Um motor de
de cilindrada, de quatro cilindros, quatro tempos, é testado num dinamômetro hidráulico à rotação de 2.000 rpm e o torque lido é
. No teste de consumo pelo método das pesagens, verificou-se que 145 g de combustível de
são consumidos em 66 s . A relação combustível-ar é 0,06. Desligando-se sucessivamente as velas de cada cilindro, uma de cada vez, os torques lidos são: 8,
m.kgf, mantida a rotação de 2.000 rpm. Pede-se: c) A eficiência global;
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um motor com algumas características específicas sendo testado, e queremos descobrir a eficiência global desse motor. Isso faz parte do estudo de termodinâmica de motores e vamos precisar entender como calcular a eficiência com base na potência de saída e na energia consumida pelo combustível.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a potência de saída (P_out) do motor. A potência pode ser determinada usando o torque (T) e a rotação (n) do motor. A fórmula que vamos usar é:
Onde:
-
é o torque em Newton-metros (N·m) -
é a rotação em rotações por minuto (rpm)
No enunciado, o torque lido é
. Vamos converter isso para N·m. Sabemos que:
Então,
A rotação é
. Agora, aplicando na fórmula:
Passo 3
Agora, vamos calcular a potência de entrada (P_in), que é a energia fornecida pelo combustível. Para isso, usamos a quantidade de combustível consumido e o seu Poder Calorífico Inferior (PCI).
Primeiro, vamos transformar o consumo de combustível para uma base de tempo por hora:
Convertendo para kg/h:
Agora, multiplicamos pela PCI:
Convertendo kcal para kJ (1 kcal ≈ 4,184 kJ):
Para obter a potência em kW:
Passo 4
Com as potências de saída e entrada calculadas, podemos determinar a eficiência global (η_global) usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
A eficiência global do motor é aproximadamente 25,07%.