Um motor operando em ciclo Diesel, desenvolve uma potência de 140 CV , sabendo-se que o PCI do combustível é de
e a eficiência global é de 0,4 , determine o consumo de combustível em Kg/h.
Passo 1
O enunciado pede o consumo de combustível em quilogramas por hora. Dados fornecidos:
Pergunta: determinar
(consumo de combustível) em
.
Passo 2
Idea geral e fórmulas que vamos usar (explicadas passo a passo):
- A eficiência global
relaciona potência útil (saída) com a potência térmica fornecida ao motor:
Aqui
é a taxa de energia fornecida pelo combustível (potência térmica), em unidades de energia por tempo (por exemplo
ou
).
é a potência útil entregue pelo motor.
- A massa de combustível por hora vem de dividir a energia necessária por hora pelo conteúdo energético por massa (PCI):
onde
é a energia por hora fornecida pelo combustível (em
), e
está em
. O resultado
fica em
.
- Precisamos, então, converter
para uma unidade compatível (por exemplo ), obter , converter para e dividir por .
Passo 3
Converter potência de
para
. A relação é
Logo
Explicação curta: multiplicamos o número de cavalos-vapor pelo fator de conversão para obter kilowatts.
Passo 4
Calcular a potência térmica de entrada (potência fornecida pelo combustível):
Interpretação: o motor entrega
de saída, mas como só converte
da energia do combustível em trabalho, precisamos de
de energia térmica vinda do combustível.
Passo 5
Converter potência em
para energia por hora em
. Relação de conversão:
Portanto a energia por hora necessária é
Explicando: um kilowatt é joule por segundo; multiplicando por 3600 obtemos joules por hora e dividindo por 4184 (joules por kcal) obtemos kcal por hora.
Passo 6
Calcular o consumo de massa por hora dividindo a energia por hora pelo PCI:
Interpretação: precisa-se de aproximadamente
de combustível por hora para fornecer a energia térmica requerida, dada a eficiência de
e o PCI informado.
Passo 7
Arredondamento e verificação rápida: com duas casas decimais temos
. Verificação de ordem de grandeza: um motor de cerca de
com eficiência 40% consumindo ~19 kg/h de diesel (PCI ~11400 kcal/kg) está em ordem razoável, então o resultado faz sentido.