Os dados abaixo foram obtidos em um motor diesel operando em um prony brake.
Velocidade do
motor (rpm)
Torque (ft-lbf)
Consumo de
combustivel (gal/h)
1.200 1.400 25,3
1.000 1.550 19,7
800 1.650 15,7
600 1.700 12,1
Calcule a eficiência total do sistema a cada velocidade do motor.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta um motor diesel funcionando em um prony brake, com dados de velocidade (rpm), torque (ft-lbf) e consumo de combustível (gal/h). Nosso objetivo é calcular a eficiência total do sistema para cada velocidade do motor. Para isso, vamos precisar entender o que é eficiência energética e como calcular a potência de saída e a potência de entrada do motor.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a potência de saída do motor. A potência (em horsepower, HP) pode ser calculada usando a fórmula:
Potência (HP) = Torque (ft-lbf) times RPM5252 ê
Essa fórmula relaciona o torque e a rotação do motor para nos dar a potência mecânica que o motor está gerando.

Passo 3

Agora, precisamos calcular a potência de entrada, ou seja, a energia fornecida pelo combustível consumido. Para isso, usamos a quantidade de combustível consumido por hora e multiplicamos pela energia contida em cada galão de diesel. Sabemos que um galão de diesel contém aproximadamente 138.690 BTU (British Thermal Units).
Então, a energia consumida por hora (em BTU/h) é:
Energia Consumida (BTU/h) = Consumo de combustível (gal/h) times 138.690 í

Passo 4

Para comparar a energia consumida com a potência de saída, precisamos converter a energia consumida de BTU/h para horsepower. Sabemos que 1 horsepower é igual a 2544,43 BTU/h. Portanto, a potência de entrada (em HP) é:
Potência de Entrada (HP) = Energia Consumida (BTU/h)2544,43 ê

Passo 5

Finalmente, a eficiência total do sistema é a razão entre a potência de saída e a potência de entrada, multiplicada por 100 para obter uma porcentagem:
Eficiência (%) = ( Potência de Saída (HP)Potência de Entrada (HP) ) times 100 êêíê
Vamos aplicar esses cálculos para cada conjunto de dados fornecido.

Resposta

A eficiência total do sistema para cada velocidade do motor é:
  • 1.200 rpm: 15,43%
  • 1.000 rpm: 17,64%
  • 800 rpm: 19,67%
  • 600 rpm: 21,29%

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