Carlos Alberto Breda

1. ESTIMATIVA DA POTÊNCIA DOS MOTORES DE COMBUSTÃO TRATORES E MOTORES Carlos Alberto Breda

2. Tipos de potências Três tipos de potências são obtidas em ensaio de motores: Teórica, indicada e efetiva. Estas potências são utilizadas para calcular coeficientes que estimam o rendimento térmico, mecânico e termo-mecânico dos motores de combustão interna.

3. Tipos de potências • TEÓRICA: considera que todo calor é convertido em energia mecânica; • INDICADA: considera as perdas caloríficas; • EFETIVA: considera perdas caloríficas e mecânicas.

4. Conceitos de potências • A potência pode ser entendida como a quantidade de energia convertida ao longo do tempo. É a taxa de conversão de energia em função do tempo. • Nos motores térmicos a energia térmica proveniente da combustão é convertida em energia mecânica. • A energia mecânica é aquela capaz de movimentar objetos.

5. Unidades usuais de potência em motores de combustão interna hp = horse power = 76 kgf.m.s-1; cv = cavalo vapor = 75 kgf.m.s-1; cv = 0,736 kw. hp = 0,746 kw. A unidade internacional de potência é o kilowatt (kw)

7. POTÊNCIA TEÓRICA, kcal.h-1 Estimada em função do consumo e características do combustível (Equação 1) PT = potência teórica, kcal.h-1; q = consumo de combustível, L.h-1; pc= poder calorífico do combustível, kcal.kg-1; d = densidade do combustível, kg.L-1.

11. POTÊNCIA TEÓRICA, kw A potência teórica pode ser calculada em kw por meio da Equação 2. PT = potência teórica, kw; q = consumo de combustível, L.h-1; pc= poder calorífico do combustível, kcal.kg-1; d = densidade do combustível, kg.L-1.

12. POTÊNCIA TEÓRICA, hp A potência teórica pode ser calculada em hp por meio da Equação 3. PT = potência teórica, hp; q = consumo de combustível, L.h-1; pc= poder calorífico do combustível, kcal.kg-1; d = densidade do combustível, kg.L-1.

14. Poder calorífico do gás = 9.631 kcal.m-3; = 12.491 kcal.kg-1;Densidade relativa do gás = 0,6425;Densidade absoluta do ar = 1,2 kg.m-3;

15. PODER CALORÍFICO DO GÁS Normalmente é expresso em kcal.m-3. É convertido para kcal.kg-1,dividindo-se o valor do poder calorífico pela densidade absoluta do gás. pc = poder calorífico do gás, kcal.kg-1; da = densidade absoluta do gás, kg.m-3.

16. DENSIDADE ABSOLUTA DO GÁS A densidade absoluta do gás é obtida multiplicando-se a densidade relativa do gás pela densidade absoluta do ar. da = densidade absoluta do gás, kg.m-3; dr = densidade relativa do gás; dar = densidade do ar = 1,2 kg.m-3.

17. EXEMPLO: Calcular a potência teórica em kw de um motor GNV que consome 8,63 m3.h-1. O combustível apresenta poder calorífico de 9.631 kcal.m-3 e densidade relativa de 0,6425. pc = 9.631 kcal.m-3; dr = 0,6425; dar = 1,2 kg.m-3; q=8,63 m3.h-1;

18. Transformação de unidades Fonte: http://www.webcalc.com.br/frame.asp?pag. Acesso em: 30 jun. 2008.

19. Potência indicada Estimada a partir da pressão na combustão, características dimensionais e de funcionamento do motor.

20. Potência indicada PI= potência indicada; =2 se motor é de 4 tempos; =1 se motor é de 2 tempos; Pc= pressão na combustão; L= curso do pistão; A= área do cilindro; N= rotação do motor; n= número de cilindros do motor.

21. Potência indicada em cv Pc= pressão na combustão, kgf.cm-2; L= curso do pistão, cm; A= área do cilindro, cm2; N= rotação do motor, rpm; n= número de cilindros do motor.

22. Potência indicada em kw Pc= pressão na combustão, kgf.cm-2; L= curso do pistão, cm; A= área do cilindro, cm2; N= rotação do motor, rpm; n= número de cilindros do motor. cv = 0,7354988 kw

23. Potência efetiva em cv PE= potência efetiva, cv; TO = torque no motor, m.kgf; N= rotação do motor, rpm. m.kgf = 9,80665 N.m cv = 0,7354988 kw

24. Potência efetiva em kw PE= potência efetiva, kw; TO = torque no motor, N.m; N= rotação do motor, rpm. m.kgf = 9,80665 N.m cv = 0,7354988 kw

25. TORQUE NO VOLANTE DO MOTOR O torque expressa a capacidade de girar alguma coisa. No volante do motor é calculado pela Equação • To = torque no volante do motor; • R = raio do volante; • F = força tangencial no volante do motor. • Unidades usuais são: N.m e m.kgf

26. TORQUE NO VOLANTE DO MOTOR • O torque dos motores é medido com aparelhos denominados dinamômetros de acordo com normas específicas para esse fim. R F • R = raio do volante; • F = força tangencial no volante do motor.

29. Exemplo Dispondo dos dados apresentados anteriormente. Calcular a reserva de torque do motor.

31. RENDIMENTOS DE MOTORES TÉRMICOS Rendimento térmico, RT PI=potência indicada PT=potência teórica

32. Rendimento mecânico, RM PE=potência efetiva PI=potência indicada

33. Rendimento termo-mecânico PE=potência efetiva PT=potência teórica

34. CURVAS CARACTERÍSTICAS DO MOTORES As curvas características são utilizadas para analisar o comportamento do torque, potência e consumo de combustível em função da rotação da árvore de manivelas dos motores

35. Variação do torque, potência e consumo de combustível em função da rotação do motor

36. FIM