Performance do Motor (Potência e Binário) – Parte I

Como os êmbolos andam para baixo e para cima, aspirando ar, comprimindo o mesmo ar, incendiando o combustível e evacuando os gases da combustão, concluí-se facilmente que um motor é uma máquina respiratória.

 

Esta analogia ajuda-nos muito a compreender alguns fenómenos da performance do motor. Senão vejamos: Sabemos ou não sabemos que, quanto maior a cilindrada de um motor, maior a sua potência?

Isto acontecerá porquê? Simples:

Quanto mais ar meter o motor no seu interior, mais podemos aumentar a proporção de combustível, mais violenta será a combustão, mais velocidade teremos na descida do êmbolo e, por sua vez, mais performance (rotação) teremos na cambota.

Então podemos concluír rapidamente que, quanto mais ar meter o motor no seu interior, isto é, quanto maior fôr a sua capacidade de enchimento, mais performance debitará.

Há-de reparar que muitos dos fenómenos e tecnologias de que já ouviu falar, mais não são do que subterfúgios/" truques" tecnológicos para aumentar a respiração do motor e, consequentemente, a performance (potência e binário).

 

POTÊNCIA E BINÁRIO

Ora aqui está uma matéria que tem sido objecto de muitos equívocos.

Muitas pessoas ficam confusas quando se trata de interpretar a importância do binário e potência num motor de automóvel.

Vamos lá então ...

O conceito físico de potência relaciona o trabalho na unidade de tempo.

OK, já percebi, ficou na mesma ... confuso!

Mas é simples se dermos um exemplo:

Vamos imaginar que está a tirar água de um poço. O acto de jogar o balde, enchê-lo e trazê-lo para cima, representa uma tarefa a que vulgarmente designamos de trabalho.

Vamos partir do princípio que realiza esta tarefa em 2 minutos. Se, com a prática, for capaz de realizar esta mesma tarefa em 1 minuto, concluímos que conseguiu realizar esta tarefa/trabalho em menos tempo (neste caso em metade do tempo).

Como o conceito de potência é extraído da relação entre um determinado trabalho e o tempo que levamos a fazê-lo, quando o mesmo trabalho é realizado em menos tempo, quer dizer que foi aumentada a potência de quem o realizou. No caso anterior, quando o balde é enchido em metade do tempo, podemos concluir que aumentou a potência para o dobro.

Mas, para puxar o balde para cima com a água no seu interior, independentemente do tempo que levamos a fazê-lo (da potência com que realizamos esse trabalho), é necessário ter força para o puxar. Esta capacidade de ter força para o puxar representa o conceito de binário.

Vamos imaginar que quem tira o balde é um rapaz muito magrinho e "enfesadinho" com um metro e meio de altura. Ao fim de pouco tempo o rapazinho tem de ir lanchar porque o esforço que desenvolve é grande para a sua capacidade física. Partamos do princípio que ele teve de lanchar 2 pregos e 2 imperiais.

Agora vamos entregar o trabalho a um "matulão" tipo "armário" com dois metros de altura cheio de forças de braços. Vamos também partir do princípio que ele realiza este trabalho no mesmo tempo (potência igual) que o seu colega anterior (apesar de ter um tamanho /"cilindrada" superior). Ao fim de algum tempo vai lanchar e come 3 pregos e bebe 3 imperiais.

Aparentemente, o consumo (lanche) deste novo trabalhador parece ser maior.

Mas...

Altura do "enfesado" - 1,5 metros

Altura do "armário" - 2 metros

Consumo do "enfesado" - 2 pregos + 2 imperiais = 2 lanches

Consumo do "armário" - 3 pregos + 3 imperiais = 3 lanches

Consumo específico do "enfesado" - 2 lanches/1,5 metros = 1,333 lanches por metro

Consumo específico do "armário" - 3 lanches/2 metros = 1,5 lanches por metro

 

A primeira conclusão a tirar daqui é que o "armário", que até tinha fama de consumir muito, afinal, coitado, até não consome quase nada mais.

A razão disto acontecer é porque o "armário" tem mais binário (força) para puxar o balde para cima, realizando esta tarefa mais facilmente.

 

Resumindo:

A potência é a capacidade de realizar um trabalho em determinado tempo. Se levarmos menos tempo, quer dizer que somos mais potentes (ex: atingir em poucos segundos uma determinada velocidade).

O binário, de uma forma simplista, representa a força do motor (ex: vencer declives com facilidade).

Num motor de automóvel é tão importante ter uma coisa como ter a outra. De uma forma pouco tecnicista (mais prática), podemos fazer a seguinte associação: a potência indicia as performances puras (velocidade máxima / aceleração 0 - 100 Km/h) e o binário a capacidade de acelerar (80 - 100, 100 -120, etc...) - as denominadas retomas de velocidade.

A unidade que representa a potência em qualquer motor é o KiloWatt ou Cavalo. E a unidade que representa o binário é o Kg x metro ou Newton x metro (Kg.m/N.m).

O consumo específico é-nos dado pela relação gr/Kilowatt/hora ou Lt/Kilowatt/hora

 

O que é que isto quer dizer:

Consideremos dois motores:

Primeiro: 10 KiloWatt de potência 2 litros de consumo ao fim de 1 hora

Consumo específico - 2/10 = 0,2 Litros por cada KiloWatt em 1 hora

Segundo: 20 KiloWatt de potência 4 litros de consumo ao fim de 1 hora

Consumo específico - 4/20 = 0,2 Litros por cada KiloWatt em 1 hora

Afinal, estes motores, apesar de potências diferentes têm o mesmo consumo específico. Eu sei que, ao fim de algum tempo ou kilómetros andados, o consumo absoluto em Litros de combustível do segundo motor é maior. Tudo bem, só que não posso esquecer-me que ao utilizar o motor com mais cavalos tenho também muito mais performance. E se eu tenho mais performance vou abusar mais do andamento e, logo, consumir mais litros de combustível.

No entanto, muitas vezes, se utilizar os dois motores em exacta igualdade de circunstâncias, muito provavelmente, eles não farão grande diferença nos litros consumidos em determinado tempo ou kilómetros.

Então, a grande conclusão a tirar daqui é que nem sempre se pode assumir que um motor mais potente tem de consumir muito mais. Por outro lado, se um motor de automóvel tiver um binário elevado, consegue aumentar a sua performance e consumir muito menos. Melhor ainda se o binário motor se mantiver elevado ao longo das rotações

 

- um binário que decresce pouco ao longo das rotações do motor denomina-se, na gíria, por binário aplanado porque a sua representação gráfica é uma curva muito constante e plana. 

Binário

Fisicamente, o que é isso do binário ?

Em termos físicos, binário é o resultado da multiplicação de uma força pela distância a que está o ponto de aplicação dessa mesma força.

Pois, pois, já percebi. Está na mesma ... não é?

Então vamos lá ver um exemplo:

Vai na estrada e tem um furo. Fica todo aborrecido. Abre a mala do carro para tirar os apetrechos e, quando pega na chave de rodas, qual não é o seu espanto que repara que ela é muito pequenina.

Aplica a chave nas porcas da roda que quer mudar e ...

Humm! Humm! Bfuuuu... Bom! Ai o diabo ?

Mais uma tentativa:

Humm! Humm! Humm! Hummgerehhhhhhh!

Aaauuuuu! Bolas que já dei um "jeito" às costas.

Pensamento: Vou experimentar com o pé ...

Humm! Humm! Humm! Hummgerehhhhhhh!

E nada !!!

Os outros carros passam na estrada e vêem um indivíduo a dar pulos enormes ao lado do carro e pensam: "Passou-se!"

Porque é que será que isto lhe está a acontecer ?

De repente, um automobilista caridoso pára para o ajudar e tira da mala do carro uma chave de rodas enorme.

E, finalmente, agarra nessa chave e as porcas da roda que quer mudar rodam sem esforço nenhum.

Porquê, porquê, porquê ???

Será que ficou com mais força, assim de repente ...?

Claro que não!

A questão é que, a mesma força (a sua força), foi aplicada mais longe da porca da roda que quer mudar. A força feita foi precisamente a mesma, mas aumentou a distância.

 

Exemplo:

Com a sua chave de rodas:

Força - 4 Kilos

Distância - 15 cm (comprimento da chave)

Binário - 4Kg x 0,15 = 0,6 Kilograma x metro = 0,6 Kg.m

Com a chave de rodas do outro automobilista:

Força - 4 Kilos

Distância - 45 cm (comprimento da chave)

Binário - 4Kg x 0,45 = 1,8 Kilograma x metro = 1,8 Kg.m

Binário 1 - 0,6 kg.m

Binário 2 - 1,8 Kg.m

Diferença - o binário 2 é três vezes superior ao binário 1 porque a distância era também 3 vezes superior.

E agora, está melhor ? Já compreendeu ?

Pode perguntar agora: Mas como é que este comportamento do binário se pode ver num automóvel ?

É fácil! Os motores, ao terem cilindradas diferentes, geometrias internas diferentes, tecnologias

diferentes e por aí adiante, vão, por consequência directa, ter forças de explosão diferentes e dimensões dos seus órgãos internos diferentes também. De cada vez que variar a força de explosão e/ou a dimensão dos seus órgãos internos, varia também o binário - a sua capacidade de (como no exemplo do poço com o balde) vencer a oposição ao movimento, isto é:

  •  Vencer o seu próprio peso durante o arranque
  •  Vencer inclinações/subidas difíceis
  •  Retomar velocidade (por exemplo: passar de 80 para 120 Km/h em poucos segundos)

Etc, etc, etc ...

E agora pode perguntar:

E aquilo que eu leio nos catálogos dos automóveis sobre a potência e binário ? São valores constantes ?

Mantêm-se sempre assim ?

Não ! Não ! Não !

Depende da rotação do motor !!!

Como o motor é uma máquina rotativa, o comportamento da potência e do binário vai variando desde as rotações mais baixas (ralenti) até ao máximo possível da rotação que o motor dá ("red line"/ linha ou zona vermelha do conta-rotações).

Põe-se agora uma questão: A que rotação isto deve acontecer ?

 

 

 

Saiba a resposta na próxima semana com a segunda (e última) parte deste artigo!!!