• Qual a máquina térmica de melhor rendimento termodinâmico?

    Uma usina termoelétrica se constitui basicamente de uma turbina que movimenta um alternador. Os gases de seu escapamento alimentam um gerador de vapor. Conheço bem motores a explosão - ciclo Otto, mas nada sei a respeito de turbinas. Sei somente que existem de dois tipos: uma que se usa em aviões a jato, projetada para sugar e expelir gases, ar inclusive, e outra projetada para gerar trabalho mecânico, que é a que me interessa, que é a que se utiliza em usinas termoelétricas.

    Minha questão é: qual o equipamento termodinâmico, operando em regime estacionário, de maior rendimento, a turbina ou o motor a explosão - ciclo Otto? Em qual destas máquinas térmicas eu obtenho a maior quantidade de trabalho mecânico pela menor quantidade de combustível entregue para queimar?

5 Respostas

  • Sergio Oliveira Sergiorow

    Renato, isso é muito relativo. Vamos lá, no caso dos motores alternativos, o melhor ciclo termodinâmico é o Diesel. No caso das turbinas à gás, só existe um ciclo, o Brayton, neste caso, para termoelétricas usa-se também ciclo Rankine, que são turbinas à vapor.

    A turbina aeronáutica é conhecida como turbina à gás, já àquelas usadas em termoelétricas são conhecidas como turbo-eixo. Toda a tecnologia é praticamente a mesma em relação as aeronáuticas, porém seu eixo é acoplado à um dínamo. Agora vamos no que interessa: O uso de turbinas ou motores alternativos depende do tempo, potência desejada e fonte de energia... Veja bem, 60% das usinas sucro-alcooleiras usam turbinas à vapor, queimam o bagaço da cana para gerar calor, assim evapora água e, sob grande pressão, gira a turbina...

    Existem também outros fatores que implicam na escolha do uso de turbina ou pistão... como ruído. A questão é, se tem grana esse fator já não é relativo... Então vamos lá, a turbina fornece maior potência no eixo em relação aos motores alternativos, também, dependendo do regime e comparando, de igualdade, a turbina é mais eficiente no sentido de consumo e potência.

    Sua pergunta diz: Qual a máquina térmica de melhor rendimento termodinâmico?
    Só existe uma, o motor de Carnot.

    Bom, espero ter ajudado, mas há o livro do saravanamuto que diz td sobre turbinas...

    Abraços

  • Estefano  Fanhani Estefano row

    E motores de ciclo wenkel?

  • Renato Neubert de Souza Renatorow

    Sergio, idealizei o uso deste motor a explosão ou turbina em um automóvel elétrico que carregasse a bordo sua própria usina de geração de energia elétrica. Um carro elétrico, movido por propulsores elétricos, alimentados por baterias, estas alimentadas por um alternador, que fatalmente teria que ser movido por um equipamento termodinâmico. Qual a vantagem de toda esta parafernália em lugar do que temos hoje? Simples: a economia de combustível. Neste meu esquema proposto, o equipamento termodinâmico funciona em regime estacionário.

    Boa a pergunta de Estefano: e um motor rotativo Wankel estacionário teria melhor rendimento termodinâmico do que a turbina?

    Diz-nos a literatura oficial que o rendimento termodinâmico de uma máquina térmica é calculado pela seguinte equação: (Tq - Tf)/Tq, onde Tq e Tf são as temperaturas da fonte quente e fria, respectivamente, medidas em graus absolutos. Para que tenhamos uma máquina térmica com rendimento de 100% teríamos que ter ter sua Tf a zero absoluto, o que configura a inexistência do moto contínuo de segunda espécie.

    Perdão pela minha arrogância em discordar destes termos. Entendo que se um equipamento termodinâmico não altera a temperatura do ambiente onde está inserido, por conseguinte, se nenhum calor entregou a este ambiente, então seu rendimento já é de 100%. Todo o calor gerado a Tq está sendo transformado em trabalho mecânico. É inconcebível um escapamento (Tf) a zero absoluto, a temperatura ambiente é o máximo que podemos idealizar. Pergunto: todo o acréscimo de calor a um ambiente necessariamente acarreta um correspondente acréscimo de temperatura? Se sim, não posso estar muito errado.

    Os motores alternativos a ar comprimido executam a mágica de gerar trabalho mecânico com um escapamento a -15ºC, só que partem de um cilindro onde se comprime ar a 300 bar, cujo esforço e custo para ser gerado é convenientemente esquecido.

    Em resumo: o que vc diz deste meu automóvel? Possível eu sei que é, e se o equipamento termodinâmico utilizado for uma micro turbina, a manutenção do conjunto é mínima e praticamente inexistente. Só não sei se é viável, ou seja, se a economia de conmbustível é de fato significativa.

    Estou informado de somente um automóvel existente de acordo com a minha idéia: O Chevrolet Volt, comercializado nos Estados Unidos, só não sei mais nada a respeito dele.

  • Herbert Vasconcelos Pereira Herbertrow

    depende do projeto...a maioria são boas ,sim as de grandes marcas.

  • Daniel Travassos Danielrow

    por incrivel que pareça é a bicicleta

    devido a simplicidade construtiva uma bicicleta possui uma eficiencia mecanica em torno de 80%...

    isso siginfica que a força que sua perna imprime é quase toda transferida! mágiko!

    um carro retira apenas 20% da energia contida na gasolina... na explosao as perdas sao enormes e ainda tem as perdas por atrito nas peças mecanicas....

    olha só q coisa hein

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