Um motor de 2.500 cm^3 de cilindrada, de quatro cilindros, quatro tempos, é testado num dinamômetro hidráulico à rotação de 2.000 rpm e o torque lido é 11,9 m kgf. No teste de consumo pelo método das pesagens, verificou-se que 145 g de combustível de PCI=10.600 kcal / kg 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, 1 ; 7,8 ; 7,9 ; 8,6 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:
Pout = 2 pi n T60
Onde:
  • 1 , kgf = 9,81 , N é o torque em Newton-metros (N·m)
  • 11,9 , mkgf = 11,9 times 9,81 , N·m approx 116,739 , N·m é a rotação em rotações por minuto (rpm)
No enunciado, o torque lido é Pout = 2 pi times 2000 times 116,73960 . Vamos converter isso para N·m. Sabemos que:
Pout approx 2 times 3,1416 times 2000 times 116,73960
Então,
Pout approx 1.468 times 10^660
A rotação é Pout approx 24.467 , kW . 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:
145 , g em 66 , s 14566 times 3600 approx 7909 , g/h
Convertendo para kg/h:
7909 , g/h = 7,909 , kg/h
Agora, multiplicamos pela PCI:
Energia por hora = 7,909 times 10.600 , kcal/kg = 83.905,4 , kcal/h
Convertendo kcal para kJ (1 kcal ≈ 4,184 kJ):
83.905,4 , kcal/h times 4,184 approx 351,307 , kJ/h
Para obter a potência em kW:
Pin = 351.307 , kJ3600 , s approx 97,585 , kW

Passo 4

Com as potências de saída e entrada calculadas, podemos determinar a eficiência global (η_global) usando a fórmula:
etaglobal = PoutPin times 100%
Substituindo os valores:
etaglobal = 24,46797,585 times 100% approx 25,07%

Resposta

A eficiência global do motor é aproximadamente 25,07%.

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