Mostrar código-fonte de Motor a vácuo

[[Imagem:Flammenfresser.gif|thumb|280px|direita|<center>Funcionamento</center>]]

'''Motor a vácuo''' gera [[movimento]] por meio de [[pressão]] do [[ar]] e [[vácuo]] parcial, gerados nos lados opostos de um [[pistão]].

No início do ciclo, uma [[válvula (motor)|válvula]] na parte superior do [[cilindro (motor)|cilindro]] se abre e admite uma carga de [[gás]] em [[combustão]] e ar, que é aprisionada pelo fechamento da válvula e se expande. No final do curso, a carga entra em contato com uma parte do cilindro [[Sistema de arrefecimento|refrigerada por água ou ar]] e é resfriada, causando uma queda súbita na pressão suficiente para sugar o pistão, que está aberto em direção à [[manivela]], retornando ao início do ciclo. A válvula abre-se novamente a tempo de o pistão expelir os gases queimados antes que o próximo ciclo comece.

É classificada como uma [[máquina térmica]] de ciclo aberto e combustão externa.<ref name="Termodinâmica - 7ed">[[Google Livros]] - [https://books.google.com.br/books?id=jAI5AgAAQBAJ&pg=PA487&dq=motores+ciclos+abertos&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwjU7ryzk4jdAhWCHpAKHaNEBHkQ6AEIJzAA#v=onepage&q=motores%20ciclos%20abertos&f=false ''Termodinâmica - 7ed.''] Acessado em 26/08/2018.</ref> Por suas características, também é chamado de "lambe chama" (''flame licker''),<ref>Google Livros - [https://books.google.com.br/books?id=KpYoAQAAIAAJ&q=flame-licker+engine&dq=flame-licker+engine&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwjy1OTs9YXdAhWBhJAKHWYVAxgQ6AEIJzAA ''The Newcomen Bulletin, Edições 128-142.''] {{en}} Acessado em 26/08/2018.</ref> "motor de chama" (''flame engine''), "dançarino de chama" (''flame dancer'') <ref>[https://www.youtube.com/watch?v=7675FW33fb4 YouTube] - ''Cool flame dancer engine running on butane!'' Ernest Benton. Publicado em 26 de out de 2017, {{en}} Acessado em 26/08/2018.</ref> e "comedor de fogo".<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=zd3lbG5IdXw YouTube] - ''Motor Comedor de Fogo.'' Jesus batista de oliveira. Publicado em 12 de jul de 2013. Acessado em 26/08/2018.</ref>

== História ==

Alguns dos primeiros motores a [[gás]] trabalhavam de acordo com o princípio do "vácuo" ou "atmosférico" de maneira similar ao [[motor a vapor de Newcomen]]. Uma mistura de gás e ar é sugada para dentro do cilindro e [[Ignição|ignitada]]; a mistura expande-se e parte dela sai pela válvula de escape; a válvula então se fecha, a mistura resfria e contrai, e a [[pressão atmosférica]] empurra o pistão para dentro. Esses motores eram muito ineficientes e foram substituídos por motores de [[ciclo de Otto]].

== Motor a vácuo ==

{{Imagem múltipla
| align     = right
| direction = vertical
| width     = 210
| image1    = Carnot-Prozess Vakuum-Motor.svg
| caption1  = [[Diagrama PV]] do motor a vácuo: <br />1. Exaustão <br />2. sucção <br />3. vácuo <br />4. sucção
| image2    = Vacuum Engine for a Pianola.gif
| caption2  = Funcionamento do motor a vácuo de uma pianola.<ref name="Pianola.com">[http://www.pianola.com/airmotor.htm Pianola.com] - ''The Air Motor.'' {{en}} Acessado em 26/08/2018.</ref>
}}

Neste, o vácuo parcial é criado por uma bomba externa. Tais motores eram comumente usados para movimentar plataformas giratórias ferroviárias no [[Reino Unido]], usando vácuo criado por um injetor de [[travão|freio]] a vácuo de uma [[locomotiva a vapor]]. O princípio de funcionamento é semelhante a um [[motor a vapor]]. Em ambos os casos, a [[energia]] é extraída de uma diferença de pressão.<ref>O motor é semelhante a um motor a vapor, não idêntico, já que os motores a vapor operam a partir do vapor quente, que também contém [[entalpia]] na forma de calor. Adicionado em 26/08/2018.</ref>

Pequenos motores a vácuo também foram usados para operar [[Limpador de para-brisa|limpadores de pára-brisa]] em [[automóveis]]. Neste caso, os motores eram alimentados por vácuo múltiplo. Esse arranjo não foi muito satisfatório porque, caso o acelerador estivesse aberto, os limpadores perderiam velocidade, ou até pararariam. Os automóveis modernos usam limpadores elétricos. No entanto, os automóveis atuais ainda usam um tipo motor de vácuo, o [[freio a vácuo]]. Os freios são operados por um sistema [[hidráulico]], mas eles usam um "motor de vácuo" para amplificar a força fornecida pelo [[motorista]]. Pequenos motores a vácuo também foram usados a partir do final da [[década de 1960]] para controlar [[servomecanismo]]s como travas de portas,<ref>[https://www.greengaragewp.com/tag/mercedes-benz-vacuum-door-lock/ Green Garage WP] - ''Mercedes Benz Vacuum Door Lock.'' {{en}} Acessado em 26/08/2018.</ref> controles de [[aquecedor]]es<ref>[http://www.lanciamontecarlo.net/Scorpion/TechTricks.html Lancia Montecarlo] - ''Lancia Scorpion Tecnhnical Tips.'' {{en}} Acessado em 26/08/2018.</ref> abertura de faróis escamoteáveis,<ref>[http://www.lexicarbrasil.com.br/miura/ Lexi Car Brasil] - ''Miura.'' Acessado em 26/08/2018.</ref> etc. Também são usados no funcionamento de [[instrumentos musicais]] automáticos (como [[pianola]]s).<ref name="Pianola.com"/>

É possível afirmar que a [[revolução industrial]] global surgiu por causa de um "motor a vácuo", porque todos os primeiros motores a vapor, especialmente dos pioneiros dos motores, [[Matthew Boulton]] e [[James Watt]], operavam com vapor em pressão quase atmosférica. Um motor a vácuo para demonstração pode ser facilmente construído usando um [[volante]], peças de [[encanamento]] e alguns outros componentes simples.{{sfn|Exploding Disk Cannons|2011|pp=260}}

Um sistema de vácuo pode ser usado para [[Transmissão (física)|transmissão de energia]], embora a [[potência]] máxima que pode ser transmitida por um motor a vácuo seja menor que um [[motor pneumático]]. Existe uma pressão ótima para a operação de um sistema de transmissão de energia a vácuo, de aproximadamente 0,4 [[bar (unidade)|bar]]. Embora menos eficiente que a pneumática, ela pode ser perfeitamente funcional. Por exemplo, um tubo de 22 mm (7/8 ") no vácuo pode transmitir tanta energia em 0,4 bar quanto um tubo de 6 mm (1/4") em 8 bar. Tal sistema era eficiente o bastante para que a empresa ''[[Boulton & Watt]]'' usasse a transmissão de energia a vácuo em sua fábrica. O principal duto de vácuo da fábrica era chamado de ''spirit pipe.''{{sfn|Exploding Disk Cannons|2011|pp=38}}

== Processo termodinâmico ideal ==

Ao contrário do motor de [[ciclo de Otto]], o motor a vácuo conta com uma fonte de [[calor]] constante fornecida pela queima externa de combustível.<ref name="Termodinâmica - 7ed"/> Como mencionado anteriormente, uma [[válvula (motor)|válvula]] permite uma entrada de calor no [[pistão]]. Estimando que o calor em <math>Q_in</math> é constante no [[espaço]] de [[volume]] controlado, a [[Lei dos gases ideais|equação do gás ideal]] PV = nRT implica um aumento na pressão no [[cilindro (motor)|cilindro]] do pistão. Depois que a válvula fecha, o pistão passa por um processo [[adiabático]] durante o curso para baixo. Uma vez que o pistão atinge o fundo de seu curso (equivalente o "ponto morto inferior"), a câmara é [[Refrigeração a ar|resfriada pelo ar]] ou pela água, e o resultante <math>Q_out</math> força a pressão no pistão a diminuir. O sistema então sofre outra compressão adiabática do gás na câmara, que é subsequentemente liberada pela válvula no topo do curso do cilindro, enquanto simultaneamente permite que o novo gás aquecido entre na câmara.

Um dos principais problemas que esse mecanismo encontrou durante o desenvolvimento, foi que a eficiência desse modelo era extremamente baixa em aplicações reais. Como a fonte de calor não está contida em uma área específica, apenas uma pequena parte do combustível [[Energia potencial|em potencial]] será consumido para alimentar o motor. Como a eficiência do motor é definida pela relação entre a quantidade de [[trabalho (física)|trabalho]] realizado e a energia potencial no combustível consumido, pode-se observar que, no motor a vácuo, apenas uma pequena quantidade do combustível em combustão está sendo usada para alimentar o motor. O resto da energia do combustível é perdido para a [[atmosfera]] circundante.

== Galeria ==

{{Gallery
| title  = Fases do funcionamento e imagem de um motor real
| lines  = 1
| width  = 174
| height = 120
| Imagem:Flamelicker-Intake.svg|<center>Admissão</center>
| Imagem:Flamelicker-vacuum.svg|<center>Vácuo</center>
| Imagem:Flamelicker-exhaust.svg|<center>Exaustão</center>
| Imagem:Flammenfressermotor.JPG|<center>Motor real</center>
}}

== Ver também ==
* [[Motor a vapor]]
* [[Motor de combustão interna]]
* [[Motor elétrico]]
* [[Motor Stirling]]

{{Referências|col=2}}

=== Bibliografia ===

* ''Exploding Disk Cannons, Slimemobiles, and 32 Other Projects for Saturday Science.'' Autor: Neil A. Downie. JHU Press, 2006, {{en}} ISBN 9780801885075 Adicionado em 26/08/2018.
* ''A Short History of the Steam Engine.'' Autor: Henry Winram Dickinson. [[Cambridge University Press]], 2011, pág. 66, {{en}} ISBN 9781108012287 Adicionado em 26/08/2018.

== Ligações externas ==

* [https://www.youtube.com/watch?v=7O3-Ug4J9ns YouTube] - ''A story about a vacuum engine (flame licker).'' Hartmutbehrendt. Publicado em 22 de jan de 2009, {{en}} e {{de}} Acessado em 26/08/2018.
* [https://www.youtube.com/watch?v=FvhVEtAPK5o YouTube] - ''Veja como funciona o motor comedor de fogo ou seria um Stirling!! - Flammenfresser engine, vacumm.'' Manual do Motor Stirling - Leandro Wagner. Publicado em 7 de ago de 2018. Acessado em 26/08/2018.

{{Portal3|Engenharia|História da ciência|Tecnologia}}

{{ciclo termodinâmico}}

[[Categoria:Engenharia mecânica]]
[[Categoria:Motores]]