caldeiras

                                            funcionamento


O vapor de alta pressão para um motor a vapor vem de uma caldeira. O trabalho da caldeira é aquecer a água para gerar vapor. Há dois métodos: tubo de fogo e tubo de água.

A caldeira com tubos de fogo era mais comum nos anos 1800. Ela consiste em um tanque de água atravessado por canos. Os gases quentes do fogo de carvão ou madeira atravessam os canos para esquentar a água no tanque, como mostrado aqui:

Numa caldeira com tubos de fogo, o tanque todo está sob pressão, então se o tanque estourar, gera uma grande explosão.

Mais comuns hoje são as caldeiras tubulares de água, nas quais a água corre através de um conjunto de tubos que ficam na passagem dos gases quentes do fogo. O diagrama simplificado a seguir mostra um esboço de uma caldeira de tubos de água:

Numa caldeira real, tudo é muito mais complicado porque o objetivo dela é extrair todo o calor possível do combustível queimado para melhorar a eficiência.

como dirigir uma locomotiva

Dirigindo uma locomotiva

Você simplesmente não sobe na cabine, liga a chave e sai dirigindo uma locomotiva a diesel. Ligar um trem é um pouco mais complicado do que ligar um carro.
O maquinista sobe uma escada de 2,4 metros e entra em um corredor atrás da cabine. Ele encaixa um comutador de faca (como aqueles nos filmes antigos de Frankenstein) que conecta as baterias para o circuito de arranque. Então o maquinista liga perto de cem interruptores no painel do disjuntor, fornecendo energia para tudo, desde as luzes até a bomba de combustível.

Em seguida, o maquinista anda pelo corredor até a sala de máquinas, gira e segura um interruptor que inicia o sistema de combustível, assegurando que todo o ar está fora do sistema. Então, ele gira o interruptor para o outro lado e o motor de arranque se conecta. O motor roda e começa a funcionar.

Depois, vai até a cabine para monitorar os relógios de leitura e ajusta os freios assim que o compressor pressuriza o sistema de freios. Ele pode então ir para o fundo do trem para soltar o freio de mão.

Finalmente, o maquinista pode retornar à cabine e assumir o controle. Uma vez tendo a permissão do chefe do trem para se mover, ele aciona o sino, que toca continuamente, e soa as buzinas a ar, duas vezes (indicando movimento a frente).

O controle de aceleração tem oito posições mais a marcha lenta. Cada uma das posições do acelerador é chamada de um "notch". Notch 1 é a menor velocidade, e notch 8 é a maior velocidade. Para fazer o trem se mover, o maquinista solta os freios e coloca o acelerador em notch 1.

Neste motor de série EMD 710 da General Motors, colocando o acelerador em notch 1, se aciona um conjunto de contatos ( relés elétricos enormes). Estes contatos conectam o gerador principal aos motores de tração. Cada notch aciona uma combinação diferente de contatos, produzindo uma voltagem diferente. Algumas combinações de contatos alteram certas partes do gerador, criando séries de configurações que resultam em voltagens maiores. Outras colocam certas partes em paralelo, resultando em uma menor voltagem. Os motores de tração produzem mais energia em voltagens maiores.
Quando os contatos se acionam, os controles computadorizados do motor ajustam os injetores de combustível para começar a produzir mais força do motor.
O controle do freio varia a pressão do ar nos cilindros para aplicar pressão às sapatas de freio. Ao mesmo tempo, isso se combina ao freio dinâmico, usando os motores para diminuir também a velocidade do trem.
Controles de freios e aceleração


O maquinista também tem uma série de outros controles e luzes indicadoras Controles, indicadores e o rádio

Um monitor de leitura computadorizado mostra dados de sensores dispostos em toda a locomotiva. Ele pode dar ao maquinista e aos mecânicos informações que podem ajudar a diagnosticar problemas. Se, por exemplo, a pressão nas linhas de combustível estiver alta demais, isso pode significar que o filtro de combustível esteja entupido.

Este monitor de leitura computadorizado pode mostrar o status dos sistemas em toda a locomotiva

Vitória

 o mecânico Antônio "Pedro" Dariva, leva a sério sua invenção: um motor que funciona com ar comprimido. Sem o uso de combustíveis e capaz de se auto-abastecer, o equipamento é apontado pelo seu criador como o novo paradigma em motores.

Tudo começou há mais de 25 anos, quando Dariva teve a idéia de usar o ar comprimido para mover os pistões de um motor. "O motor a combustão funciona por causa do aumento de pressão. Então eu pensei que se usasse outro produto para provocar essa mudança de pressão, seria possivel fazer o mecanismo funcionar, sem jogar mais poluição no ar e sem depender do petróleo", conta o inventor.
Da idéia inicial até o primeiro protótipo, foram cinco anos. A primeira patente foi obtida em 1994. Mas para chegar no nível atual de eficiência, foi necessário investir tempo e quase todo o dinheiro que ganha trabalhando na oficina mecânica da família, localizada em Vila Velha, região metropolitana de Vitória.
Para aprimorar seu projeto, Dariva, que não tem formação acadêmica, estudou o comportamento dos gases. O motor funciona com ar atmosférico comprimido. Um cilindro, semelhante aos utilizados por mergulhadores, é o "tanque de combustível". Na verdade, segundo o inventor, o ar comprimido no cilindro serve para dar a partida no motor, que tem a capacidade de devolver ao cilindro 75% do ar consumido.
"Até aqui, chegamos a uma eficiência de 70, 75%. Isso significa que o motor repõe o ar comprimido enquanto funciona, aumentando a autonomia. No futuro, com a utilização de materiais e tecnologias mais avançadas, acredito que vamos poder aumentar isso", explica Dariva.

Montagem

Todo as etapas do projeto, da concepção à fundição e usinagem das peças, foram executadas pelo mecânico, com a ajuda de alguns amigos. "Sem eles, eu não chegaria até aqui. Teve muita gente trabalhando de graça, de noite, para me ajudar nisso".
O princípio de funcionamento é aparentemente simples: depois de acionado, o motor recolhe o ar do meio ambiente e o comprime em uma câmara, onde a temperatura chega a aproximadamente 400ºC. Neste momento, o ar se expande, liberando a energia necessária para mover os pistões e fazer o motor funcionar.
Nesse processo, o ar se resfria rapidamente e é expelido a uma temperatura de 10 graus negativos. "Como o ar expelido é mais frio que o ambiente, ele pode ser utilizado como refrigeração do carro e até no ar condicionado. Isso ajuda a proteger a camada de ozônio. Além disso, o motor capta ar quente e poluído e devolve ar frio e filtrado para a atmosfera", afirma o inventor.
Como não utiliza a queima de combustíveis para gerar energia, o motor a ar comprimido é totalmente não poluente. O óleo lubrificante também tem um rendimento superior, podendo durar até quatro anos, porque não se contamina com resíduos da combustão.

Potência

Dariva já tem dois protótipos prontos, funcionando, que foram apresentados na Feira Internacional de Econegócios e Tecnologias Limpas, realizada no último fim de semana no município de Serra, região metropolitana de Vitória. O primeiro é um motor de 2 cilindros, com potência de 30 HP a 3 mil RPM. O segundo, um motor de 10 cilindros - sendo 8 ativos e 2 para reabastecimento - com potência de 70 Hp a 4 mil RPM.
Ele afirma que um veículo com este motor, utilizando um cilindro de 24 metros cúbicos, igual aos usados por veículos movidos a gás natural (GNV), poderá rodar 350 Km sem reabastecer. "Como ainda não alcançamos 100% de eficiência, depois de um tempo o motor perde pressão e é preciso recalibrar o cilindro", explica.
Agora, o inventor capixaba sonha com a produção em série desses motores. Para isso, ele criou um empresa, dedicada à captação de recursos para o desenvolvimento de tecnologias ecológicas. "Com a ajuda de investidores, será possível tornar esse sonho realidade"
veja como funciona um motor  


http://www.youtube.com/watch?v=1zEtGlVmZgY

A força das águas

O começo

A força hidrelétrica começou a ser utilizada em meados do século 20, mas a idéia de usar a água para gerar energia existe há milhares de anos. Uma usina hidrelétrica é, na verdade, um moinho de água gigante.
Há mais de 2.000 anos, os gregos utilizavam moinhos de água para transformar trigo em farinha. Estes antigos moinhos de água são como as turbinas modernas, que giram quando o fluxo de água atinge as lâminas. As da roda transformam o trigo em farinha.
Olhando um rio passar, é difícil imaginar a quantidade de energia que ela contém. Se você já fez rafting em águas bravas, sentiu um pouco dessa força poderosa. A inundação é outro caso em que a força das águas se manifesta plenamente.
As usinas hidrelétricas utilizam essa energia da água, convertendo-a em eletricidade através de uma mecânica elementar. Na verdade, as usinas hidrelétricas são baseadas em um conceito simples: a água correndo por uma barreira gira algumas turbinas, que giram o gerador.

Aqui estão os componentes básicos de uma usina hidrelétrica convencional:

•barreira - a maioria das usinas hidrelétricas utiliza uma barreira que segura a água e cria um grande reservatório. Este reservatório, muitas vezes, é usado como um lago recreativo, como o lago Roosevelt no Grand Coulee Dam (em inglês), em Washington;
•canal - os portões da barreira se abrem e a gravidade puxa a água através do duto que vai para a turbina. A água gera pressão ao passar pelo duto;
•turbina - a água atinge as grandes lâminas da turbina, fazendo-as girar. A turbina é acoplada a um gerador localizado acima dela. O tipo mais comum de turbinas para as usinas hidrelétricas é a Francis, que se parece com um grande disco com lâminas curvas. Uma turbina pesa cerca de 172 toneladas e gira numa taxa de 90 rotações por minuto (rpm), de acordo com a FWEE (em inglês), Foundation for Water & Energy Education;

•geradores - as lâminas da turbina giram e movimentam uma série de ímãs dentro do gerador. Ímãs gigantes rodam por molas de cobre e produzem corrente alternada (AC) ao mover os elétrons;

•transformador - o transformador dentro da casa de força pega a corrente alternada e a transforma em uma corrente de alta-voltagem;

•linhas de energia - quatro fios saem de cada usina de energia: as três fases de energia, que são produzidas simultaneamente, mais um fio neutro ou terra comum para os três (consulte Como funcionam as redes elétricas para aprender mais sobre transmissão de energia);
•fluxo de saída - a água usada passa por algumas tubulações e volta para o rio;

Foto cedida pelo U.S. Bureau of Reclamation

O eixo que conecta a turbina ao gerador

 A água no reservatório é considerada energia armazenada. Quando o portão se abre, a água que passa pelo duto se torna energia cinética. A quantidade de eletricidade gerada é determinada por vários fatores. Dois destes fatores são o fluxo de água e a quantidade de cabeças hidráulicas. A "cabeça" se refere à distância entre a superfície da água e as turbinas. O aumento da cabeça e do fluxo gera mais eletricidade. A cabeça depende da quantidade de água no reservatório.

Armazenamento bombeado (ou reversível)

A maioria das usinas hidrelétricas funciona da maneira descrita anteriormente. Entretanto, existe outro tipo de usina hidrelétrica chamada hidrelétrica de armazenamento bombeado. Em uma usina hidrelétrica convencional, a água do reservatório passa pela usina, sai e volta para o rio. Uma usina de armazenamento bombeado tem dois reservatórios:
•reservatório superior - como uma usina hidrelétrica convencional, uma barreira cria o reservatório. A água neste reservatório passa pela usina hidrelétrica para criar eletricidade;
•reservatório inferior - a água que sai da usina hidrelétrica vai para um reservatório inferior em vez de voltar para o rio;

Utilizando uma turbina reversível, a usina pode bombear a água de volta para o reservatório superior. Isto é feito nos horários fora de pico. Em resumo, o segundo reservatório preenche o reservatório superior. Ao bombear a água de volta para o reservatório superior, a usina tem mais água para gerar eletricidade durante os horários de pico de consumo.

invenção

Sapatos hidrelétricos

A idéia básica da usina hidrelétrica é utilizar o movimento de um líquido para girar uma turbina e gerar energia. Geralmente, uma grande barreira tem de ser construída no meio de um rio para este processo funcionar. Uma nova invenção tenta recriar a idéia de uma hidrelétrica em menor escala para fornecer energia elétrica para dispositivos eletrônicos portáteis.

O inventor Robert Komarechka, de Ontário, no Canadá, colocou pequenos geradores hidrelétricos nas solas dos sapatos. Ele acredita que estas microturbinas vão gerar eletricidade suficiente para energizar qualquer dispositivo portátil. Em maio de 2001, Komarechka patenteou o seu dispositivo.

Foto U.S. Patent and Trademark Office

Imagem da patente No. 6.239.501:

sapatos com gerador hidrelétrico embutido
Nosso caminhar tem um princípio básico: a pressão sai do calcanhar para os dedos em cada passo. Quando o seu pé toca o chão, a força se concentra no calcanhar. Quando você se prepara para o próximo passo, move o seu pé para frente, então a força é transferida para a parte frontal do pé. Komarechka utilizou este princípio básico e desenvolveu uma idéia que colhe a energia desta atividade diária.
Existem cinco partes do "sapato com gerador hidrelétrico embutido" de Komarechka, como descrito na sua patente:
•fluido - o sistema utiliza um fluido que conduz eletricidade;

•cavidades que armazenam o fluido - uma cavidade é colocada no calcanhar e a outra próxima aos dedos;

•condutores - os condutores conectam as cavidades ao microgerador;

•turbina - ao se mover para frente e para trás na sola, a água move as lâminas da pequena turbina;

•microgerador - o gerador é localizado entre as duas cavidades de fluidos e possui um rotor de palhetas que comanda o eixo e liga o gerador.

Quando a pessoa anda, a compressão do fluido na cavidade localizada na parte do calcanhar do sapato força o fluido pelo condutor para dentro do módulo do gerador hidrelétrico. Ao continuar andando, o calcanhar se levanta e a pressão para baixo atinge a cavidade debaixo da parte frontal do pé da pessoa. O movimento do fluido gira o rotor e o eixo para produzir eletricidade.

Um soquete externo conecta os fios a um dispositivo portátil. Uma unidade de controle de energia pode ser usada como cinto. Os dispositivos eletrônicos podem ser acoplados a esta unidade de controle, que vai suprir a energia elétrica do dispositivo.
"O crescente número de dispositivos portáteis movidos à bateria," diz a patente, "gerou uma necessidade de fontes de energia duráveis, adaptáveis e eficientes". Komarechka espera que este dispositivo seja usado para energizar laptops, telefones celulares, aparelhos de CD, receptores GPS e rádios.