Tópicos:
- Potência indicada (Pi)
- Potência efetiva (Pe)
- Potência ISO
Potência indicada (Pi)
A potência criada pela combustão é chamada de potência indicada. A tradução em inglês de “potência indicada” é Pressão Efetiva Média Indicada, abreviada como: IMEP. Esta potência interna é determinada a partir do diagrama indicador.
As imagens abaixo mostram o mesmo diagrama de indicadores. O da direita simboliza o cálculo das superfícies: a superfície positiva (azul) e a superfície negativa (verde). Quando determinamos a área superficial relativa (positiva menos negativa) falamos da pressão média de combustão. Na realidade, isto é calculado matematicamente através de cálculos integrais.
Com a potência indicada, olhamos para a área superficial média no diagrama indicador. A potência medida no virabrequim será menor devido às perdas mecânicas.
Potência efetiva (Pe):
A potência efetiva (em inglês: Brake Mean Effective Pressure, abreviado como BMEP) é a potência que permanece após a dedução das perdas por atrito da potência indicada.
Com esta fórmula calcularemos a potência que o motor entrega ao seu volante na velocidade em que o torque é maior. A potência efetiva será inferior à potência indicada porque há perdas por atrito que ocorrem do pistão para as rodas, e unidades auxiliares como a bomba de óleo, a bomba do líquido refrigerante e o alternador absorvem energia durante o funcionamento do motor. A fórmula é:
No qual:
- Pe = potência total entregue;
- pe = pressão efetiva média;
- Vs = volume sistólico;
- z = número de cilindros;
- i = 1 para dois tempos e 0,5 para quatro tempos;
- n = velocidade.
O cálculo é baseado nos seguintes dados:
- Pressão efetiva média do pistão: 1400000 N/m² (= 14 bar);
- Volume de curso: 1,59 dm³ (0,3975 dm³ por cilindro);
- Número de cilindros: 4
- 4 tempos
- Velocidade: 3000rpm.
Abaixo está o cálculo novamente:
Preenchemos os dados e ainda não levamos em consideração as notações científicas.
Importante: convertemos o volume do curso por cilindro de dm³ para m³ (dividimos por 1000, veja: Calcular conteúdo). 0,3975 dm³ passa então a ser: 0,0003975 m³.
Segue-se que o motor fornece uma potência de 55,7 kW a uma determinada velocidade.
No exemplo anterior foi dada a pressão efetiva média (pe) e solicitada a potência entregue (Pe). No entanto, não podemos determinar facilmente pe. Afinal, não existe equipamento de medição para isso. Com um Pe dado e um pe desconhecido, ainda podemos descobrir isso convertendo a fórmula. Faremos isso no próximo exemplo.
Dados de um motor:
- Potência máxima: 147 kW a 5700 rpm;
- Furo: 82.5 mm;
- Curso: 92.8 mm
Inserimos os dados na fórmula:
Convertemos a fórmula para que a incógnita seja colocada à esquerda do sinal de comparação:
Convertemos o resultado para a pressão em bar:
Potência ISO:
A potência ISO é determinada na bancada de testes do motor, onde o fabricante testa o motor nas seguintes condições de operação:
- pressão do ar externo (p) = 1 bar;
- temperatura do ar (T) = 300 K = 26,85 graus Celsius;
- umidade relativa (UR) = 60%
- temperatura do líquido refrigerante do refrigerador de ar de entrada (Ti) = 300 K = 26,85 graus Celsius;
- Valor de aquecimento inferior / valor de aquecimento (H0) = 42 MJ/kg.
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