MAPA – TERMODINÂMICA – 53/2025

Uma empresa de tecnologia energética está desenvolvendo um equipamento para
abastecer instalações industriais em regiões mais afastadas dos centros urbanos, onde o
fornecimento de energia é limitado. O sistema será composto por dois motores térmicos
distintos: um de ignição por centelha (que pode ser modelado como um ciclo Otto) e outro
de ignição por compressão (que pode ser modelado como um ciclo Diesel), ambos
operando segundo o modelo padrão a ar para fins de projeto, estimativa e simulação
térmica.

O motor Otto foi projetado com uma razão de compressão de 10 e deve operar fornecendo
95 kW de potência útil de forma contínua, enquanto o motor Diesel, possui uma razão de
compressão de 18. Ele admite ar a 100 kPa e 30 °C, e, devido às limitações dos materiais
utilizados na câmara de combustão, a temperatura máxima do ciclo é limitada a 1427 °C.
O engenheiro responsável precisa verificar o desempenho teórico de ambos os motores
para validar a viabilidade do projeto. Para isso, foi solicitado que fossem realizadas as
seguintes análises:

a) Para o motor Otto, CALCULE a taxa de calor fornecido ao ciclo
necessário para que o motor produza a potência especificada, considerando o
comportamento ideal do ar e regime permanente.

b) Para o motor Diesel, DETERMINE a eficiência térmica máxima teórica com base nas
condições informadas e, em seguida, calcule a pressão média efetiva (PME)
correspondente ao ciclo ideal.

c) Sabendo que a eficiência térmica influencia diretamente o consumo de combustível,
estime, para uma hora de operação contínua, a energia total fornecida a cada motor (em
kJ). Em seguida, COMPARE o consumo energético dos dois ciclos e discuta, com base
nos resultados, qual motor é mais vantajoso sob o ponto de vista da economia de
combustível.

Considere:
R = 0,287 kJ/kg.K;
cp = 1,005 kJ/kg.K
cv = 0,718 kJ/kg.K

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