uma só vela não conseguiria inflamar toda a mistura no tempo necessário).
O centro do rotor executa um movimento excêntrico que é transformado em rotação do eixo por um sistema de engrenagem e virabrequim (não indicados na figura).
Algumas vantagens são: menos peças móveis, pois não há válvulas e mecanismos para acioná-las. O movimento é mais suave, com menos vibração. A curva torque x rotação é mais plana. Trabalha em uma rotação menor para a mesma potência.
Algumas desvantagens: maior dificuldade de refrigeração pela concentração de calor, pois no local da ignição não passa mistura mais fria. Desgaste mais rápido da vedação dos vértices do rotor. Maior consumo de combustível. Maior concentração de poluentes nos gases de escapamento. Maior custo de produção.
Durante a década de 1970 imaginou-se que o motor Wankel seria amplamente usado nos automóveis, mas isso não ocorreu. Pelo que o autor do site pesquisou, atualmente apenas um fabricante no mundo produz um tipo de automóvel com esse motor. Mas é possível que, com novas pesquisas e desenvolvimento de novos materiais, seja uma alternativa viável no futuro.
Certamente, ainda menos conhecido que o Wankel, é o motor Stirling. O nome é dado em razão do seu inventor, o pastor escocês Robert Stirling (1816). O interessante dessa invenção é que ela ocorreu cerca de 40 anos antes de Carnot formular os primeiros conceitos da termodinâmica. Dizem alguns especialistas que o motivo foi uma alternativa para os primitivos acionamentos a vapor na época. A qualidade dos aços era ruim e eram freqüentes os acidentes com explosões de caldeiras. Mas a evolução das máquinas a vapor continuou e o artefato não obteve muito sucesso.
Existem vários arranjos para o motor Stirlling. Um deles é dado na figura abaixo. A câmara contém ar que recebe aquecimento na parte inferior e sofre resfriamento na parte superior. Observar a diferença fundamental em relação aos tipos anteriores: é um motor de combustão externa e aqueles, de combustão interna.
O movimento é dado pelo pistão acionador. O pistão auxiliar é movimentado pelo eixo, com defasagem de 90º em relação ao acionador. Se o pistão auxiliar está na parte superior, há maior quantidade de ar quente no conjunto e a pressão interna é maior. Se está na parte inferior, há mais ar frio e a pressão é menor.
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| Fig 03 |
Uma vantagem óbvia é a operação silenciosa por não haver gases de escapamento liberados sob pressão. Por ser externa, a combustão pode ser facilmente controlada de forma a minimizar a emissão de poluentes.
Uma desvantagem é a impossibilidade de se variar rapidamente a rotação. A variação do aquecimento tem uma inércia grande e as respostas são lentas. Assim, é inviável o emprego em automóveis. Mas pode ser usado em coisas que não exigem respostas rápidas, como geração de energia elétrica.
Aliás, a expressão combustão externa pode ser incorreta. Melhor dizer que é um motor de fonte de calor externa. Na prática, a maioria das fontes de calor são processos de combustão. Não é razoável supor o uso de resistência elétrica pois, neste caso, um motor elétrico é mais eficiente. Pode-se imaginar como fonte de calor um espelho parabólico que concentra a radiação solar. E o motor acionar um gerador elétrico. Ou seja, uma fonte de energia elétrica silenciosa e ecologicamente limpa.
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