Marco Fernando Bacchi Monteiro Thiago de Moura...

UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ

Marco Fernando Bacchi Monteiro

Thiago de Moura Portela

Sistema de Aquecimento do Baú Térmico para Motocicleta

CURITIBA

2015




Trabalho de conclusão de curso apresentado a banca avaliadora do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tuiuti do Paraná - UTP, como requisito para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico.

Orientador: Prof. Alexandro Stonoga Vieira da Silva.

CURITIBA

2015

Dedico este trabalho a Deus, pois através de sua palavra nunca permitiu que eu desistisse de meu sonho. Aos meus filhos Cibele e Bruno que são motivo de eu ultrapassar minhas capacidades e buscar forças para sempre lutar por algo melhor e especialmente a minha esposa Claudia, por nunca desistir de estar ao meu lado, pelo apoio psicológico, afetivo e amor incondicional que ela demostra por nossa família. Aos meus Pais e Irmãos.

Thiago de Moura Portela.

Venho através desta dedicar este projeto primeiramente a Deus o qual temos muita fé e que nos destinou muito foco e força de vontade para a realização do mesmo. Dedico também à minha família, principalmente a minha esposa Luana, que como companheira e cônjuge apoiou-me incondicionalmente para que tudo acontecesse.

Marco Fernando Bacchi Monteiro.

Agradecemos aos professores do Curso de

Engenharia Mecânica, em especial ao nosso

Orientador Alexandro Stonoga Vieira da Silva

pelo apoio e incentivo constante no decorrer

de todo esse tempo de estudo.

“Nossa maior fraqueza está em desistir. O

caminho mais certo de vencer é tentar mais

uma vez.”

Thomas Edison

TERMO DE APROVAÇÃO




Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado e aprovado para a obtenção do

título de Engenheiro Mecânico no curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tuiuti

do Paraná.

Curitiba, _______de___________ de 2015.

Curso de Engenharia Mecânica

Universidade Tuiuti do Paraná

Orientador:

Prof.:__________________________________________________

_________________________________________________

Prof.:__________________________________________________

_________________________________________________

Prof.:__________________________________________________

_________________________________________________

RESUMO

Neste projeto, por meio de benchmarking de mercado, verificou-se um

nicho pouco explorado correspondente aos baús de entrega de alimentos por

motocicletas. Considerando as leis da termodinâmica, simuladas por modelagem

matemática, constatou-se a viabilidade energética e funcional de um sistema de

aquecimento utilizando a energia térmica desperdiçada pelo sistema de

exaustão do motor do veículo. O equipamento consiste em dois trocadores de

calor – um interno ao baú e outro acoplado ao sistema de escapamento da

motocicleta –, os quais são interligados por uma linha de circulação de fluido,

que transfere a energia térmica ao ambiente desejado. Na fase atual de

desenvolvimento, consideram-se aspectos a respeito da funcionalidade e

viabilidade do equipamento, resultando em um protótipo com desempenho

garantido e fundamentado nas considerações expostas no projeto.

Palavras-chave: Rendimento do motor. Leis da termodinâmica. Sistema de

aquecimento. Baú Térmico.

LISTA DE SÍMBOLOS

Descape Diâmetro do duto de exaustão; em m

M Vazão Mássica; kg/s

ρ Densidade; em kg/m³

k Condutividade térmica; W/m.K

ν Viscosidade dinâmica; m²/s

Pr Número de Prandtl

At Área da secção transversal; m²

Vb Velocidade média; em m/s

Re Número de Reynolds

Nu Número de Nusselt

h Coeficiente de transferência térmica; em W/m². ºC

T Temperatura, em ºC

Tf Média de Temperatura, em ºC

β Coeficiente de dilatação; K-1

g1 Aceleração da gravidade; em m/s2

Do Diâmetro externo; em m

Di Diâmetro interno; em m

δ Espessura da camada do fluido, em um anel; em m

H Altura da camada do fluido; em m

c2 Coeficiente de convecção livre em espaços fechados

n2 Coeficiente de convecção livre em espaços fechados

m2 Coeficiente de convecção livre em espaços fechados

Gr Número de Grashof

Ra Número de Rayleigh

Dh Diâmetro Hidráulico; em m

L Distância caraterística; em m

Ac Superfície de contato; em m

c4 Constante de convecção livre sobre placa horizontal

n4 Expoente de convecção livre sobre placa horizontal

Tcx Temperatura do ambiente interno do baú térmico; em ºC

De Dimensão característica, em m

c6 Constante para geometria característica em um escoamento transversal

n6 Expoente para geometria característica em um escoamento transversal

E Espessura; em m

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Ilustração 1 - Frota de carros no Brasil ............................................................ 16

Ilustração 2 – Fluxo de massa e energia em um motor de combustão interna

(Brunetti Franco 2013) ..................................................................................... 17

Ilustração 3 - Processo de consumo de energia do combustível ..................... 18

Ilustração 4 – Esquema de instalação do dispositivo EGHR no sistema de

exaustão ........................................................................................................... 21

Ilustração 5 – Fluxo de energia e recuperação através do uso de dispositivo

EGHR ............................................................................................................... 22

Ilustração 6 - modelo de matriz clássica .......................................................... 32

Ilustração 7 – Croqui demonstrativo do sistema de aquecimento do Baú ........ 38

Ilustração 8 - Croqui demonstrativo do sistema instalado ................................ 39

Ilustração 9 - Demonstrativo dos sistemas envolvidos no projeto. ................... 40

Ilustração 10 - Demonstrativo da quantidade de calor de cada sistema. ......... 41

Ilustração 11 - Demonstrativo do fluxo de calor ............................................... 43

Ilustração 12 – Coeficiente de transferência, cilindro entre gases e óleo ......... 46

Ilustração 13 - Coeficiente de transferência, Trocador II (Placa) e ar interno do

baú térmico....................................................................................................... 49

Ilustração 14 - Coeficiente de transferência, ar interno do baú e ar ambiente . 51

Ilustração 15 – Croqui do sistema de aquecimento do baú térmico ................. 58

Ilustração 16 - croqui de alteração no baú térmico ........................................... 59

Ilustração 17 - Instalação do trocador I ............................................................ 60

Ilustração 18 - Baú sem isolamento térmico..................................................... 60

Ilustração 19 - Baú com isolamento de lã de vidro com face aluminizada ....... 61

Ilustração 20 - Trocador II ................................................................................ 61

Ilustração 21 - Posicionamento dos termômetros ............................................ 61

Ilustração 22 - Protótipo finalizado ................................................................... 62

Ilustração 23 - Protótipo finalizado ................................................................... 62

Ilustração 24 – Protótipo finalizado .................................................................. 62

Ilustração 25 - Teste prático 1 com óleo .......................................................... 64

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 - Empresa TermBox ................................................................................... 23

Quadro 2 - Empresa Hotbox ...................................................................................... 24

Quadro 3 - Empresa Thermiflex ................................................................................ 25

Quadro 4 - Caixa Simples .......................................................................................... 26

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Tabela QFD para sistema de aquecimento do baú térmico para

motocicleta ....................................................................................................... 35

Tabela 2 - Matriz de decisão material do trocador II ........................................ 37

Tabela 3 - Matriz de decisão para escolha de isolante térmico ........................ 37

Tabela 4 - Parâmetros do óleo ......................................................................... 54

Tabela 5 - tabela comparativo de difusividade ................................................. 55

Tabela 6 - Parâmetros da água ........................................................................ 56

LISTA DE GRÁFICOS

GRÁFICO 1 - RAMO ALIMENTÍCIO ................................................................ 27

GRÁFICO 2 – ÁREA DE ATENDIMENTO ....................................................... 28

GRÁFICO 3 - MOTIVO QUE NÃO PERMITE A ENTREGA MAIS DISTANTE 28

GRÁFICO 4 - NÚMEROS DE ENTREGAS POR SAÍDA ................................. 29

GRÁFICO 5 - TEMPO DE ENTREGA .............................................................. 29

GRÁFICO 6 - RECLAMAÇÃO SOBRE TEMPERATURA. ............................... 30

GRÁFICO 7 – INTERESSE EM EQUIPAMENTO PARA MANTER

TEMPERATURA .............................................................................................. 30

GRÁFICO 8 - ATÉ QUANTO O ESTABELECIMENTO ESTÁ DISPOSTO A

INVESTIR ......................................................................................................... 31

GRÁFICO 9 – COMPARATIVO ENTRE MODELAGEM E TESTE PRÁTICO

COM FLUIDO ÓLEO ........................................................................................ 55

GRÁFICO 10 – COMPARATIVO ENTRE MODELAGEM E TESTE PRÁTICO

COM FLUIDO ÁGUA ........................................................................................ 57

GRÁFICO 11 – TESTE PRÁTICO – FLUIDO ÓLEO ........................................ 63

GRÁFICO 12 – TESTE PRÁTICO 1 – SEM ABERTURA DA CAIXA ............... 64

GRÁFICO 13 - TESTE PRÁTICO 2 - SEM ABERTURA DA CAIXA ................ 65

GRÁFICO 14 - TESTE PRÁTICO 3 - CAIXA ABERTA DURANTE O

INTERVALO DE 2 MINUTOS ........................................................................... 66

GRÁFICO 15 - CAIXA FECHADA, MOTOR DESLIGADO ............................... 66

GRÁFICO 16 - RETOMADA APÓS 30 MIN DE MOTOR DESLIGADO,

ABERTURA / FECHAMENTO DA CAIXA, MOTOR LIGADO NOVAMENTE. .. 67

GRÁFICO 17 - TESTE MOTO EM MOVIMENTO ............................................ 67

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 16

1.1 JUSTIFICATIVA 19

1.2 OBJETIVO 19

2. APROVEITAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA 20

3. BENCHMARKING 23

4. PESQUISA DE MERCADO 27

4.1 CONCLUSÃO DA PESQUISA DE MERCADO 31

5. QFD 32

6. MATRIZ DE DECISÃO 36

7. DESCRIÇÃO DO PROJETO 38

8. METODOLOGIA DE CÁLCULO TEÓRICO 40

8.1 DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES GLOBAIS U 43

8.2 CÁLCULO DOS COEFICIENTES DE TRANSFERÊNCIA TÉRMICA 46

9. MODELAGEM 54

9.1 ÓLEO 55

9.1.1. RECÁLCULO PARA O FLUIDO ESCOLHIDO – ÁGUA 56

9.2 ÁGUA 56

10. CROQUI TÉCNICO 58

11. EVIDENCIAS DO PROTÓTIPO 60

12. PRÁTICA 63

12.1 ÓLEO 63

12.2 ÁGUA 64

13. CONCLUSÃO 69

14. REFERÊNCIAS 70

15. REFERÊNCIAS ELETRÔNICAS 71

APÊNDICE I – DEMONSTRATIVO DE CÁLCULOS – FLUIDO ÁGUA

APÊNDICE II - DEMONSTRATIVO DE CÁLCULOS – FLUIDO ÓLEO

APÊNDICE III – PLANILHA DE CUSTOS

APÊNDICE IV – FMEA SYSTEM

APÊNDICE V – FMEA DESIGN

ANEXO VI – QUESTIONÁRIO DA PESQUISA DE MERCADO

APÊNDICE VII – PROGRAMAÇÃO MATEMÁTICA DO SOFTWARE POLYMATH

APÊNDICE VIII – DESENHO TÉCNICO – BAÚ TÉRMICO

APÊNDICE IX – DESENHO TÉCNICO – TROCADOR I

APÊNDICE X – DESENHO TÉCNICO – PROTETOR PARA O TROCADOR I

APÊNDICE XII – TROCADOR II - PLACA

APÊNDICE XIII – CINTA DE FIXAÇÃO

16

INTRODUÇÃO

Uma das grandes preocupações da engenharia é obter o máximo

rendimento com o mínimo consumo e custo, evitando desperdícios energéticos

do sistema. Atualmente, utilizam-se máquinas térmicas (motores) como

propulsores em diversos meios de locomoção, sejam eles terrestres, aquáticos

ou aéreos, porém sua eficiência limitada mostra que ainda existe um potencial

de energia não aproveitado como trabalho, transformado em outras formas de

energia, principalmente na forma de calor nos gases de exaustão.

Atualmente o Brasil possui uma frota de mais de 40 milhões veículos,

conforme demostrado na ilustração abaixo, dos quais 90% utilizam como

combustível a gasolina1 (combustível fóssil), assim fica de fácil compreensão que

os veículos são os grandes responsáveis pela emissão de monóxido e dióxido

de carbono, contribuindo para a poluição do ar e também para o aumento da

temperatura local (poluição térmica), pois os motores dos veículos emitem

grande quantidade de calor.

ILUSTRAÇÃO 1 - FROTA DE CARROS NO BRASIL

FONTE: HTTP://WWW.SAMSERVICOS.COM.BR/COM-AUMENTO-DA-FROTA-PAIS-TEM-1-AUTOMOVEL-PARA-CADA-4-HABITANTES/

1 http:// carros.ig.com.br/noticias/frota+brasileira+chega+a+40+milhoes+de+veiculos/7482.html

17

A emissão de poluentes contribui para a intensificação do efeito estufa,

enquanto as radiações térmicas dos motores influenciam na temperatura do

local, denominada ilha de calor. A ilha de calor é um fenômeno é caracterizado

pela enorme diversidade de temperaturas em áreas diferentes de uma cidade,

há registros² de variações de até 10ºC em algumas capitais.

As máquinas térmicas transformam energia química do combustível,

através da combustão, em energia mecânica e térmica.

ILUSTRAÇÃO 2 – FLUXO DE MASSA E ENERGIA EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (BRUNETTI

FRANCO 2013)

FONTE 1 -HTTP://FTP.DEMEC.UFPR.BR/DISCIPLINAS/TM024/PROF.JORGE_ERTHAL/REFERENCIA/MOTORES%20

DE%20COMBUSTAO%20INTERNA/MOTORES%20-%20VOL.%201%20-%20PARTE%201.PDF

18

Conforme Ilustração 1, é perceptível que o ciclo não possui um

aproveitamento total para realização de trabalho, o sistema apresenta várias

perdas, conforme ilustração 2 abaixo.

ILUSTRAÇÃO 3 - PROCESSO DE CONSUMO DE ENERGIA DO COMBUSTÍVEL

FONTE: HTTP://WWW.SANKEY-DIAGRAMS.COM/TAG/CAR/

O percentual de energia “desperdiçada”, demostra a existência de um

grande potencial de estudo e aprimoramento de sistemas, visando o

aproveitamento da energia perdida para o meio ambiente, de uma maneira a

beneficiar o usuário. A eficiência limitada destes motores mostra que ainda existe

um potencial de energia não aproveitado como trabalho, transformado em outras

formas de energia, como calor cedido ao meio e calor dos gases de exaustão.

Após constatado que a exaustão dos automóveis tem um potencial

energético elevado e que atualmente também não é utilizado, propõem-se um

projeto que consiste na utilização da exaustão do motor de um veículo

(motocicleta) para aquecer um fluido intermediário, e este fluido será conduzido

até um trocador de calor instalado dentro do baú, efetuando assim o

aquecimento do local, afim de atenuar a perda de calor para o ambiente dos

alimentos ou afins transportados.

19

1.1 JUSTIFICATIVA

A necessidade das empresas em garantir entrega rápida e de qualidade,

para fidelização da clientela, assim, consolidar e agregar mais lucros e retornos

positivos em relação à sua imagem, destacou um nicho de mercado interessante

para idealização de um novo produto.

Apesar de muito ser feito para tornar a entrega mais rápida, como a

contratação de maior número de motoboys, a estratégia de limitação da distância

entre loja e cliente ocasiona a redução da clientela assistida pelo delivery, pois

as entregas ficam restritas a locais próximos. Diante disso, a proposta de

disponibilização no mercado de baú térmico aquecido para acoplar à motocicleta

agrega valor ao serviço, como também possibilita levar um produto de qualidade

a um número maior de pessoas.

Diante da forte concorrência no segmento, as grandes pizzarias precisam

fidelizar seus clientes. Além da preocupação da empresa com a qualidade dos

insumos: queijos, molhos e massas; com a estrutura física: higiene e segurança

alimentar; com a mão de obra: Bons pizzaiolos e entregadores, o produto deve

chegar ao consumidor com a mesma qualidade com que saiu do

estabelecimento.

1.2 OBJETIVO

Projetar dois trocadores de calor utilizando modelagem matemática,

desenvolvendo assim um sistema de aquecimento para transporte de alimentos

seguro, que propicie manter a temperatura em níveis aceitáveis para o consumo

até o destino, independentemente do trajeto, tempo ou intempéries.

20

2. APROVEITAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA

O progresso recente da eficiência energética dos motores e a alta

demanda de energia por parte dos clientes, requer a otimização dos processos

de arquitetura em veículos modernos. O déficit existente entre o calor gerado

disponível pelo líquido de arrefecimento bem como nos gases de exaustão, e o

calor requerido pelos sistemas que demandam essa energia faz com que nos

possibilite utiliza-la ao invés de desperdiça-la.

Normalmente o consumo adicional de combustível é necessário para

fazer a ponte com este déficit de calor e energia. O objetivo no futuro será prover

toda essa energia crescente com a menor quantidade adicional de consumo de

combustível. Obviamente que toda combinação de uso otimizado de formas de

energia tal como fontes de calor regenerativo e outras fontes adicionais serão

utilizadas no futuro para atender tais necessidades. Uma das maiores fontes de

energia térmica disponível onde é possível recupera-la é o sistema de exaustão.

Tradicionalmente os gases de exaustão são utilizados para que sejam

atingidas as temperaturas requeridas para os sistemas de “after treatment”

(conversores e filtros particulados). Ao deixar o sistema de escapamento, esse

calor não é reaproveitado. A faixa de possibilidades e limitações de uso do calor

gerado no sistema de escapamento para aumentar a disponibilidade de energia

térmica são desafios a serem realizados.

Em 2011 foi realizado o teste conduzido pela Opel em um veículo Meriva

com transmissão manual e motorização 1.4 l, equipado com dispositivo de

recuperação do calor proveniente dos gases de exaustão (EGHR – Exhaust Gas

Heat Recirculation – Recirculação do calor dos gases de exaustão).

21

FONTE: TOSTEN MUELLER, HELMUTHANS, WINFRIED KREBS, STUART SMITH, AND ACHIM KOENIGSTEIN, ADAM OPEL

AG- “THERMAL MANAGEMENT ON SMALL GASOLINE ENGINES “, SAE PAPER 2011- 01- 314, 2011.)

ILUSTRAÇÃO 4 – ESQUEMA DE INSTALAÇÃO DO DISPOSITIVO EGHR NO SISTEMA DE EXAUSTÃO

22

O fluxo de energia foi monitorado bem como a troca e a recuperação de

parte desse calor. Através do uso do dispositivo EGHR, foi possível recuperar

aproximadamente 28,3 % da energia desperdiçada em forma de calor pelo

sistema de exaustão.

ILUSTRAÇÃO 5 – FLUXO DE ENERGIA E RECUPERAÇÃO ATRAVÉS DO USO DE DISPOSITIVO EGHR

FONTE - TOSTEN MUELLER , HELMUTHANS , WINFRIED KREBS, STUART SMITH, AND ACHIM

KOENIGSTEIN, ADAM OPEL AG- “ THERMAL MANAGEMENT ON SMALL GASOLINE ENGINES “, SAE

PAPER 2011- 01- 0314, 2011.

Nota: cálculos feitos com base nos valores médios durante o ciclo de

recuperação de calor num tempo de 5 min.

Verifica-se que durante o funcionamento do dispositivo, o tempo de

aquecimento da cabina foi reduzido em 50 %, o que representou, além de um

conforto térmico maior aos passageiros, uma economia de combustível em torno

de 5 % em ciclo urbano.

Dessa maneira fica comprovado que o conceito exposto, o qual utiliza o

calor dos gases de exaustão na recuperação da energia desperdiçada, é eficaz

para aplicações em que envolvam a necessidade de se aumentar a temperatura

de um volume de controle, aumentando sua eficiência.

23

3. BENCHMARKING

Para este projeto foi utilizado o processo de benchmarking de mercado

avaliando os possíveis concorrentes do projeto em questão, foi localizado cinco

produtos com o mesmo objetivo, entretanto nenhum utiliza o método proposto

para aquecimento.

TermBox

A empresa TermBox (Quadro 1) apresenta um produto que utiliza sistema

elétrico de aquecimento, dispõe da utilização de bateria com fonte de energia, e

esta alimentado através do motor da motocicleta para recarga. A empresa indica

motos de modelos de fabricação acima 2011, para garantir o funcionamento do

sistema elétrico sem apresentar falhas.

QUADRO 1 - EMPRESA TERMBOX

Modelo TermBox

Preço R$ 1.380,00

Marca TermBox

Dimensões externa 52 cm x 52 cm altura de 45 cm

Dimensões interna 50 cm x 50 cm altura de 43 cm

Divisão interna 3 Divisões com altura de 16 cm

Indicador de Temperatura Termostato digital

Temperatura interna Não informado

Capacidade 3 caixas de pizzas grandes

Espaço para Refrigerante: Opcional

Material Fibra de vidro

Sistema de aquecimento Elétrico

Tensão 12V

Peso (Kg) Não informado

FONTE - OS PRÓPRIOS AUTORES

24

Bascer - HotBox

A empresa Bascer (Quadro 2), tem como sistema de funcionamento

acumuladores de calor (sistema em alumínio), que são aquecidos através de

uma base, conforme informação do fabricante o aquecimento ocorre em 2

minutos, após aquecimento são colocados em uma caixa e/ou mochila junto ao

alimento a ser transportado, mantendo assim a temperatura elevada no

compartimento de transporte.

QUADRO 2 - EMPRESA HOTBOX

Modelo HotBox HB_50

Preço R$ 2.400,00

Marca Bascer (Hotbox)

Dimensões externa 58cm x 58cm x 23cm

Dimensões interna 52cm x 52cm x 16cm

Divisão interna Não dividido

Indicador de Temperatura Não informado


Capacidade 3 caixas de pizzas padrão 50cm

Espaço para Refrigerante: 4 garrafas tipo pet 2 litros

Material Tecido Cordura® DuPont.

Sistema de aquecimento Acumulador de Calor

Tensão 220V

Consumo máximo de corrente 5A

Potência máxima de consumo 1.100W

Peso (Kg) 4,5 kg


25

Thermiflex

O terceiro concorrente utiliza sistema de aquecimento semelhante ao

citado no quadro 1, diferenciando o sistema de recarga da bateria, este possui

bateria própria (autonomia de 8 horas segundo o fabricante) sendo possível a

recarga utilizando um carregador já acoplado ao modelo, que pode ser

conectado à rede de elétrica.

QUADRO 3 - EMPRESA THERMIFLEX

Modelo BagBoy

Preço Não informado

Marca Termiflex

Dimensões externa 52cm x 52cm x 50cm

Dimensões interna 48 cm x 48 cm x 45cm


Indicador de Temperatura Termostato digital

Temperatura interna 60º a 100º

Capacidade 4 caixas de pizzas padrão 49cm

Espaço para Refrigerante: 3 garrafas tipo pet 2 litros (suporte)

Material Fibra de Vidro

Sistema de aquecimento Elétrico

Tensão Não informado

Peso (Kg) Não informado


26

Caixa convencional - Baú

A avalição deste produto se faz necessária, pois o sistema a ser projetado

será adaptado ao produto de mercado. As características dimensionais e de

material foram avaliadas com intuído de minimizar a modificação no produto.

QUADRO 4 - CAIXA SIMPLES

Modelo Original da Motocicleta CG Cargo

Preço R$ 500,00

Marca ---

Dimensões externa 50 cm x 48 cm x 60cm

Dimensões interna 46 cm x 44 cm x 56 cm


Indicador de Temperatura Não informado


Capacidade ---

Espaço para Refrigerante: Não há

Material Fibra de Vidro

Sistema de aquecimento Não se aplica

Tensão Não se aplica

Peso (Kg) 6,0 kg


27

4. PESQUISA DE MERCADO

Com o objetivo de levantar parâmetros balizadores, foi elaborado uma

pesquisa de mercado com intuito de compreender os principais desejos e

expectativa do cliente em relação ao produto. A pesquisa quantitativa foi

realizada através de perguntas diretas aos proprietários e colaboradores dos

estabelecimentos, de acordo com o questionário desenvolvido. O questionário

pode ser visualizado no apêndice VI deste trabalho.

Resultado obtidos

As empresas do ramo alimentício que prestam serviço de delivery foram

o foco da pesquisa, sendo quantificados 33 questionários respondidos entre

pizzarias, lanchonetes e restaurantes.

1) Qual ramo alimentício?

GRÁFICO 1 - RAMO ALIMENTÍCIO


13

17

3

Qual ramo alimentício?

Pizzaria Lanches Restaurantes

28

2) Atende até quantos bairros?

GRÁFICO 2 – ÁREA DE ATENDIMENTO


3) Principal motivo que não permite a entrega mais distante?

GRÁFICO 3 - MOTIVO QUE NÃO PERMITE A ENTREGA MAIS DISTANTE


77%

15%8%

Atende até quantos bairros?

1 2 3

71%

29%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

Principal motivo que não permite a entrega mais distante?

Não me interesso por entregas a longa distância

Alimento não pode chegar no cliente frio

29

4) Até quantas entregas o motoboy faz a cada saída?

GRÁFICO 4 - NÚMEROS DE ENTREGAS POR SAÍDA


5) Qual o tempo aproximado da entrega?

GRÁFICO 5 - TEMPO DE ENTREGA


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

1 2 3 4 ou +

Número de entregas por saída

11%

56%

30%

0%0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

15 minutos 20 minutos 30 minutos 40 ou + minutos

Qual o tempo aproximado da entrega, após preparo?

15 minutos 20 minutos 30 minutos 40 ou + minutos

30

6) Existe reclamação, sobre temperatura de consumo?

GRÁFICO 6 - RECLAMAÇÃO SOBRE TEMPERATURA.


7) Existe interesse em um equipamento que possa manter a temperatura

do alimento a ser entregue e propicie a entrega em locais mais

distantes?

GRÁFICO 7 – INTERESSE EM EQUIPAMENTO PARA MANTER TEMPERATURA


PIZZARIARESTAURANTES

LANCHONETES

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3

Existe reclamação, sobre temperatura de consumo?

sim não

PIZZARIARESTAURANTE

LANCHONETES

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

1 2 3

Existe interesse em um equipamento que possa manter a temperatura do alimento a ser entregue e propicie a entrega em locais

mais distantes?

sim não

31

8) Até quanto o estabelecimento está disposto a investir?

GRÁFICO 8 - ATÉ QUANTO O ESTABELECIMENTO ESTÁ DISPOSTO A INVESTIR


4.1 Conclusão da Pesquisa de Mercado

Através do diálogo com as empresas e também com os resultados obtidos

pode-se constatar que para entregas de curta distância, entregas nos bairros dos

estabelecimentos, o produto terá pouca aceitação para esse uso, em

contrapartida, para lanchonetes e restaurantes a entrega do produto em

temperatura adequada é um fator primordial para qualidade, em vista do tempo

da entrega.

57%27%

16%

0%

Até quanto o estabelecimento estaria disposto a investir?

R$ 500,00 R$ 1.000,00 R$ 1.500,00 .+ de R$ 1.500,00

32

5. QFD

O QFD - Desdobramento da Função Qualidade (quality function

deployment), ferramenta utilizada no controle da qualidade de um processo

atuando fora da linha de produção, ou seja, na fase de projeto, possibilitando

viabilizar a criação de produtos e processos com alto grau de qualidade e

confiabilidade.

Segundo Juran e Gryna (1991, p.16) citado por Mello (2011, p.132) “a

função qualidade é o conjunto das atividades através das quais atingimos a

adequação ao uso, não importando em que parte da organização essas

atividades são executadas”. Tais autores destacam que o desdobramento da

função qualidade está relacionado diretamente ao como produzir algo adequado

às necessidades do cliente, ou seja, satisfazendo as necessidades do cliente.

As exigências do produto/processo em requisitos técnicos para cada estágio do

desenvolvimento e produção, são verificadas de forma assertiva pois as

informações são coletadas diretamente com o cliente.

Uma forma de concretizar as opiniões e necessidades dos clientes é a

utilização da Casa da Qualidade, uma das matrizes mais difundidas para se

aplicar o QFD. A ilustração 6 demostra uma matriz clássica, onde é possível

perceber que as disposições das informações confrontam o desejo do cliente

com as características técnicas do produto (voz da engenharia).

ILUSTRAÇÃO 6 - MODELO DE MATRIZ CLÁSSICA

FONTE - GESTÃO DA QUALIDADE (PG. 133 - 2011)

33

Para preenchimento da matriz, se faz necessário o conhecimento das

seguintes informações:

Requisitos do Cliente: O que o cliente espera do produto, requisitos

que devem ser inseridos nas linhas “O que?”.

Características técnicas do produto: Características técnicas que o

projeto deve contemplar para atender os requisitos do cliente,

inseridas nas colunas “Como”.

Quantificação das características técnicas: mensuração das

características necessárias para atender o cliente, item verificado na

linha “Quanto”

Matriz de Relacionamento em L: Cruzamento das células das linhas

dos requisitos do cliente com as colunas das características

técnicas. É necessário estabelecer comparações entre os itens,

verificando se existe relação entre eles, se afirmativo estabelecer a

intensidade da seguinte forma:

o 5 – Forte

o 3 – Moderado

o 1 – Fraco

o Sem relação

Matriz Triangular (Teto da Casa): Correlação entre as características

técnicas do produto respeitando seguintes situações:

o Fortemente Positivo

o Fortemente Negativo

o Sem relação

Para correlações fortemente Positiva temos que o aumento de uma

característica “A” provoca aumento da característica “B”, para correlações

fortemente Negativa temos a situação inversa.

34

Avaliação Competitiva: Comparativo das características técnicas do

produto com seu concorrente.

Grau de Importância: Registra o grau de importância dos requisitos,

através de uma escala numérica e previamente determinada.

Aplicando-se a ferramenta descrita a este projeto, obtém-se como

resultado a Tabela 1, que mostra as interações entre os requisitos do cliente e

os parâmetros de projeto ou características da qualidade.

35

TABELA 1 - TABELA QFD PARA SISTEMA DE AQUECIMENTO DO BAÚ TÉRMICO PARA MOTOCICLETA


Sem Relação

fortemente positivo

fortemente negativo

Direção de Relação

Núm

ero

da li

nha

Co

mo

é

Parâ

metr

os d

e p

roje

to

Import

ância

para

o c

liente

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1

1 5 3 0 5 0 0 0 0 3 5 5 3 0 0 5 5 3 5 5 0,15

2 1 1 0 3 0 5 5 3 0 3 0 0 0 0 0 5 1 1 5 0,05

3 5 3 3 5 1 5 5 0 1 1 0 0 1 3 0 3 1 0 3 0,03

4 5 0 0 0 0 3 3 5 5 3 0 0 3 3 5 0 3 3 1 0,1

5 5 0 0 0 0 3 5 5 5 5 0 0 3 3 5 0 3 3 1 0,1

6 5 3 0 1 0 5 0 5 3 5 5 5 5 1 5 3 0 5 5 0,04

7 0 0 0 0 5 1 3 1 1 5 5 5 5 1 0 5 5 5 5 0,02

8 3 0 0 0 5 1 1 0 0 3 5 5 3 1 3 0 1 1 3 0,03

9 0 0 3 5 3 5 5 0 5 1 0 0 3 0 0 5 5 5 5 0,03

10 0 0 1 0 5 1 3 0 0 0 3 5 1 1 0 1 0 0 1 0,05

11 5 0 0 0 5 3 5 0 3 5 3 5 3 0 1 5 5 5 3 0,03

12 0 0 0 0 5 0 0 0 1 3 1 3 0 5 0 0 0 0 1 0,01

13 5 0 0 0 3 3 3 3 3 5 5 5 5 3 0 5 3 3 1 0,06

14 5 0 0 1 5 5 5 3 3 0 0 0 0 0 0 0 5 5 5 0,04

15 1 1 3 1 1 1 3 0 1 5 0 1 0 1 0 5 0 0 3 0,05

16 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0,01

17 1 3 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 3 5 0 5 1 1 3 0,05

18 5 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 5 0 5 1 5 5 0,05

19 5 1 1 0 5 5 3 0 0 0 5 0 3 5 0 5 0 5 5 0,10

ºC/s

ºC m³

kg

un.

kg

m³

hz

dB

anos

l anos

un.

un.

km

/l

W/(

m.K

)

Mpa

ºC R$

3,74 1,01 0,49 1,33 1,76 2,48 2,73 1,67 2,22 2,88 2,50 1,93 2,00 2,11 2,07 3,21 2,04 3,21 3,32

1 17 18 16 14 7 5 15 8 4 6 13 12 9 10 3 11 3 2

Itens que serão considerados: 1

2

3

3 Resistência à temperatura

Itens que não serão considerados: 18

17

Resis

tência

à t

em

pera

tura

Custo

Dimensões apropriadas

Quantidade d

e ite

ns d

e s

egura

nça

Inte

rferê

ncia

no c

onsum

o

Isola

mento

térm

ico

Resis

tência

mecânic

a d

o

equip

am

ento

Dura

bili

dade

Quantidade d

e p

eças m

óveis

Padro

niz

ação

de p

eças

Velocidade de Aquecimento

VALOR DE IMPORTÂNCIA

Em

issão d

e r

uíd

o

Reposiç

ão d

e f

luid

o

Manute

nnção p

reventiva

Baixa interferência na Caixa

Baixa interferência na Motocicleta

Peso d

o E

quip

am

ento

Dim

ensio

nal exte

rno d

o e

quip

am

ento

Vib

ração d

o e

quip

am

ento

Fluido de circulação para aquecimento

Capaid

ade d

e C

arg

a

Velo

cid

ade d

e A

quecim

ento

Tem

pera

tura

do m

ate

rial a s

er

transp.

Dim

ensão d

o p

roduto

a s

er

transp.

CLASSIFICAÇÃO POR IMPORTÂNCIA

Temperatura do material a ser transp.

Custo

Isolamento térmico

Dimensão do produto a ser transp.

Aquecimento constante

Manute

nção

Versatilidade de instalação

UNIDADES

Acesso ao suporte técnico

Não aqueça locais indesejados

Não Inflamável

Baixo peso

Fácil limpeza

Material não contaminante

Esté

tica Acabamento

43%

9%

Segura

nça

Durabilidade

Sem influência operacional

Custo Baixo custo de manutenção

Baixo custo de aquisição

Cara

cte

rísticas

10%

20%

Design

Peças padroniadas

6%

12%

Funcio

nalid

ades

O que éNecessidade do Consumidor

5 forte3 moderado1 fraco

0 nenhuma

36

Ao analisar o campo “Classificação de Importância” na parte final da

matriz, é possível identificar quais itens que deverão ser considerados no projeto;

Velocidade de aquecimento, Custo, Isolamento Térmico, Resistência a

Temperatura.

Ainda nesta análise, nota-se que existem parâmetros variáveis os quais

independem do desenvolvimento deste projeto: a dimensão do produto e a

temperatura inicial do material a ser transportado.

Retornando a matriz, desta vez visualizando a parte do telhado, é possível

perceber que entre os itens considerados importantes existem relações

fortemente negativas, ou seja, quando for feita a opção por favorecer um item, o

outro será prejudicado. Como exemplo: se aumentar o isolamento térmico,

consequentemente o custo também aumentará, quando o ideal seria que

reduzisse.

Foram circulados em vermelho as relações mais importantes, ou as

relações que estão negativas entre os itens importantes. E como conclusão para

este projeto, será dada uma prioridade maior a velocidade de aquecimento e

isolamento térmico, por serem parâmetros considerados indispensáveis para o

este projeto.

6. MATRIZ DE DECISÃO

A matriz de decisão é semelhante ao QFD, pois também é atribuído

pontuação e grau de importância nos itens serão analisados.

De posse das informações que o QFD forneceu, utilizaremos o método

matriz de decisão para definição do melhor material para isolamento e qual

melhor material que deverá possuir o trocador II (interno do baú térmico),

necessidade de velocidade de aquecimento.

37

TABELA 2 - MATRIZ DE DECISÃO MATERIAL DO TROCADOR II


TABELA 3 - MATRIZ DE DECISÃO PARA ESCOLHA DE ISOLANTE TÉRMICO


Seguindo os valores encontrados como resultado da matriz de decisão

podemos concluir assertivamente que os melhores materiais para as situações

expostas são, lã de vidro com face aluminizada para o isolamento térmico e

chapa 1 mm de alumínio para execução do trocador de calor do interior do baú

térmico.

38

7. DESCRIÇÃO DO PROJETO

A caixa térmica utilizada para transporte de alimentos, é popularmente

conhecida como baú, possuiu função de armazenagem para o transporte de

pizzas, lanches e diversos, sendo encontrado facilmente para compra muitas

não possuem isolante térmico, o que pode prejudicar a temperatura do alimento

entregue.

A proposta que este trabalho contempla é o aquecimento para o baú

térmico das motocicletas, para proporcionar que os estabelecimentos possam

realizar entregas a longa distância (maior tempo de entrega) sem prejuízo a

qualidade do alimento. O sistema possui 2 trocadores de calor, um para absorver

o calor que é cedido através do duto de exaustão da motocicleta e outro cedendo

calor para o meio em questão, a caixa térmica conforme ilustração 7 e 8.

ILUSTRAÇÃO 7 – CROQUI DEMONSTRATIVO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO DO BAÚ


39

ILUSTRAÇÃO 8 - CROQUI DEMONSTRATIVO DO SISTEMA INSTALADO


Para o desenvolvimento do projeto, foi respeitado as medidas

estabelecidas pelo CONTRAN (Conselho Nacional de Trânsito), que no capítulo

III da resolução Nº 356, de 02 de agosto de 2010, determina:

“§ 2º O equipamento fechado (baú) deve atender aos seguintes limites máximos externos: I - largura: 60 (sessenta) cm, desde que não exceda a distância entre as extremidades internas dos espelhos retrovisores; II - comprimento: não poderá exceder a extremidade traseira do veículo; e III - altura: não poderá exceder a 70 (setenta) cm de sua base central, medida a partir do assento do veículo. § 3º O equipamento aberto (grelha) deve atender aos seguintes limites máximos externos: I - largura: 60 (sessenta) cm, desde que não exceda a distância entre as extremidades internas dos espelhos retrovisores; II - comprimento: não poderá exceder a extremidade traseira do veículo; (BRASIL, 2010).

Ao funcionamento do sistema foi considerado a transferência de calor por

condução entre o próprio fluido, isto é, “a variação de temperatura no fluido

provocará um gradiente de densidade que, no campo gravitacional dará origem

a um movimento convectivo, consequência do empuxo” (Ozisik 1993).

40

8. METODOLOGIA DE CÁLCULO TEÓRICO

No decorrer do desenvolvimento da proposta de projeto, identificamos

imprescindível necessidade de se consultar conteúdos de conhecimento

relativos a transferência de calor, para dimensionamento dos coeficientes

envolvidos. Felizmente os estudos no âmbito experimental e fundamentos

teóricos comprovam que é possível realizar tal feito, através da condução de

calor entre corpos, conforme ÖZIŞIK (1990), “condução é o modo de

transferência de calor em que a troca de energia tem lugar na região de alta

temperatura para a de baixa temperatura pelo movimento cinético ou pelo

impacto direto de moléculas, no caso de fluidos em repouso, e pelo movimento

de elétrons, no caso de metais”.

O sistema proposto apresenta 2 trocadores de calor que em conjunto

utilizam um fluido intermediário para realizar a transferência do calor. Conforme

figura 07 podemos definir 3 sistemas diferentes, porem interligados, pois todos

convergem para um propósito, o aquecimento da caixa térmica (Baú).

ILUSTRAÇÃO 9 - DEMONSTRATIVO DOS SISTEMAS ENVOLVIDOS NO PROJETO.


Com base no projeto, o funcionamento dos sistemas é interligado, desta

forma é possível afirmar que o sistema é fechado, onde toda energia envolvida

41

resulta em um acúmulo, conforme a 1ª Lei da Termodinâmica (Wylen V.G.1994),

descrita como:

(𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

𝑐𝑜𝑚 𝑜 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜) − (

𝑆𝑎í𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝑐𝑜𝑚 𝑜 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜

) = (𝐴𝑐ú𝑚𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎) (1)

Conforme exposto a entrada de energia é o sistema 2 (Q2) relacionado

com o sistema 1(Q1-fonte de calor) e o sistema 3 (Q3) é a perda, pois o ambiente

externo é o responsável pela perda de calor na caixa térmica, sendo assim o

acumulo é a diferença do que é gerado pelo que é perdido.

ILUSTRAÇÃO 10 - DEMONSTRATIVO DA QUANTIDADE DE CALOR DE CADA SISTEMA.


Para descrever o fenômeno do acúmulo de energia é analisado o

comportamento da temperatura dos sistemas longo do tempo, matematicamente

representado por:

Sistema 1

𝑄1 = ṁ𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜.

𝑑(𝑇𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜)

𝑑𝑡

(2)

Sistema 2

𝑄2 + 𝑄3 = 𝑚𝑎𝑟̇ . 𝐶𝑝𝑎𝑟.

𝑑(𝑇𝑐𝑎𝑚)

𝑑𝑡

(3)

42

Descreve-se Q1, Q2 e Q3 como:

𝑄1 = 𝑈1. 𝐴1. (𝑇𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 − 𝑇𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜) (4) 𝑄2 = 𝑈2. 𝐴2. (𝑇𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 − 𝑇𝑐𝑎𝑚) (5)

𝑄3 = 𝑈3. 𝐴3. (𝑇𝑎𝑟 − 𝑇𝑐𝑎𝑚) (6)

Onde: As equações de (2) a (6) formam um sistema de equações diferenciais

ordinárias de primeira ordem, lineares, as quais eram resolvidas através do

software Polymath o qual faz uso do método numérico Runge Kutta.

Utilizando o software acima citado, é possível realizar simulações

matemáticas de modo experimental, com finalidade de se determinar um valor

otimizado de área de troca térmica do trocador.

As variáveis envolvidas são descritas abaixo:

𝑄1 = 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑛𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼

𝑈1 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑛𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼

𝐴1 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑛𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼

𝑇𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜 𝑇𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑚 𝑓𝑢𝑛çã𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 ṁ𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜

𝑐𝑝𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑄2 = 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑛𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼 𝑈2 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑛𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼

𝐴2 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑛𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼

𝑇𝑐𝑎𝑚 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑚 𝑓𝑢𝑛çã𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑇𝑎𝑟 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒

ṁ𝑎𝑟 = 𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑟 𝑐𝑝𝑎𝑟 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑜 𝑎𝑟 𝑄3 = 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑈3 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜

𝐴1 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú 𝑐𝑜𝑚 𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜

43

8.1 Determinação dos coeficientes Globais U

Coeficiente Global U é a medida da capacidade global de uma série de

barreiras condutivas e convectivas para transferir calor. E para determinação

destes coeficientes, deve-se levar em consideração a resistência térmica no

percurso do fluxo de calor entre os meios. O projeto apresenta 3 sistemas,

demostrando o fluxo conforme ilustração 11.

Faz-se necessário o cálculo do coeficiente de transferência térmica (h),

pois este valor determina a transferência de calor entre um fluido e uma

superfície ou superfície / superfície, situação que este projeto aborda no item

10.2.

ILUSTRAÇÃO 11 - DEMONSTRATIVO DO FLUXO DE CALOR


Desta forma teremos os cálculos:

I. Sistema 1 – Troca térmica entre os gases de exaustão e o fluido no

trocador I (Conforme ilustração 11a)

Cálculo de U1:

(7)

44

Onde:

ℎ1 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜 ℎ2 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑘𝑎ç𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑎ç𝑜

𝐸𝑡𝑢𝑏𝑜 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜

II. Sistema 2 – Troca térmica entre trocador II (Placa) com ar interno do baú

térmico. (Conforme ilustração 11b).

Cálculo de U2:

(8)

Onde:

ℎ3 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼 ℎ4 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú 𝑘𝑎𝑙𝑢 = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑙𝑢𝑚í𝑛𝑖𝑜 𝐸𝑎𝑙𝑢 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚í𝑛𝑖𝑜 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼

III. Sistema 3 – Troca térmica entre ambientes interno e externo do baú

através da parede do mesmo. (Conforme ilustração 11c)

a. Situação motocicleta parada.

Cálculo de U3:

(9)

45

b. Situação moto em movimento.

Cálculo de U4:

(10)

Onde: ℎ5 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú (𝑚𝑜𝑡𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎) ℎ6 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑎𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú (𝑚𝑜𝑡𝑜 𝑒𝑚 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜)

𝑘𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜

𝐸𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑏𝑎ú 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑘𝑖𝑠𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙ã 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 (𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎) 𝐸𝑖𝑠𝑜 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙ã 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 (𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎)

46

8.2 Cálculo dos Coeficientes de Transferência Térmica

Sistema 1 – Escapamento e Trocador 1

Gases de exaustão do motor, responsável pelo fornecimento de calor para o

fluido.

ILUSTRAÇÃO 12 – COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA, CILINDRO ENTRE GASES E ÓLEO


I. Para o cálculo de h1, segue abaixo:

(11)

Onde:

𝑁𝑢1 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑁𝑢𝑠𝑠𝑒𝑙𝑡 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑐𝑜𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑙𝑏𝑢𝑟𝑛, 𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 (1990).

𝑘𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠. 𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 = 𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜.

II. O número de Nusselt é determinado através da seguinte expressão:

(12)

Onde:

𝑅𝑒𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 𝑑𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠. 𝑃𝑟𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑎𝑛𝑡𝑑𝑙 .

47

III. O número de Reynolds é determinado através da seguinte expressão:

(13)

Onde:

𝑉𝑏𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜. 𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 = 𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜. 𝜈𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜. IV. Para velocidade média dos gases:

(14)

Onde:

𝑀𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜.

𝐷ℎ = 𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜, "num tubo circular, Dh se reduz ao diâmetro do tubo D". 𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 249)

𝜌𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝐷𝑒𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜.

Fluido – Responsável pelo transporte do calor ao trocador II (Placa).

I. Para o cálculo de h2, segue abaixo:

(15)

Onde:

𝑁𝑢𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑁𝑢𝑠𝑠𝑒𝑙𝑡 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑒𝑚 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 𝑓𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑜𝑠. ( 𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 386)

kfluido = Coeficiente de condutividade térmica do fluido.

𝛿𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜; 𝑒𝑚 𝑢𝑚 𝑎𝑛𝑒𝑙.

II. O número de Nusselt é determinado através da seguinte expressão:

(16)

48

Onde:

𝑅𝑎𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑎𝑦𝑙𝑒𝑖𝑔ℎ. 𝛿𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜; 𝑒𝑚 𝑢𝑚 𝑎𝑛𝑒𝑙. 𝑐2 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑒𝑚 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 𝑓𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑜𝑠.

n2 = Expoente 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑒𝑚 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 𝑓𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑜𝑠. 𝑚2 = 𝐸𝑥𝑝𝑜𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑒𝑚 𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 𝑓𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑜𝑠. H = comprimento do trocador I. III. Cálculo do número de Rayleigh:

(17)

Onde:

𝐺𝑟1 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑠ℎ𝑜𝑓. 𝑃𝑟𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑎𝑛𝑑𝑡𝑙. IV. Cálculo do número de Grashof:

(18)

Onde:

g1 = aceleração gravitacional. 𝛽𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑎𝑡𝑎çã𝑜. 𝑇𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = Temperatura inicial do fluido. 𝑇𝑎𝑚𝑏 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒. 𝛿𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜, 𝑒𝑚 𝑢𝑚 𝑎𝑛𝑒𝑙 𝜈𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜.

V. Cálculo do número da espessura da camada de fluido e cálculo do

coeficiente de dilatação:

(19)

(20)

Onde:

D0 = Diâmetro externo do trocador I. 𝐷𝑖 = 𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡ã𝑜, 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑎𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼. 𝑇𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑜𝑠 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜𝑠, (𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑒 𝑎𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜)

49

Sistema 2 – Trocador II (Placa) e ar interno do baú térmico

ILUSTRAÇÃO 13 - COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA, TROCADOR II (PLACA) E AR INTERNO DO BAÚ

TÉRMICO


Trocador ll (Placa)

I. Cálculo de h3, segue abaixo:

(21)

Onde:

𝑁𝑢3 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑁𝑢𝑠𝑠𝑒𝑙𝑡 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼, 𝑛𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒. (𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 365).

kfluido = Coeficiente de condutividade térmica do fluido. 𝐷ℎ = 𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜.

II. Cálculo do número de Nusselt:

(22)

Onde:

𝑃𝑟𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑎𝑛𝑑𝑡𝑙 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. Gr3 = Número de Grashof na convecção laminar livre

III. Cálculo do número de Grashof:

(23)

Onde:

g1 = aceleração gravitacional. 𝛽𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑎𝑡𝑎çã𝑜. 𝑇𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = Temperatura inicial do fluido. 𝑇𝑎𝑚𝑏 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒.

50

𝐿2 = 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟. 𝜈𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜.

Ar interno do baú térmico:


(24)

Onde:

𝑁𝑢4 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑁𝑢𝑠𝑠𝑒𝑙𝑡 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼, 𝑛𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑚𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙. (𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 373).

kar = Coeficiente de condutividade térmica do ar. 𝐿𝑚 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑖𝑡𝑚é𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠õ𝑒𝑠 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼. (𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 373)


(25)

Onde:

𝑃𝑟𝑎𝑟 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑎𝑛𝑑𝑡𝑙 𝑑𝑜 𝑎𝑟. Gr4 = Número de Grashof na convecção livre sobre uma placa horizontal. 𝑐4 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑚𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙. n4 = Expoente 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑚𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙. III. Cálculo do número de Grashof:

(26)

Onde:

g1 = aceleração gravitacional. 𝛽2 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑎𝑡𝑎çã𝑜. 𝑇𝑏𝑎𝑢 = Temperatura de trabalho do ar interno do baú térmico.

𝑇𝑎𝑚𝑏 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒. 𝐿𝑚 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑖𝑡𝑚é𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠õ𝑒𝑠 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼. (𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 373)

𝜈𝑎𝑟 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜.

51

IV. Cálculo do coeficiente de dilatação:

(27)

Onde: 𝑇𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜1 = 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑜𝑠 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜𝑠, (𝑎𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑒 𝑎𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜)

Sistema 3 – Parede entre ar interno do baú térmico e ar ambiente.

ILUSTRAÇÃO 14 - COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA, AR INTERNO DO BAÚ E AR AMBIENTE


Situação moto parada, ilustração 14a.


(28)

Onde:

𝑁𝑢5 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑁𝑢𝑠𝑠𝑒𝑙𝑡 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐼𝐼, 𝑛𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑚𝑎 𝑢𝑚𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙. (𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 373).

kar = Coeficiente de condutividade térmica do ar.

Ac = Área de contado entre ambiente interno e externo do baú térmico.


(29)

52

Onde:

𝑃𝑟𝑎𝑟 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑎𝑛𝑑𝑡𝑙 𝑑𝑜 𝑎𝑟. Gr5 = Número de Grashof na convecção livre sobre uma placa horizontal. 𝑐4 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑚𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙. n4 = Expoente 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑚𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙. III. Cálculo do número de Grashof:

(30)

Onde:

g1 = aceleração gravitacional. 𝛽2 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑎𝑡𝑎çã𝑜. 𝑇𝑏𝑎𝑢 = Temperatura de trabalho do ar interno do baú térmico. 𝑇𝑎𝑚𝑏 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒. Ac = Área de contado entre ambiente interno e externo do baú térmico. 𝜈𝑎𝑟 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜.

Situação moto em movimento, ilustração 14b.


(31)

Onde:

𝑁𝑢6 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑁𝑢𝑠𝑠𝑒𝑙𝑡 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑓𝑜𝑟ç𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑜𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜𝑠 (𝑂𝑧𝑖𝑠𝑖𝑘 1994 𝑝. 323).

kar = Coeficiente de condutividade térmica do ar. De = Dimensão característica de acordo com geometria semelhante.


(32)

Onde:

𝑉𝑏𝑚𝑜𝑡𝑜 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒.

De = Dimensão característica de acordo com geometria semelhante. 𝜈𝑎𝑟 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. 𝑐6 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑓𝑜𝑟ç𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 𝐷𝑒. n6 = Expoente 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐çã𝑜 𝑓𝑜𝑟ç𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 𝐷𝑒.

53

Após demonstrativos dos cálculos referentes a coeficientes globais e

coeficientes convectivos já finalizados podemos solucionar o sistema exposto no

embasamento teórico, os cálculos numéricos estão disponíveis no apêndice I e

II.

54

9. MODELAGEM

Como demonstramos, a utilização da modelagem matemática

proporciona a obtenção de valores para área de troca térmica entre os meios

envolvidos, além de tornar possível construção do gráfico temperatura x tempo.

A tabela 04 demostra resultados já calculados, observa-se que os itens

em destaque foram atribuídos de forma experimental de acordo com os

limitantes envolvidos em cada sistema, para obtenção de uma faixa de valores

otimizados das áreas de troca térmica possibilitando a modelagem. Para solução

do sistema de equações diferencial linear de 1º ordem, equações nº2 e equação

nº 3, utilizou-se o software PolyMath, que demostrou matematicamente que é

possível chegar a um protótipo que atenda as exigências propostas, a

metodologia de cálculo utilizada está no apêndice I e II desta obra.

TABELA 4 - PARÂMETROS DO ÓLEO

Onde:

ρ = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. V = Volume. 𝑚 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑐𝑝 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎.

Propriedades Fluido Óleo - 120º Propriedades do Ar

ρ 888,23 Kg/m³ ρ 1,17774 Kg/m³

V 0,0032 M³ V câmara 0,164 M³

m 2,842336 Kg m 0,19314936 Kg

Cp 1880 J/Kgk Cp 1005,7 J/Kgk

U1 9,8 W/m²ºC A1 0,028 m²

U2 3,178 W/m²ºC A2 0,52 m²

U3 0,973 W/m²ºC A3 1,98 m²


55

9.1 Óleo

No gráfico 9 pode-se verificar que a temperatura do fluido (óleo)

permaneceu inerte no trocador II. Tal fato ocorreu em virtude do baixo grau de

difusividade que o fluido óleo apresenta.

GRÁFICO 9 – COMPARATIVO ENTRE MODELAGEM E TESTE PRÁTICO COM FLUIDO ÓLEO


Com o resultado inesperado foi necessário também a verificação do

conceito de difusividade térmica para entendimento do por que a prática não

correspondeu ao cálculo apresentado.

Conforme Osiziki 1993, “difusividade térmica está associado a

propagação do calor no meio, durante as variações de temperatura com o tempo.

Quanto mais alta a difusividade térmica, mais rápida a propagação de calor no

meio. ”

TABELA 5 - TABELA COMPARATIVO DE DIFUSIVIDADE


0

20

40

60

80

100

120

140

Tem

per

atu

ra e

m º

C

tempo em segundos

Título do Gráfico

Tcam T oleo Experimental (Camara)

56

Sendo assim optou-se por utilizar um fluido que possua tal propriedade e

possibilite a convecção dentro do sistema, proporcionando a movimentação do

fluido do local de maior temperatura para o de menos temperatura. Conforme

tabela 04 observa-se que a água possui difusividade superior, fluido o qual foi

escolhido para o sistema.

9.1.1. Recálculo para o Fluido Escolhido – Água

Com necessidade de reavaliação de cálculos, no que diz respeito ao

fluido, foi realizado o cálculo utilizando a água como fluido do sistema, cálculos

que estão demonstrados no apêndice I e II deste trabalho.

Mesmo com os cálculos refeitos, não houve alteração no dimensional do

projeto, visto que a alteração do fluido só ocorreu devido a necessidade de

melhor difusividade situação exposta anteriormente.

9.2 Água

No gráfico 10 pode-se verificar que a temperatura do fluido (água) revelou

comportamento necessário a ao bom funcionamento do sistema, conforme pode-

se evidenciar no mesmo gráfico, observando as curvas, modelo matemático

(Tcam e Tfluido) e experimental (Experimental água Tcam e Experimental

Tfluido). Os dados de entrada do modelo matemático constam na tabela 6.

Tabela 6 - Parâmetros da água

Propriedades Fluido Água - 90º Propriedades do Ar

ρ 967,355 Kg/m³ ρ 1,17774 Kg/m³

Volu 0,0032 M³ V câmara 0,164 M³

m 3,095536 Kg massa ar 0,19314936 Kg

Cp 4206,3 J/Kgk Cp ar 1005,7 J/Kgk

U1 36,276 W/m²ºC A1 0,028 m²

U2 4,522 W/m²ºC A2 0,52 m²

U3 0,973 W/m²ºC A3 1,98 m²

FONTE 2 - OS PRÓPRIOS AUTORES

57

GRÁFICO 10 – COMPARATIVO ENTRE MODELAGEM E TESTE PRÁTICO COM FLUIDO ÁGUA


O gráfico 10 representa a variação de temperatura em relação ao tempo

do sistema com a moto ligada, mas em repouso, pode-se notar que o fluido

(Água) estabiliza em 6 minutos na temperatura de 120ºC, ao mesmo tempo que

a temperatura interna no baú térmico indica 33,2ºC, para o modelo matemático,

o qual não revela exatamente a realidade, pois não a mudança de estado físico

do fluido, porem expõem uma situação ascendente que favorece o objetivo

proposto, aquecimento do baú térmico.

Após análise dos gráficos e cálculos desenvolvidos verificou-se que o

projeto e possível, desta forma segue no próximo capitulo o croqui técnico do

projeto.

0

20

40

60

80

100

120

140

120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 1440 1560 1680 1800

Tem

per

atu

ra e

m º

C

tempo em segundos

Comparativo entre Modelagem e teste prática

Tcam Tfluido Experimental Água Tcam Experimental Água Tfluido

58

10. CROQUI TÉCNICO

A ilustração 15 mostra o croqui do sistema de aquecimento a ser fabricado

e instalado na motocicleta, calculado anteriormente.

ILUSTRAÇÃO 15 – CROQUI DO SISTEMA DE AQUECIMENTO DO BAÚ TÉRMICO

CROQUI DO SISTEMA DE AQUECIMENTO DO BAÚ TÉRMICO

Item Descrição Quantidades Unidade Especificação Técnica

01 Trocador l 01 un. Conf. Desenho nº 02

02 Trocador ll 01 un. Conf. Desenho nº 04

03 Mangueira Flexível 03 m Flexível para alta Temp. Ø 10 mm

04 Conexão 3/4 03 un. Tipo espiga - 9/16 NPT

05 Conector Fêmea 3/4 03 un. Rosca interna - 9/16 NPT

06 Abraçadeiras 04 un. Ø 22-30 mm

07 O-ring 3/4 01 un. Para altas temp. (Silicone)

08 Bujão 01 un. Rosca 9/16 NPT

09 Fluído para o Sistema 03 l Anticorrosivo, anti-incrustrações FONTE – OS PRÓPRIOS AUTORES

59

Já a ilustração 16 mostra as alterações necessárias no baú térmico para

que possamos garantir que minimizem as trocas térmicas do ambiente interno

do baú com o ambiente externo.

ILUSTRAÇÃO 16 - CROQUI DE ALTERAÇÃO NO BAÚ TÉRMICO

CROQUI DE ALTERAÇÕES NO BAÚ TÉRMICO

Item Descrição Quantidades Unidade Especificação Técnica

02 Trocador ll 01 un. Conf. Desenho nº 04

10 Cinta auxiliar de fixação 02 un. Conf. Desenho nº 05

11 Revestimento Isolante 02 m² Manta de lã de vidro espessura 25mm com face Aluminizada.

12 Termômetro 02 un. Digital LCD Sensor externo -50ºC a +110ºC


60

11. EVIDENCIAS DO PROTÓTIPO

11.1 Instalação do sistema na motocicleta, trocador I.

ILUSTRAÇÃO 17 - INSTALAÇÃO DO TROCADOR I


11.2 Alterações realizadas no baú térmico

ILUSTRAÇÃO 18 - BAÚ SEM ISOLAMENTO TÉRMICO


61

ILUSTRAÇÃO 19 - BAÚ COM ISOLAMENTO DE LÃ DE VIDRO COM FACE ALUMINIZADA


11.3 Trocador ll – Placa para aquecimento do baú.

ILUSTRAÇÃO 20 - TROCADOR II


ILUSTRAÇÃO 21 - POSICIONAMENTO DOS TERMÔMETROS


62

11.4 Protótipo finalizado

ILUSTRAÇÃO 22 - PROTÓTIPO FINALIZADO


ILUSTRAÇÃO 23 - PROTÓTIPO FINALIZADO


ILUSTRAÇÃO 24 – PROTÓTIPO FINALIZADO


63

12. PRÁTICA

Após o sistema instalado na motocicleta foi dado início aos testes práticos.

Conforme os demonstrativos dos cálculos havia grande expectativa para o

sucesso.

12.1 Óleo

A prática iniciou com temperatura ambiente de 20,9ºC, motocicleta ligada,

aceleração constante a baixa rotação e acompanhamento de temperaturas

conforme demostrado abaixo no gráfico 11.

Gráfico 11 – Teste prático – fluido óleo


Com os dados da primeira prática, nota-se que o primeiro teste não atingiu o

objetivo, situação que impôs uma reavaliação de conceitos e cálculos, situação

já abordada.

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

0 2 4 6 8 10 12

Tem

per

atu

ra e

m º

C

Tempo em minutos

Teste Prático 1 - Fluido óleo.

Temperatura Interior da Caixa Temperatura no Trocador II

Temperatura no Trocador I

64

ILUSTRAÇÃO 25 - TESTE PRÁTICO 1 COM ÓLEO


12.2 Água

Com a correção do fluido e também a correção dos cálculos, inicia-se uma

nova sessão de teste buscando comprovar a eficácia do sistema proposto.

I. Teste realizado a temperatura ambiente 24,1ºC moto ligada,

parada (primeiro funcionamento do dia).

GRÁFICO 12 – TESTE PRÁTICO 1 – SEM ABERTURA DA CAIXA


0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Tem

per

atu

ra e

m º

C

Tempo em minutos

Teste Prático 1 - Sem abertura da Caixa


65

Através deste podemos visualizar a evolução da temperatura no ambiente

controlado, baú térmico, desta forma fica evidente o funcionamento do sistema.

Teste realizado da mesma forma do anterior, porem com temperatura

ambiente de 19,20ºC.

GRÁFICO 13 - TESTE PRÁTICO 2 - SEM ABERTURA DA CAIXA


0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Tem

per

atu

ra e

m º

C

Tempo em minutos

Teste Prático 2 - Sem abertura da Caixa


66

Teste realizado da mesma forma do anterior, agora om abertura da caixa

durante o intervalo de 2 minutos.

GRÁFICO 14 - TESTE PRÁTICO 3 - CAIXA ABERTA DURANTE O INTERVALO DE 2 MINUTOS


Neste referido teste, a caixa aquecida em temperatura de trabalho

(equilíbrio) foi aberta e permaneceu nesta condição por 2 minutos, sendo

fechada após o intervalo, retomando-se o aquecimento com finalidade de

constatar a evolução subsequente da temperatura em seu interior. Considera-se

o tempo de 2 minutos como um intervalo ótimo de descarga para o produto

desejado a ser entregue. A motocicleta permaneceu em regime de marcha lenta

durante o intervalo de abertura e acelerada após o fechamento.

II. Teste realizado com motor desligado, após a estabilização da

temperatura.

GRÁFICO 15 - CAIXA FECHADA, MOTOR DESLIGADO


0,00

50,00

100,00

0 5 10 15 20 25

Tem

per

atu

ra e

m º

C

Tempo em minutos

Teste Prático 3 - Caixa aberta durante o intervalo de 2 min .


0,00

50,00

100,00

0 5 10 15 20 25 30 35

Tem

per

atu

ra e

m º

C

Tempo em minutos

Teste Prático 4 - Caixa Fechada, motor desligado.


67

Teste realizado com finalidade de identificar a manutenção da

temperatura no sistema durante o intervalo máximo entre entregas, carga e

descarga, estipulado em 30 minutos com motor sem funcionar.

III. Retomada após 30 min de motor desligado, e abertura da caixa,

motor ligado novamente.

GRÁFICO 16 - RETOMADA APÓS 30 MIN DE MOTOR DESLIGADO, ABERTURA / FECHAMENTO DA CAIXA,

MOTOR LIGADO NOVAMENTE.


O teste em questão revela a retomada da evolução da temperatura interna

da caixa em condição de moto parada e regime permanente de operação, após

ter permanecido por um intervalo de 30 minutos com motor desligado e com a

tampa da caixa aberta e fechada várias vezes durante o mesmo intervalo.

IV. Teste moto em movimento

GRÁFICO 17 - TESTE MOTO EM MOVIMENTO


0,00

100,00

0 5 10 15 20 25 30

Tem

per

atu

ra e

m º

C

Tempo em minutos

Teste Prático 5 - Retomada após 30 min de motor desligado, abertura / fechamento da

caixa, motor ligado novamente.


0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

.0 - 10 .10 - 20 .20 - 35 .35 - 50

Tem

per

atu

ra e

m º

C

Tempo em minutos

Teste Prático 6 - Teste moto em movimento

68

Com este é possível identificar a influência do movimento da motocicleta

com relação às temperaturas do volume controlado (ar da caixa e trocador ll),

considerando-se o fluxo de ar variável produzido externamente pelo movimento

da motocicleta em regime também variável, durante determinado intervalo de

tempo.

Os testes relativos aos dados demonstrados foram realizados com todo o

equipamento, inclusive o motor da motocicleta, em condição de equilíbrio e em

temperatura ambiente inicial a qual variou conforme as condições climáticas nos

dias em questão. Os dados de temperatura do volume controlado são revelados

por dois termômetros com visores fixados externamente a caixa e seus

respectivos sensores de temperatura no interior da mesma, um com o sensor

acoplado, usando pasta condutiva de 1,4 W/m².C˚, na superfície do trocador ll, e

outro suspenso ao ar interno da caixa térmica em região centralizada a mesma.

A condição de operação da motocicleta parada foi com aceleração

constante a 25% do curso do manete desempenhando regime permanente. No

teste com a motocicleta em movimento é inviável se realizar com regime

permanente de aceleração e carga, pois as vias possuem condições adversas

como arrancada (saída do repouso), frenagem, subidas, decidas, as quais se

necessitam variar a aceleração e a exigência de carga do motor da motocicleta.

69

13. CONCLUSÃO

Avaliando a análise de potencial energético constatou-se a possibilidade

de se construir um sistema de aquecimento para tais necessidades citadas neste

projeto.

Considerando os dados fornecidos por este desenvolvimento conclui-se

que o sistema demostrou eficácia no aproveitamento de calor o qual

anteriormente era desperdiçado, proporcionando uma temperatura interna do

baú térmico em equilíbrio em torno de 50ºC, valor que considera-se como

adequado.

As simulações expostas através do software Polymath revelaram

inicialmente na teoria um resultado que futuramente seria comprovado em

termos de temperatura e tempo de aquecimento.

Os resultados obtidos experimentalmente foram satisfatórios também na

análise de custo demostrado no apêndice III.

Em suma, o conceito exposto caracteriza-se comprovadamente como

funcional através dos dados teóricos e experimentais fornecidos por este projeto,

podendo ser otimizado com avanço tecnológico dos materiais que o compõem.

70

14. REFERÊNCIAS

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BOYCE, Willian E. Equações Diferenciais Elementares e Problemas de Valores de Contorno. 7ªed. Rio de Janeiro: Editora LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 2002.

SWOKOWSKI,Earl W. Cálculo com Geometria AnalíticaVol 1. 2ª ed. São Paulo: Editora McGraw-Hill Ltda.1994.

WYLEN, Gordon J. Van. Fundamentos da Termodinâmica Clássica 4ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda. 1995.

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SPIRO, Thomas G. ; STIGLIANI, William M. Química Ambiental 2ªed. São Paulo: Pearson Education do Brasil Ltda., 2008.

MELLO, Carlos H. P., Gestão da Qualidade. SP: Pearson Education do Brasil, 2011.

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71

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72

BAÚ vs mochila. Fórum de Pizzas, 2013. Disponível em: <http://www.forumdepizzas.net/t8267-bau-vs-mochila>. Acesso em: out. 2014.

BRASIL. Conselho Nacional de Trânsito. Resolução n. 356, de 2 de agosto de 2010. Estabelece requisitos mínimos de segurança para o transporte remunerado de passageiros (moto táxi) e de cargas (moto frete) em motocicleta e motoneta, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, DF, ago. 2010. Disponível em: <http://www.denatran.gov.br/download/Resolucoes/RESOLUCAO_CONTRAN_ 356_10.pdf>. Acesso em: out. 2014.

FENÓMENOS de transporte. UNET. Disponível em: <http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-165.htm>. Acesso em: out. 2014.

MOCHILA aquecida = pizza quente. Fórum de Pizzas, 2011. Disponível em: <http://www.forumdepizzas.net/t5468-mochila-aquecida-pizza-quente>. Acesso em: out. 2014.

73

Apêndice l – Demonstrativo de Cálculos – Fluido Água

74

Apêndice lI - Demonstrativo de Cálculos – Fluido Óleo

75

Apêndice lII – Planilha de Custos

76

Apêndice IV – FMEA System

77

Apêndice V – FMEA Design

78

Anexo VI – Questionário da Pesquisa de Mercado

79

Apêndice VII – Programação matemática do software Polymath

80

Apêndice VIII – Desenho técnico – Baú Térmico

81

Apêndice IX – Desenho técnico – Trocador I

82

Apêndice X – Desenho técnico – Protetor para o Trocador I

83

Apêndice XII – Trocador II - Placa

84

Apêndice XIII – Cinta de Fixação

1 ) Cálculo dos Coeficientes de Troca Térmica

1.1) Sistema 1 – Escapamento e Trocador I

1.1.1) Gases de exaustão do motor, responsável pelo fornecimento de calorpara o fluido.

Parâmentros de entrada:

Descape 0.029:= m kgases 0.0334:= Wm K⋅

Prgases 0.724:=

Mgases 0.571= kgs

νgases 3.49 10 5−⋅:= m2

sρgases 0.888:= kg

m3

Dh Descape:= Dh 0.029= m

I) Cálculo da velocidade média do gás de exaustão:

VbgasesMgases

Dh ρgases⋅:= Vbgases 22.173= m

s

II) Cálculo do número de Reynolds:

RegasesVbgases Descape⋅

νgases:= Regases 1.842 104×=

III) Cálculo do número de Nusselt:

Nu1 0.023 Regases0.8⋅ Prgases

1

3⋅:= Nu1 53.369=

Desta forma temos h1:

h1Nu1 kgases⋅

Descape:= h1 61.467= W

m2 K⋅

1.1.2) Fluido Responsável pelo transporte do calor ao trocador II(Placa).

Parâmentros de entrada: *As propriedades físicas da água 60 º

Tfluido 100:= ºCD0 0.07620:= mTamb 20:= ºC νfluido 0.478 10 4−⋅:= m2

s Di 0.031:= mTmedio

Tfluido Tamb+2

:=kfluido 0.651:= W

m K⋅ δfluidoD0 Di−( )

2:=Tmedio 60= ºC

Prfluido 3.02:= δfluido 0.023= mβfluido

1Tmedio 273+( )

:=Η 0.200:= m

g1 9.807:= m

s2 c2 0.288:=βfluido 3.003 10 3−×= K 1−

n2 0.226:=m2 0:=

I) Cálculo do número de Grashof :

Gr1g1 βfluido⋅ Tfluido Tamb−( )⋅ δfluido3⋅

νfluido2

:= Gr1 1.19 104×=

II) Cálculo do número de Rayleigh:

Rafluido Gr1 Prfluido⋅:= Rafluido 3.595 104×=


Nufluido c2 Rafluido( )n2⋅ Η

δfluido

m2

⋅:= Nufluido 3.083=


h2Nufluido kfluido⋅

δfluido:= h2 88.806= W

m2 K⋅

1.2) Sistema 2 - Placa entre oleo e ar interno a câmara:

1.2.1 Cálculo do coeficiente convectivo no Trocador II:

Parâmentros de entrada: *As propriedades fisicas do óleo a 60 º

kfluido 0.651= Wm K⋅

Prfluido 3.02= g1 9.807= m

s2

βfluido 3.003 10 3−×= K 1−νfluido 4.78 10 5−×= m2

s

Dh1 0.52:= m L2 0.50:= m


Gr3g1 βfluido⋅ Tfluido Tamb−( )⋅ L23⋅

νfluido2:= Gr3 1.289 108×=

II) Cálculo do número de Nusselt:

Nu3 0.508 Prfluido

1

2⋅ 0.952 Prfluido+( )

1−4

⋅ Gr3

1

4⋅:= Nu3 66.631=


h3Nu3 kfluido⋅

Dh1:= h3 83.416= W

m2 K⋅

1.2.2) Ar interno do baú térmico:


νar 15.68 10 6−⋅:= m2

sc4 0.14:=

kar 0.026:= Wm K⋅

n4 0.33:=

Tbau 50:= ºCPrar 0.708:=

Tamb 20= ºCLm 0.45:=

I) Cálculo do temperatura média e coeficiente de dilatação:

Tmedio1Tbau Tamb+( )

2:= Tmedio1 35= ºC

β21

Tmedio1 273+( ):=

β2 3.247 10 3−×= K 1−

II) Cálculo do número de Grashof :

Gr4g1 β2⋅ Tbau Tamb−( )⋅ Lm3⋅

νar2:= Gr4 3.54 108×=


Nu4 c4 Gr4 Prar⋅( )n4:= Nu4 82.761=


h4Nu4 kar⋅

Lm:= h4 4.782= W

m2 K⋅

1.3) Sistema 3 Parede entre ar interno do baú térmico e ar ambiente:

1.3.1 Calculo coeficiente convectivo Ar externo

Para o cálculo do coeficiente convectivo externo, foram considerados doiscenários: a) Moto parada


νar 1.568 10 5−×= m2

sβ2 3.247 10 3−×= K 1−

kar 0.026= Wm ºC⋅

Ac 1.98:= m

Tbau 50= ºCPrar 0.708=


Gr5g1 β2⋅ Tbau Tamb−( )⋅ Ac3⋅

νar2:= Gr5 3.016 1010×=


Nu5 c4 Gr5 Prar⋅( )n4:= Nu5 358.793=


h5Nu5 kar⋅

Ac:= h5 4.711= W

m2 ºC⋅

b) Moto andando, velocidade de 60 km/h:


c6 0.092:=Vbmoto 16.67:= m

sνar 1.568 10 5−×= m2

s n6 0.675:=De 0.7:= m kar 0.026= W

m ºC⋅

I)Cálculo do número de Nusselt:

Nu6 c6Vbmoto De⋅

νar

n6:= Nu6 845.623=


h6Nu6 kar⋅

De:= h6 31.409= W

m2 ºC⋅

2. Cálculo dos coeficientes Globais de Troca Térmica:

2.1 Sistema 1


h1 61.467= W

m2 K⋅kaço 54:= W

m K⋅

h2 88.806= W

m2 K⋅Etubo 0.002:= m

U11

1h1

Etubokaço

+ 1h2

+

:=U1 36.276= W

m2 K⋅

2.2 - Sistema 2


kalu 137:= Wm K⋅h3 83.416= W

m2 K⋅

h4 4.782= W

m2 K⋅Ealu 0.002:= m

U21

1h3

Ealukalu

+ 1h4

+

:=U2 4.522= W

m2 K⋅

2.3 Sistema 3

a) Moto parada:


kfibra 0.05:= Wm K⋅h4 4.782= W

m2 K⋅kiso 0.038:= W

m K⋅Efibra 0.004:= m Eiso 0.020:= m

h5 4.711= W

m2 K⋅

U31

1h4

Efibrakfibra

+ Eisokiso

+ 1h5

+

:=U3 0.973= W

m2 K⋅

b) Moto em movimento:


h4 4.782= W

m2 ºC⋅kfibra 0.05= W

m ºC⋅kiso 0.038= W

m ºC⋅

Efibra 4 10 3−×= m Eiso 0.02= mh6 31.409= W

m2 ºC⋅

U41

1h4

Efibrakfibra

+ Eisokiso

+ 1h6

+

:=U4 1.18= W

m2 ºC⋅

1 ) Cálculo dos Coeficientes de Troca Térmica

1.1) Sistema 1 – Escapamento e Trocador I

1.1.1) Gases de exaustão do motor, responsável pelo fornecimento de calorpara o fluido.


Descape 0.029:= m kgases 0.0334:= Wm K⋅

Prgases 0.724:=

Mgases 0.571= kgs

νgases 3.49 10 5−⋅:= m2

sρgases 0.888:= kg

m3

Dh Descape:= Dh 0.029= m

I) Cálculo da velocidade média do gás de exaustão:

VbgasesMgases

Dh ρgases⋅:= Vbgases 22.173= m

s

II) Cálculo do número de Reynolds:

RegasesVbgases Descape⋅

νgases:= Regases 1.842 104×=


Nu1 0.023 Regases0.8⋅ Prgases

1

3⋅:= Nu1 53.369=


h1Nu1 kgases⋅

Descape:= h1 61.467= W

m2 K⋅

1.1.2) Fluido Responsável pelo transporte do calor ao trocador II(Placa).


Tfluido 100:= ºCD0 0.07620:= mTamb 20:= ºC νfluido 0.839 10 4−⋅:= m2

s Di 0.031:= mTmedio

Tfluido Tamb+2

:=kfluido 0.140:= W

m K⋅ δfluidoD0 Di−( )

2:=Tmedio 60= ºC

Prfluido 1.050:= δfluido 0.023= mβfluido

1Tmedio 273+( )

:=Η 0.200:= m

g1 9.807:= m

s2 c2 0.288:=βfluido 3.003 10 3−×= K 1−

n2 0.226:=m2 0:=


Gr1g1 βfluido⋅ Tfluido Tamb−( )⋅ δfluido3⋅

νfluido2

:= Gr1 3.864 103×=

II) Cálculo do número de Rayleigh:

Rafluido Gr1 Prfluido⋅:= Rafluido 4.057 103×=


Nufluido c2 Rafluido( )n2⋅ Η

δfluido

m2

⋅:= Nufluido 1.883=


h2Nufluido kfluido⋅

δfluido:= h2 11.664= W

m2 K⋅

1.2) Sistema 2 - Placa entre oleo e ar interno a câmara:

1.2.1 Cálculo do coeficiente convectivo no Trocador II:


kfluido 0.14= Wm K⋅

Prfluido 1.05= g1 9.807= m

s2

βfluido 3.003 10 3−×= K 1−νfluido 8.39 10 5−×= m2

s

Dh1 0.52:= m L2 0.50:= m


Gr3g1 βfluido⋅ Tfluido Tamb−( )⋅ L23⋅

νfluido2:= Gr3 4.184 107×=


Nu3 0.508 Prfluido

1

2⋅ 0.952 Prfluido+( )

1−4

⋅ Gr3

1

4⋅:= Nu3 35.195=


h3Nu3 kfluido⋅

Dh1:= h3 9.476= W

m2 K⋅

1.2.2) Ar interno do baú térmico:


νar 15.68 10 6−⋅:= m2

sc4 0.14:=

kar 0.026:= Wm K⋅

n4 0.33:=

Tbau 50:= ºCPrar 0.708:=

Tamb 20= ºCLm 0.45:=

I) Cálculo do temperatura média e coeficiente de dilatação:

Tmedio1Tbau Tamb+( )

2:= Tmedio1 35= ºC

β21

Tmedio1 273+( ):=

β2 3.247 10 3−×= K 1−

II) Cálculo do número de Grashof :

Gr4g1 β2⋅ Tbau Tamb−( )⋅ Lm3⋅

νar2:= Gr4 3.54 108×=


Nu4 c4 Gr4 Prar⋅( )n4:= Nu4 82.761=


h4Nu4 kar⋅

Lm:= h4 4.782= W

m2 K⋅

1.3) Sistema 3 Parede entre ar interno do baú térmico e ar ambiente:

1.3.1 Calculo coeficiente convectivo Ar externo

Para o cálculo do coeficiente convectivo externo, foram considerados dois cenários:

a) Moto parada


νar 1.568 10 5−×= m2

sβ2 3.247 10 3−×= K 1−

kar 0.026= Wm ºC⋅

Ac 1.98:= m

Tbau 50= ºCPrar 0.708=


Gr5g1 β2⋅ Tbau Tamb−( )⋅ Ac3⋅

νar2:= Gr5 3.016 1010×=


Nu5 c4 Gr5 Prar⋅( )n4:= Nu5 358.793=


h5Nu5 kar⋅

Ac:= h5 4.711= W

m2 ºC⋅

b) Moto andando, velocidade de 60 km/h:


c6 0.092:=Vbmoto 16.67:= m

sνar 1.568 10 5−×= m2

s n6 0.675:=De 0.7:= m kar 0.026= W

m ºC⋅

I)Cálculo do número de Nusselt:

Nu6 c6Vbmoto De⋅

νar

n6:= Nu6 845.623=


h6Nu6 kar⋅

De:= h6 31.409= W

m2 ºC⋅

2. Cálculo dos coeficientes Globais de Troca Térmica:

2.1 Sistema 1


h1 61.467= W

m2 K⋅kaço 54:= W

m K⋅

h2 11.664= W

m2 K⋅Etubo 0.002:= m

U11

1h1

Etubokaço

+ 1h2

+

:=U1 9.8= W

m2 K⋅

2.2 - Sistema 2


kalu 137:= Wm K⋅h3 9.476= W

m2 K⋅

h4 4.782= W

m2 K⋅Ealu 0.002:= m

U21

1h3

Ealukalu

+ 1h4

+

:=U2 3.178= W

m2 K⋅

2.3 Sistema 3

a) Moto parada:


kfibra 0.05:= Wm K⋅h4 4.782= W

m2 K⋅kiso 0.038:= W

m K⋅Efibra 0.004:= m Eiso 0.020:= m

h5 4.711= W

m2 K⋅

U31

1h4

Efibrakfibra

+ Eisokiso

+ 1h5

+

:=U3 0.973= W

m2 K⋅

b) Moto em movimento:


h4 4.782= W

m2 ºC⋅kfibra 0.05= W

m ºC⋅kiso 0.038= W

m ºC⋅

Efibra 4 10 3−×= m Eiso 0.02= mh6 31.409= W

m2 ºC⋅

U41

1h4

Efibrakfibra

+ Eisokiso

+ 1h6

+

:=U4 1.18= W

m2 ºC⋅

Item Descrição Quantidades Unidade Custo do material Custo do item Observação

01 Tubo de aço baixo carbono, ø 3'', galvanizado, espessura de 1/2 mm 0,50 kg 22,00R$ 11,00R$ Material reaproveitado, sucata/sobra de produção

02 Chapa de alumínio 3,52 m² 49,00R$ 172,48R$ Chapa de medida padrão para compra

03 Mangueira Flexível - Flexível para alta Temp. Ø 10 mm 4,00 m 28,00R$ 112,00R$

04 Conexão 3/4, Tipo espiga para magueiras, em latão 4,00 un. 3,00R$ 12,00R$ conexão macho

05 Conector Femea 3/4- 9/16 NPT, em latão 3,00 un. 3,50R$ 10,50R$ conexão femea

06 Abraçadeiras - Ø 22-30 mm 4,00 un. 2,00R$ 8,00R$

07 O-ring 3/4 - Para altas temp. (Silicone) 1,00 un. 2,00R$ 2,00R$

08 Bujão - Rosca 9/16 NPT 1,00 un. 2,00R$ 2,00R$

09 Fluído para o Sistema 1,00 l 23,00R$ 23,00R$ Anticorrosivo, anti-incrustrações

11Revestimento Isolante - Manta de lã de vidro espessura 15mm,

com face Aluminizada.3,00 m² 17,00R$ 51,00R$

12 Termômetro - Digital LCD Sensor externo -50ºC a +110ºC 2,00 un. 16,00R$ 32,00R$

13 Rebite - Rebite de repuxo em alumínio de 3 x 8 mm 18,00 un. 0,40R$ 7,20R$

14 Arruela - Lisa de Ø 4 mm 32,00 un. 0,12R$ 3,84R$

15 Cola - Atóxica, não inflamavel e de secagem rápida 0,90 kg 26,70R$ 24,03R$

16 Fita Aluminizada 1,00 ro 7,50R$ 7,50R$

17 Parafusos M8x20mm 4,00 un. 1,50R$ 6,00R$

18 Porca auto travante M8 4,00 un. 0,50R$ 2,00R$

19 Serviços (Corte, Usinagem, Dobra) 2,00 h 100,00R$ 200,00R$

20 Serviços (soldagem) 2,00 h 120,00R$ 240,00R$

21 Montagem 2,00 h 60,00R$ 120,00R$ Serviço de instlação

1.046,55R$ TOTAL

FMEA System Projeto: SISTEMA DE AQUECIMENTO PARA CAIXA DE MOTOCICLETA

Cliente

Líder do projeto Aprovado Data FMEA no. 001-2015 Rev.01 Página no. 1

Ação / Resultados

no. Nome do sub-conjunto Função Requisitos EspecíficosExperiência

existente de

projeto

Provável

detecção

da falha

Manuseio e

Embalagem

Verificação

de Projeto

Efeitos da

falha

Risco

([5]*[6]*[7]

*[8]*[9].)

Ação Recomendada (Para Riso acima de 15)Respon-

sávelPrazo Observações

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Resistência Mecânica 2 1 1 1 1 2

Resistência a Altas

Temperaturas2 2 1 1 3 12

Eficiência nas Trocas

Térmicas2 3 1 1 3 18 Verificação de temperatura em pontos critícos Thiago 10/05/2015

Resitência Mecânica

Suficiente2 2 1 1 2 8

Flexibilidade sem

Interromper o Fluxo2 2 1 1 2 8

Material de Boa Vedação 2 2 1 1 4 16 Teste de estanqueidadeMarco 12/05/2015

Resistência Térmica Alta 2 2 1 1 3 12

Resitência Mecânica

Suficiente1 1 1 1 3 3

Eficiência em Trocas

Térmicas2 1 3 1 3 18 Verificação de temperatura em pontos critícos

Thiago 10/05/2015

Não Contaminar os

Alimentos Aquecidos1 1 3 1 2 6

Flexibilidade 1 5 3 1 1 15 Análise de propriedades do material

Marco 15/05/2015

Alta Resistência Térmica 1 5 3 1 1 15

02

Universidade Tuiuti do Paraná

Marco Fernando Bacchi Monteiro / Thiago de Moura Portela

Executado

4/7/2015

01 Trocar de Calor "1"

Efetuar troca

térmica entre os

gases de exaustão

e o fluído interno.

Avaliação da situação atual

Marco Fernando Bacchi Monteiro /


Dutos de

Transmissão de

Fluído

05

Transferir o Calor do

Fluído ao Ambiente

Interno da Caixa

Isolamento

Isolar Térmicamente

os Componemtes

Externos

Trocar de Calor "2"03

Possibilitar o

Movimento Viscoso

do Fluído entre

Trocadores

FMEA Design

Design FMEA Executado Nome do Produto / Processo

SISTEMA DE AQUECIMENTO PARA CAIXA DE MOTOCICLETA

Cliente

Líder do projeto: Marco Fernando Bachi Monteiro / Thiago de Moura Portela Aprovado Data 07 de Abril de 2015 FMEA no. 001-2015 Rev. 01 Página no. 01

Caracterização da Falha Avaliação da situação atual Ação / Resultados

Efeitos da falha (4) (5) (9) (PoxSxPd)

Item

Nome do componente /

processo / operação ou

principal função Função

Potencial Modo de

Falha Potencial Efeito da Falha

Clie

nte

Inte

rno

Potencial Causa da Falha Verificação do Projeto

Oco

rrê

ncia

(P

o)

Se

ve

rida

de

(S

)

De

tecçã

o (

Pd

)

Nú

me

ro d

e

Pri

ori

da

de

de

Ris

co

(R

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Crí

tico

Açã

o

Re

co

me

nd

ad

a

Re

sp

on

sá

ve

l

Prazo

Ob

se

rva

çõ

es

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Vazamento do Fluído x

x xRessecamento da Borracha

do duto

Definir Temperatura de

trabalho do fluído2 7 3 42 x

Inserir no croqui técnico

especificação técnica da

magueira a ser utilizada

Marco 09/05/2015

x Colisão em Aresta 2 2 1 4

Descontinuida-

desPerda de eficiência x

Encolhimento promovido pela

ação do tempo/calor/umidade

Avaliar adequadamente a

seleção do material de

isolamento considerando os

efeitos descritos

2 2 1 4

54 x

Acoplar chapa de proteção

ao trocador, conforme

desenho XX

Marco 12/05/2015Rompimento Choque mecânico

Especificar a resistência

mecânica do material do

trocador

1 9 6

9 2713

9 18

Falta de cuidado na

instalação ou uso

Erro no proesso de soldagem

Controle e especificação do

proesso de soldagem do

trocador

Especificar medidas de

conduta para instalação e

uso no manual

Erro na instalação

Atentar no manual de

instruções para a correta

limpeza e substituição do

fluído em intervalo

adequado

2 1

27

Erro na manutençãoEspecificar intevalo de

substituição do fluído

391

3

Rompimento Vazamento do Fluído

Vazamento do Fluído

3

Detalhar Procedimento de

instação no manual de

instalações

09/05/2015ThiagoUtilizar aditivo anti-

incrustração, especificar no

croqui técnico

2

1

x Erro na manutenção

4

x3692

Estrangulamen-

to1

Trocador de Calor

"1"

x

Efetuar troca

térmica entre os

gases de

exaustão e o

fluído interno.

1

Incrustrações

Rompimento

3

2

Dutos de

Transmissão de

Fluído

Possibilitar o

Movimento

Viscoso do Fluído

entre Trocadores

xx

Isolamento

Perda de eficiênciaRompimento

Trocador de Calor

"2"

Transferir o Calor

do Fluído ao

Ambiente Interno

da Caixa

Isolar

Térmicamente os

Componemtes

Externos

Incrustrações Perda de capacidade

Trabalho de conclusão de curso II

x

x

Ineficiência na troca

térmica

Perda da Capacidade

Perda de capacidade x

QUESTIONÁRIO DA PESQUISA DE MERCADO

Estabelecimento: Telefone: Bairro: Responsável:

1) Qual ramo alimentício?

( ) Pizzaria ( ) Lanches ( ) Alimentos preparados (Almoço/Jantar)

2) Atende até quantos bairros?

1 ( ) 2 ( ) 3 ( )

3) Principal motivo que não permite a entrega mais distante?

( ) Alimento pode chegar no cliente frio.

( ) Não me interesso por entregas a longa distância

4) Até quantas entregas o motoboy faz a cada saída?

1 ( ) 2 ( ) 3 ( ) 4 ou + ( )

5) Qual o tempo aproximado da entrega, após preparo?

15 ( ) 20 ( ) 30 ( ) 40 ou + ( )

6) Existe reclamação, sobre temperatura de consumo?

( ) Sim ( ) Não

7) Existe interesse em um equipamento que possa manter a temperatura do alimento

a ser entregue e propicie a entrega em locais mais distantes?

( ) Sim ( ) Não

8) Até quanto o estabelecimento estaria disposto a investir?

R$ 500,00 ( )R$ 1.000,00 ( ) R$ 1.500,00 ( ) + de R$ 1.500,00 ( )

9) Dos itens abaixo, selecione 3 itens que julgue os mais importantes em um dispositivo

de transporte com aquecimento:

( ) Custo da aquisição do equipamento

( ) Custo de manutenção

( ) Conservação da temperatura do preparo até o cliente

( ) Praticidade no manuseio do equipamento por parte do motoboy

( ) Preservação das características originais da motocicleta

( ) Capacidade da caixa

( ) Controle e monitoramento de temperatura

10) A motocicleta é propriedade da empresa ou pertence ao entregador?

( ) Empresa ( ) Entregador

#SISTEMA DE AQUECIMENTO DO BAÚ TERMICO PARA MOTOCICLETA – FLUIDO ÁGUA d(Toleo)/d(t)=Q1/(Moleo*Cpoleo) # sistema 1 - comportamento da temperatura do oleo ao longo do tempo d(Tcam)/d(t)=(Q2+Q3)/(Mar*Cpar) # sistema 2 -comportamento da temperatura do ar ao longo do tempo Moleo=3.09 # Massa do fluido em kg Cpoleo=4000 # Capacidade calorifica do oleo (J/kg ºC) Mar=0.028 #Massa de Ar interno na Caixa kg Cpar=1005.7 # Capacidade calorifica Ar (J/kg ºC) Tgases=120 # Temperatura dos gases de exaustão Tar=20 # Temperatura do ambiente U1=36.276 #Coeficiente Globa de Troca termica (gases de exaustão / fluido) A1=0.028 # Area de contato entre fluido e tubulação dos gases U2=4.522 # Coeficiente Global de Troca termica (Placa e interno da Camara) A2=0.52 # Area interna do troador II U3=0.973 # Coeficiente Global de Troca (Caixa com o meio ambiente) A3=1.98 # Area da superficie de contato com o exterior Q1=U1*A1*(Tgases-Toleo) # Quantidade de calor que transitou (Gases de exautão para o fluido) Q2=U2*A2*(Toleo-Tcam) # Quantidade de calor que transitou do (Placa para o interior da caixa) Q3=U3*A3*(Tar-Tcam) # Quantidade de calor que transitou do (inteiror da caixa para o ambiente) # Initial values of the differential variables Toleo(0) = 20 Tcam(0) = 20 # Initial/final values of the independent differentiation variable t(0) = 0 t(f) = 20000

Marco Fernando Bacchi Monteiro Thiago de Moura...

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