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.
|
Torque (ft-lbf) |
|
||||
1.200 | 1.400 | 25,3 | ||||
1.000 | 1.550 | 19,7 | ||||
800 | 1.650 | 15,7 | ||||
600 | 1.700 | 12,1 |
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:
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:
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:
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:
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%