IT-154 MOTORES E TRATORES

Transcrição

1 IT-154 MOTORES E TRATORES Laboratório de Máquinas e Energia na Agricultura Professor: Carlos Alberto Alves Varella Engenheiro Agrônomo, UFRRJ, 1983 Modalidade Engenharia Agrícola Mestre em Fitotecnia, UFRRJ, 2000 Sistemas de preparo do solo Doutor em Engenharia Agrícola, UFV, 2004 Agricultura de precisão varella@ufrrj.br Web: Celular: (21) Março

2 MOTORES E TRATORES AGRÍCOLAS histórico e desenvolvimento

3 O desenvolvimento de tratores agrícolas veio da necessidade de se cultivar grandes áreas para a produção de alimentos. Preparo do solo Plantio

4 Antes do trator a fonte de potência era Humana ou Animal O trator teve importante papel no desenvolvimento da mecanização agrícola; Homem menos que 0,1 kw de potência em trabalho contínuo; Potência Homem Animal Trator

5 Potência média de animais Raça P, cv Tração, kgf V, km.h -1 Peso, kg Peso/Tração Bretão (pesado) 4, , ,19 Mestiço 3, , ,23 Fonte: Boletim da Divisão de Mecanização Agrícola, DEMA, Secr. Agr. Est. São Paulo,1957

6 Objetivos da Mecanização Agrícola Aumentar a produtividade do Homem ; Tornar o trabalho menos árduo e mais agradável; Melhorar a qualidade das operações agrícolas. Agrishow, Ribeirão Preto-SP, 2007.

7 Importância da Mecanização Agrícola Segundo a Academia Nacional de Engenharia-USA A Mecanização Agrícola é a 7ª. maior invenção da Engenharia do século XX, à frente do computador, do telefone e das naves espaciais.

8 Importância do trator agrícola O trator foi o principal responsável pelo desenvolvimento da mecanização agrícola durante o século XX.

9 Evolução do Trator Inicialmente foi um substituto da força animal; Hoje é projetado para múltiplos usos: Tração Acionamento de outras máquinas Transporte Irrigação Sistemas remotos de controle hidráulico entre outros.

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12 Evolução do Trator Agrícola no Brasil

13 Estados produtores de máquinas agrícolas: variação Em 1990 o Estado de São Paulo liderava a produção com 56,4%

14 Estados produtores de máquinas agrícolas: variação Em 2006 o Estado do Rio Grande do Sul liderava a produção de máquinas agrícolas com 46,2% da produção nacional

15 Tendência da produção de tratores de rodas: Análise de curto prazo Produção Polinômio (Produção)

16 Tendência da produção de tratores de rodas: Análise de longo prazo Produção Linear (Produção)

17 Frota brasileira de tratores e colhedoras Tratores Colhedoras Brasil Mundo USA Brasil Mundo Ano de 2000

18 Tratores: Brasil x USA USA; Tratores; Brasil USA Brasil; Tratores;

19 Disponibilidade de áreas agrícolas por país Fonte:

20 Produção de cereais em milhões de toneladas Ano 2008 Argentina Brasil Colombia Mexico USA 7% 14% 1% 6% 72% Fonte:

21 Introdução ao estudo dos motores

22 Motores são conjuntos de mecanismos que transformam qualquer tipo de energia em energia mecânica. Eólicos: fluxo de ar; Hidráulicos: pressão de óleo; Elétricos: corrente elétrica; Térmicos: calor;

23 DESENVOLVIMENTO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO Até início de 1800 o calor era considerado um fluido chamado calórico; 1783: LAPLACE e LAVOISIER introduziram o conceito de calor especifico; 1842: MAYER e POISSON calcularam a equivalência do trabalho em calor e definiram a equação do gás ideal;

24 DESENVOLVIMENTO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO 1652: Padre HAUTEFOILLE propõe a construção de um motor aproveitando a força expansiva dos gases provenientes da combustão da pólvora num cilindro fechado; 1821: W. CECIL desenvolveu um motor que funcionava com mistura de ar e hidrogênio, que foi realmente o primeiro motor a funcionar com sucesso.

25 Invenção dos motores OTTO e DIESEL 1878: Nicolaus OTTO, alemão, caixeiro viajante e sócio de uma fábrica de motores a gás, é o inventor do motor de combustão por centelha; 1893: RUDOLF DIESEL, alemão, engenheiro, é o inventor do motor de combustão por compressão;

26 MOTORES TÉRMICOS DE COMBUSTÃO EXTERNA produção externa de calor; motores de locomotivas a vapor atualmente o princípio é utilizado em usinas termoelétricas e nucleares para geração de energia elétrica.

27 MOTORES TÉRMICOS DE COMBUSTÃO INTERNA produção de calor no interior do próprio motor; tipos de motores que vamos estudar; utilizados na propulsão de tratores e máquinas agrícolas.

28 PRINCÍPIOS TERMODINÂMICOS A Termodinâmica estuda transformações de energia. 1ª LEI DA TERMODINÂMICA: Todas as formas de energia são mutuamente conversíveis. E ainda: A energia de um sistema fechado e isolado permanece constante (1847).

29 PRINCÍPIOS TERMODINÂMICOS 2ª LEI DA TERMODINÂMICA: A temperatura da fonte de calor superior ao meio circulante fornece calor ao meio em busca de equilíbrio (1865).

30 EQUAÇÃO DOS GASES P V = m M R T ou P V T = k P = pressão absoluta, dyna.cm -2 ; V = volume do gás, cm 3 ; m = massa do gás (g); M = peso molecular (g.mol -1 ) R = constante dos gases; T = temperatura do gás. n = m M n = número de moles;

31 RELAÇÕES PVT SISTEMA ISOLADO Caso de Pressão constante V T =k ou V 1 T 1 = V 2 T 2 Neste caso o aumento da Temperatura ocasionará também um aumento do Volume para manutenção da pressão constante

32 RELAÇÕES PVT SISTEMA ISOLADO Caso de Volume constante P T =k ou P 1 T 1 = P 2 T 2 Neste caso o aumento da Temperatura ocasionará também um aumento da Pressão para manutenção do volume constante.

33 TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA NOS MOTORES TÉRMICOS principais componentes do motor no processo são: cilindro pistão biela - manivela COMBUSTÍVEL Processo de transformação ENERGIA MECÂNICA

34 Os motores térmicos transformam calor em energia mecânica FIM