Máquinas Térmicas

Máquinas Térmicas Estáticas e Dinâmicas\nFundamentos de Termodinâmica, Características Operacionais e Aplicações\nGuilherme Filippo Filho Máquinas Térmicas Estáticas e Dinâmicas\nFundamentos de Termodinâmica, Características Operacionais e Aplicações\n1ª Edição\nÉrica | Saraiva\nDados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)\n(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)\nFilippo Filho, Guilherme Máquinas Térmicas Estáticas e Dinâmicas\nFundamentos de Termodinâmica, Características Operacionais e Aplicações Máquinas Térmicas Estáticas e Dinâmicas\nFundamentos de Termodinâmica, Características Operacionais e Aplicações\n\nGuilherme Filippo Filho\n\n1ª Edição\n\nÉrica | Saraiva Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)\n(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)\n\nFilippo Filho, Guilherme\nMáquinas térmicas estáticas e dinâmicas – fundamentos de termodinâmica, características operacionais e aplicações / Guilherme Filippo Filho. – São Paulo : Érica, 2014.\n\nBibliografia\nISBN 978-85-365-1585-4\n1. Máquinas térmicas. 2. Termodinâmica.\nI. Título.\n\n14-10783\nEditado também como livro impresso. CDD-621.4025\n\nÍndices para catálogo sistemático:\n1. Máquinas térmicas: Engenharia 621.4025\n\nCopyright © 2014 da Editora Érica Ltda.\nTodos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem prévia autorização da Editora Érica. A violação dos direitos autorais é crime estabelecido na Lei nº 9.610/98 e punido pelo Artigo 184 do Código Penal.\n\nCoordenação Editorial: Rosana Arruda da Silva\nCapa: Maurício S. de França\nEdição de Texto: Clara Diamant\nPreparação e Revisão de Texto: Clara Diamant\nProdução Editorial: Dalete Oliveira, Graziele Liborni, Leudimer Marinho dos Santos, Rosana Aparecida Alves dos Santos\nProdução Digital: Letícia Amaro Rocha\nArtes e Ilustrações: Antonio Carlos Pereira Primo, Bianca de Araújo Primo\nEditora: Ática - G7M Editorial\n\nA ilustração da capa e algumas imagens aqui apresentadas estão corretas e podem ser utilizadas para qualquer fim legal. Entretanto, não existe qualquer garantia, explícita ou implícita, de que o uso de tais informações conduzirá sempre ao resultado desejado. Os nomes dos sites e empresas, porventura mencionados, foram utilizados apenas para ilustrar os exemplos, não tendo vínculo nenhum com o livro, não garantindo a sua existência nem divulgada. 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Foi ela quem me lançou o desafio de produzir um texto adequado ao ensino profissionalizante de nível médio sobre temas complexos da engenharia térmica.\n\nEstendo meus agradecimentos aos demais colaboradores da Produção Editorial da Editora Érica, na pessoa de Beatriz Carneiro. Sem a dedicação, competência e profissionalismo do seu trabalho não seria possível a conclusão desta publicação. Sobre o Autor\n\nGuilherme Filippo Filho é Professor Adjunto do Departamento de Energia da Unesp - Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá. Trabalha nessa instituição desde 1981. Tem formação de Técnico Eletrotécnico (1974), Engenheiro Mecânico (1980), Mestre em Engenharia (1982) e Doutor em Engenharia (1988). É especializado em Sistemas Fluidomecânicos e Eficiência Energética em Processos e Equipamentos Industriais. Foi chefe do Departamento de Engenharia Elétrica, vice-diretor e diretor do campus de Guaratinguetá (Unesp/Feg). Também foi membro do Conselho Deliberativo do Centro Paula Souza. É autor dos livros Motor de indução, Editora Érica, 2. ed., 2013; Automação de processos e de sistemas, Editora Érica, 2014; e Elementos de manobra e comando em baixa tensão, Editora Érica, 2014, no prelo, com a coautoria de Rubens Alves Dias. Sumário\n\nCapítulo 1 - Termodinâmica Básica ......................................................................... 1\n1.1 Propriedades macroscópicas ......................................................................... 1\n1.1.1 Densidade e volume específico .................................................................... 1\n1.1.2 Pressão ........................................................................................................... 1\n1.1.3 Temperatura .................................................................................................. 1\n1.2 Relações entre propriedades .......................................................................... 1\n1.2.1 Líquido .......................................................................................................... 1\n1.2.2 Gás ............................................................................................................... 1\n1.2.3 Vapor ............................................................................................................ 2\n1.3 Processos e ciclos termodinâmicos ................................................................. 2\n1.4 Calor e trabalho .............................................................................................. 2\n1.5 Primeira Lei da Termodinâmica ................................................................... 2\n1.5.1 Energia interna ............................................................................................. 3\n1.5.2 Entalpia ......................................................................................................... 3\n1.5.3 Calor específico ........................................................................................... 3\n1.6 Aplicações da Primeira Lei para sistemas fechados ...................................... 3\nAgora é com você! ............................................................................................... 4\n\nCapítulo 2 - Complementos de Termodinâmica .................................................... 4\n2.1 Sistemas abertos ............................................................................................ 4\n2.2 Conservação da massa ................................................................................... 4\n2.2.1 Fluxo de massa .......................................................................................... 4\n2.2.2 Conservação da massa em regime transitório ........................................... 4\n2.2.3 Conservação da massa em regime permanente .......................................... 4\n2.3 Energia no fluxo de massa ............................................................................. 4\n2.4 Primeira Lei da Termodinâmica para sistemas abertos ............................. 5\n2.5 Aplicações da Primeira Lei para sistemas abertos .......................................... 5\n2.6 Segunda Lei da Termodinâmica .................................................................... 6\n2.6.1 Motor térmico .......................................................................................... 6\n2.6.2 Refrigerador e a bomba de calor ........................................................... 6\n2.7 Entropia ................................................................................................................ 6\n Capítulo 3 - Caldeiras .......................................................................................... 81\n3.1 Visão geral das aplicações do vapor ............................................................. 81\n3.2 Caldeiras de vapor ....................................................................................... 82\n3.2.1 Dados técnicos de caldeiras .................................................................... 85\n3.3 Água de alimentação das caldeiras ............................................................. 86\n3.4 Instrumentação e controle ......................................................................... 88\n3.4.1 Controle de nível ..................................................................................... 89\n3.4.2 Controle da combustão ........................................................................... 90\n3.4.3 Dispositivos de segurança ...................................................................... 90\n3.5 Eficiência das caldeiras .............................................................................. 91\n3.5.1 Outros aspectos relacionados à eficiência ............................................. 93\n3.6 Outros tipos de caldeiras .............................................................................. 94\n3.7 NR 13: Manual Técnico de Caldeiras e Vasos de Pressão ....................... 94\nAgora é com você! ............................................................................................... 96\n\nCapítulo 4 - Compressores .................................................................................. 97\n4.1 Princípio de funcionamento dos compressores ............................................ 97\n4.2 Fundamentos da termodinâmica da compressão de gases ....................... 100\n4.2.1 Compressão em múltiplos estágios ....................................................... 105\n4.2.2 Compressores alternativos ..................................................................... 106\n4.3 Parâmetros relevantes dos compressores ................................................. 108\n4.4 Resfriamento e lubrificação ......................................................................... 111\n4.5 Controle de compressores ......................................................................... 113\n4.6 Aplicações ...................................................................................................... 115\n4.7 Condicionamento do ar comprimido ........................................................... 116\nAgora é com você! .............................................................................................. 118\n\nCapítulo 5 - Refrigeração e Ar Condicionado ................................................... 119\n5.1 Ciclo de compressão a vapor ...................................................................... 119\n5.1.1 Bomba de calor .................................................................................... 124\n5.2 Unidades de refrigeração compactas .......................................................... 125\n 5.2.1 Compressores ................................................................................................................11\n5.2.2 Refrigerantes ................................................................................................................12\n5.2.3 Dispositivos de expansão ...........................................................................................12\n5.2.4 Condensador e evaporador .......................................................................................12\n5.3 Instalações de refrigeração ........................................................................................13\n5.3.1 Compressores ...........................................................................................................13\n5.3.2 Condensadores .......................................................................................................13\n5.3.3 Evaporadores ...........................................................................................................13\n5.3.4 Refrigerantes ...........................................................................................................13\n5.4 Desempenho dos sistemas de refrigeração .............................................................13\n5.4.1 Controle das instalações de refrigeração .................................................................13\n5.5 Psicrometria ...................................................................................................................13\n5.6 Conforto térmico ...........................................................................................................14\n5.6.1 Processos de condicionamento de ar ..................................................................14\n5.7 Carga térmica ................................................................................................................14\n5.8 Ar condicionado unitário ............................................................................................14\n5.9 Sistemas de ar condicionado central ......................................................................14\nAgora é com você! ................................................................................................................15\n\nCapítulo 6 - Motores de Combustão Interna ..............................................................15\n6.1 Motores de combustão ...................................................................................................15\n6.2 Princípio de funcionamento .........................................................................................15\n6.3 Fundamentos da Termodinâmica dos motores ......................................................16\n6.3.1 Ciclo Otto - padrão ar .................................................................................................16\n6.3.2 Ciclo Diesel - padrão ar ...........................................................................................16\n6.4 Geometria do cilindro ....................................................................................................16\n6.5 Aspectos construtivos básicos ....................................................................................16\n6.6 Parâmetros de desempenho dos motores .................................................................17\n6.6.1 Balanço energético e características dos motores de combustão interna .......17\n6.7 Sistemas auxiliares ........................................................................................................17\n6.7.1 Sistema de resfriamento .............................................................................................17\n6.7.2 Sistema de lubrificação .............................................................................................18\n6.7.3 Sistema de injeção eletrônica de combustível para motores ciclo Otto ........19\n6.7.4 Sistema de injeção eletrônica combustível para motores ciclo Diesel ............18