Sem Consulta. Os exames devem ser escritos com letra legível. Caso contrário a sua correcção poderá revelar-se impossível.

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1 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Motores Térmicos Exame 1ª Época 18 de Janeiro de 13h uração: 3h otação: Problema 3 valores Perguntas 1, 2, 3, 3 valores cada Pergunta valores Sem onsulta Os exames devem ser escritos com letra legível. aso contrário a sua correcção poderá revelar-se impossível. s perguntas são corrigidas no pressuposto de que o tempo disponível para cada uma é de a minutos Problema O motor MTU 12V 13 T 83 é um motor iesel a tempos utilizado na propulsão de navios. Funciona numa gama de velocidades relativamente restrita, graças ao uso de hélices de passo variável. O motor tem 12 cilindros em V, sendo o seu diâmetro de 2 mm. velocidade média do êmbolo é de 11, m s -1. Em sobrecarga o motor desenvolve 36 kw a rpm e tem um rendimento de 38,1%. a) Qual é a cilindrada de cada cilindro? b) Qual a pressão média efectiva na situação de potência máxima? Nota: se não resolveu a a), considere a cilindrada total de 1 dm 3. c) Qual o consumo horário do motor nas condições referidas de potência máxima em sobrecarga (PI = 2,7 MJ kg -1 )? d) dmitindo que o consumo de ar nas condições referidas é de, kg s -1, qual o coeficiente de excesso de ar nessas condições [(/F) s =1,]? e) dmitindo o consumo de ar referido na d), quanto seria o produto r s x η v? Quanto poderão ser os valores da razão de sobrealimentação e do rendimento volumétrico? omo poderia verificar se o valor que estima para r s é coerente com o valor de p e obtido na b)? Pergunta 1 Existe actualmente uma grande preocupação com as emissões de O 2. Os motores de combustão interna (MI) têm uma quota-parte importante na emissão de O 2 com origem antropogénica. Faça uma breve exposição sobre a emissão de O 2 nos MI.

2 Refira porque os MI emitem O 2, de que depende a quantidade de O 2 emitido, e se por unidade de potência produzida todos os MI emitem a mesma quantidade. Se for esse o caso, explique porquê; se não o for, indique quais os que emitem mais (por unidade de potência) e explique porquê. Explique que medidas (e/ou tipos de medidas) podem (ou estão a ser) adoptadas para minimizar essas emissões devidas aos MI. Explique, em particular, o que está a (e/ou deve) ser feito no caso dos MI usados em veículos rodoviários. Pergunta 2 O Seat Ibiza é um pequeno veículo familiar. versão upra pretende ser a versão desportiva do Ibiza. O upra de 9 está equipado com um motor de 139 cm 3 sobrealimentado com um compressor accionado mecanicamente e com um turbocompressor. Na descrição técnica do motor encontra-se o seguinte texto: a) Porque se sobrealimentam os motores de combustão interna? Porquê e/ou como é que o objectivo pretendido com sobrealimentação é atingido? b) ctualmente a quase totalidade dos motores iesel é turboalimentada, mas a sobrealimentação é muito pouco habitual nos motores de explosão. Porquê? c) É muito provável que, principalmente no caso dos motores rodoviários, a sobrealimentação se torne cada vez mais habitual nos motores de explosão. O que está a permitir esta evolução? d) O Seat Ibiza upra recorre a uma sobrealimentação com dois compressores accionados de forma distinta. Explique qual poderá ter sido a razão desta opção mais complexa, e porque é que o compressor accionado mecanicamente trabalha basicamente a baixas e médias rotações, e o accionado pela turbina trabalha a rotações médias e elevadas. Pergunta 3 Um motor relativamente pequeno, iesel, Tempos, normalmente aspirado, é utilizado para accionar uma máquina industrial que funciona a velocidade constante n. O motor foi ensaiado num banco de ensaios a essa velocidade, tendo-se obtido a curva de consumo horário ilustrada na figura. Na folha anexa desenhe com todo o rigor possível as curvas pedidas. Note que nas alineas a) a c) se pedem evoluções qualitativas, e que na d) se pede a curva quantitativa. o desenhar as curvas qualitativas tenha em conta a relação entre cada uma e a curva qualitativa para o h, e tenha particular atenção ao comportamento dessas curvas para os valores de p e, p e, p e, e p e,.

3 a) h ar vs p e ( h ar : consumo horário de ar) de forma qualitativa. Explique o andamento da curva. b) e fuel vs p e de forma qualitativa. Explique o andamento da curva. c) η i vs p e de forma qualitativa. Explique o andamento da curva. d) η m vs p e de forma quantitativa, e indique explicitamente quais os valores de η m para os pontos, X, e. Explique como efectuou os cálculos e porque pode obter neste caso a curva quantitativa. Pergunta s figuras, e mostram três peças de motores das duas últimas décadas do séc. XX. a) Identifique as peças. b) Indique tão completamente quanto possível o tipo de motor ao qual corresponde a peça, diferenciando o que sabe seguramente e o que são meras suposições (é um motor iesel ou de explosão, 2 ou tempos, normalmente aspirado ou sobrealimentado, dimensão ou gama de dimensões, número de válvulas, tipo de utilização, etc, etc, etc!). Justifique as suas afirmações (quer sejam taxativas, quer sejam suposições). c) Idem para a peça. d) Idem para a peça. Pergunta (conjunto de perguntas de resposta fechada, não disponível na net)

4 Pergunta 3 Identificação: esenhe aqui as curvas pedidas na folha do enunciado. Explique o andamento das curvas (e o que mais for pedido) na folha de respostas do seu exame. a) h ar vs p e ( h ar : consumo horário de ar) de forma qualitativa. h fuel h ar p e = p e p e p e p e b) e fuel vs p e de forma qualitative. h fuel e fuel p e = p e p e p e p e

5 c) η i vs p e de forma qualitativa. h fuel η i p e = p e p e p e p e d) η m vs p e de forma quantitativa. 2 h fuel 36 2 η m p e X p p e e = p e p e p e