CAPÍTULO 2

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MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA 
Prof. Dimas José de Resende 
 
 
CAPÍTULO 2 
 
POTÊNCIA EFETIVA, POTÊNCIA FORNECIDA, RENDIMENTO E PCI 
 
 
Introdução 
 
Neste capítulo de nosso curso vamos aprender como se calcula a potência fornecida pelo 
combustível (Nfor) e o consumos de combustível em função do rendimento do motor. Para isso, 
antes temos que entender o que é rendimento do motor e PCI. Vamos lá! 
 
Rendimento do motor 
 
É o percentual efetivamente aproveitado da potência fornecida pelo combustível. 
 
Voltando ao primeiro croqui de nossas “Anotações de Aulas – Parte 1”: 
 
 
Exemplo 
Nfor = 100 cv 
Ne = 30 cv 
 
Neste caso, o rendimento do motor é 30% e a potência perdida 70 cv. Concorda? 
 
Observação 
Usaremos a letra grega “𝜂” para rendimento. Normalmente, em outras disciplinas é essa letra 
grega que se usa. No exemplo anterior temos 𝜂 = 0,30, ou seja, 30% de rendimento. 
 
 
Responda agora: 
 
a) Se Nfor = 390 cv e Ne = 128 cv, qual rendimento do motor? (resposta: 32,8%) 
 
b) Utilizando o cálculo que você fez anteriormente, descubra uma fórmula para calcular o 
rendimento do motor. 
 
Importante! 
Muitas vezes, se você entender um conceito, não é necessário “decorar” a fórmula. Se você 
entendeu o que é rendimento de um motor, é claro que a “fórmula” é: 
 
 𝜂 =
𝑁𝑒
𝑁𝑓𝑜𝑟
 
 
Você acha que precisa decorar a fórmula anterior para calcular o rendimento de um motor, ou 
consegue calcular sem decorar, aplicando o que você entendeu sobre rendimento? 
 
Observação 
O rendimento de um motor é também denominado de “rendimento total do motor”. Mais à 
frente veremos que há outros rendimentos (rendimento térmico, rendimento termodinâmico, 
rendimento indicado e rendimento mecânico). 
 
Poder Calorífico Inferior (PCI) 
 
É a energia liberada por unidade de massa ou de volume de um combustível sem levar em 
consideração o calor latente contido no vapor de água liberado pela combustão. 
 
Exemplo: 
 
Combustão do etanol (C2H5OH) 
 
No processo de combustão, o etanol reage com o oxigênio do ar, liberando CO2, vapor de água 
e calor. Parte deste calor é aproveitado para deslocar os pistões do motor, e parte se perde. 
 
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H20 + calor 
 
A energia contida no vapor de água (calor latente) não é considerada no PCI. Essa é a diferença 
entre PCI e PCS (Poder Calorífico Superior). No PCS leva-se em consideração este calor latente, 
ou seja: 
 
PCS = PCI + calor latente de vaporização da água 
 
Como esse calor latente é praticamente impossível de aproveitar, sempre em qualquer máquina 
térmica, o rendimento é calculado em função do PCI. 
 
Observação 
A combustão é uma reação química exotérmica, pois libera calor. Uma reação endotérmica 
absorve calor, como no caso de evaporação. 
Para entender melhor: 
Você ao sair de uma piscina normalmente vai sentir mais frio do que quando está dentro dela. 
Isso ocorre porque a água para evaporar precisa de energia, denominada calor latente. Portanto, 
ao evaporar, retira calor de seu corpo. Consequentemente, você vai sentir mais frio. Calor latente 
de vaporização da água é o calor que se soma ao PCI dando origem ao PCS. Como é muito difícil 
aproveitar este calor, normalmente os cálculos são feitos em função do PCI, como por exemplo 
em balanços térmicos, nessa e em outras disciplinas que você vai estudar, e quando se tornar 
um profissional de engenharia. 
 
Alguns valores de PCI: 
 
Etanol 6400 kcal/kg 
Metanol 4800 kcal/kg 
Diesel 10260 kcal/kg 
Gasolina 10500 kcal/kg 
Carbono 8100 kcal/kg 
Hidrogênio 28700 kcal/kg 
 
Observações: 
 - Os valores anteriores podem variar em função da composição do combustível. 
- O PCS do etanol, mostrado na reação química de combustão anterior é 7100 kcal/kg. 
- Fazendo uma conta simples: 
PCS – PCI = 7100 – 6400 = 700 kcal/kg. Logo, o calor latente de vaporização da água liberada 
pela combustão do etanol é de 700 kcal/kg. Como curiosidade, essa água você vê em um dia 
muito frio saindo da descarga de um veículo a etanol. É aquela nuvem branca da descarga. É o 
vapor de água se condensando ao encontrar o ambiente externo muito frio. Se o veículo ficar 
parado, com o motor em funcionamento, você verá o chão molhado. Vapor de água sai também 
em veículos a gasolina, diesel, etc, mas em proporção menor. É mais visível nos motores a 
etanol. 
 
Cálculo da potência fornecida 
 
Vimos no CAPÍTULO 1 que a potência fornecida é “a potência total fornecida pelo calor liberado 
pela combustão do combustível, sem considerar perdas. É calculada em função do PCI do 
combustível”. 
 
Exemplo 
 
Um motor consome 10 kg/h de etanol. Calcular a potência fornecida, em cv. 
 
Solução 
É só entender o que significa o PCI e fazer as transformações de unidades. Vimos que o PCI do 
etanol é 6400 kcal/kg. Isso significa que a combustão de cada quilo de etanol libera para o motor 
6400 kcal. 
Como são 10 kg/h o calor liberado, ou fornecido para o motor é: 
 
𝑄𝑓𝑜𝑟 = 10 𝑥 6400 (kg/h x kcal/kg) 
𝑄𝑓𝑜𝑟 = 64000 kcal/h 
 
Veja que: 
Kcal é unidade de calor (calor é energia) 
Hora é unidade de tempo 
Potência é a relação entre trabalho (ou energia) e tempo. Portanto, 64000 kcal/h é a potência 
fornecida pelo combustível ao motor. É claro que você não vai dar a reposta da potência em 
kcal/h, não é mesmo? Se der essa resposta, que coisa feia! 
 
Então, vamos fazer a transformação para cv: 
 
Nfor = 64000 kcal/h 
 
Sabemos que: 
1 Kcal = 1000 cal 
1 cal = 4,187 J 
1 h = 3600 s 
J/s = W 
1 cv = 735,5 W 
 
A transformação você deve fazer da forma que achar melhor. De uma única vez, como a seguir, 
ou passo-a-passo. Fica a seu gosto. 
 
𝑁𝑓𝑜𝑟 =
64000 𝑥 1000 𝑥 4,187
3600 𝑥 735,5
 
 
Resposta: Nfor = 101 cv 
 
Agora é com você. Faça os exercícios a seguir: 
 
Antes, duas observações: 
- As repostas de potência estão arredondadas. Lembre-se que, conforme informamos em sala de 
aula, a potência de qualquer motor normalmente é dada sem decimais. Exceção somente em 
valores muito pequenos. Neste nosso curso, vamos inserir decimal somente quando a potência 
é inferior a 100 cv (neste caso, trabalharemos com dois algarismos inteiros e um decimal, 
totalizando três algarismos significativos. 
- Quando precisar, neste capítulo estão os dados os valores de PCI e de densidade de alguns 
combustíveis. 
Então, vamos aos exercícios. 
 
1 - Um motor consome 32,0 kg/h de etanol. Calcular a potência fornecida, em cv. (use os valores 
do PCI dados anteriormente) 
Resposta: Nfor = 324 cv 
 
2 - Um motor consome 35,0 kg/h de diesel. Calcular a potência fornecida, em cv. 
Resposta: Nfor = 568 cv 
 
3 – Agora vamos fazer exatamente o contrário do segundo exercício! 
Um motor a óleo diesel tem potência fornecida de 568 cv. Calcular o consumo de combustível. 
Importante: A fim de exercitar o seu raciocínio, resolva essa questão sem olhar a solução do 
exercício anterior. 
Resposta: ṁ comb = 35,0 kg/h (É claro que a resposta seria esta, pois este exercício é exatamente o contrário 
do anterior). 
 
4 – Mais um 
Um motor a gasolina tem potência fornecida de 295 cv. Calcular o consumo de combustível. 
Resposta: ṁ comb = 17,8 kg/h 
 
Agora vamos entrar com o rendimento para calcular a potência efetiva do motor 
 
Exemplo 
Um motor consome 25,0 kg/h de etanol. O rendimento é 33,0%. Calcular a potência efetiva. 
 
Solução: 
Basta calcular a potência fornecida e aplicar o rendimento de 33,0%, que temos a potência 
efetiva. (Resposta: Ne = 85,5 cv) 
 
Agora é com você. Faça os exercícios a seguir: 
 
1 - Um motor consome 45,0 kg/h de óleo diesel. O rendimento é 33,5%. Calcular a potência 
efetiva. (Resposta: Ne = 245 cv) 
 
Agora vamos fazer o exercício anterior ao contrário. 
 
2 – Um motor a óleo diesel tem 245 cv de potência efetiva. O rendimento é de 33,5%. Calcular 
o consumo de combustível. 
Resposta: ṁ comb =45,1 kg/h (Evidente que a resposta seria esta, pois este exercício é exatamente o 
contrário do anterior. A diferença de 0,1 é devido ao arredondamento anterior). 
 
3 – Mais um 
Um motor a etanol tem 130 cv de potência efetiva. O rendimento é 33,1%. Calcular o consumo 
de combustível. (Resposta: ṁ comb = 38,8 kg/h) 
 
4 – E mais um para não ficar qualquer dúvida. 
Um motor a gasolina tem 150 cv de potência efetiva. O rendimento é 33,1%. Calcular o consumo 
de combustível. (Resposta: ṁ comb = 27,3 kg/h) 
 
Portanto, não é necessário decorar que: 
 
qfor = ṁcomb x PCI 
 
Nfor = qfor x K 
 
K: constante de transformação de unidades. 
Exercício: 
 
Considerando o calor fornecido em kcal/h, calcule o valor da constante K. 
Obs: Não use direto o valor dessa constante nas avaliações, pois você sabe que não é necessário 
decorar, não é mesmo? 
 
Observação importante 
 
Normalmente o consumo de combustível é dado em litros por hora, e não em quilos por hora. 
Para isso precisamos saber a densidade do combustível. Se soubermos o preço por litro, 
podemos calcular o custo de combustível. 
 
Portanto, vamos abrir um parêntese para entender o que é densidade. Você vai achar estranho 
voltarmos a esse ponto em um estudo de motores a combustão interna. No entanto, a 
experiência mostra que muitas pessoas se enganam nas transformações de massa em volume, 
e vice-versa, multiplicando quando é para dividir, ou dividindo quando é para multiplicar. Fazem 
uma confusão!!! Então, cuidado para você também não se confundir!!! 
 
Densidade relativa 
 
É a relação entre a massa específica de uma sustância e a massa específica da água. 
 
d = ρsub / ρágua 
 
Normalmente a densidade relativa é chamada simplesmente de densidade. E não tem unidade! 
 
Em nosso curso consideraremos a massa específica da água igual a: 
 
ρ = 1,00 kg/litro = 1000 g/litro = 1,00 g/cm3 = 1000 kg/m3 
 
Evidentemente, a densidade de qualquer substância varia com a temperatura e a pressão. No 
caso da água, essa variação é muito pequena. Portanto, vamos desprezar. 
 
Exemplos. 
a) Se uma substância possui densidade igual a 2,0, significa que a sua massa específica é o dobro 
da massa especifica da água. Como sabemos a massa específica da água, é só multiplicar por 2. 
Logo, a sua massa específica é: 
ρ = 2,0 kg/litro = 2000 g/litro = 2,0 g/cm3 = 2000 kg/m3 = 2,00 ton/m3 
 
b) A densidade do aço é 7,81. Logo, sua massa específica é: 
ρ = 7,81 g/cm3 = 7810 kg/m3 = 7,81 ton/m3 
 
c) A densidade da gasolina é 0,726. Logo, sua massa específica é: 
ρ = 0,827 g/cm3 = 827 g/litro = 0,827 kg/litro = 827 kg/m3 
 
Observação 
 
Nós todos sabemos que massa específica é a relação entre massa e volume, não é mesmo? 
Então temos: 
 
𝜌 =
𝑚
𝑉
 
 
Alguns valores de densidade 
Densidade relativa do etanol 0,785 
Densidade relativa do metanol 0,792 
Densidade relativa da gasolina 0,726 
Densidade relativa do diesel 0,827 
 
Observação: Evidentemente esses valores variam com a composição do combustível, a 
temperatura e a pressão. 
 
Portanto, se um motor consome 20,0 kg/h de diesel, em litros por hora ele consome: 
ρ = 0,827 kg/litro 
Vcomb = 20 kg/h / 0,827 kg/l => Vcomb = 24,2 l/h 
 
Finalmente, como sabemos calcular o consumo de combustível, podemos calcular o custo. 
 
E finalmente chegamos onde pretendíamos nesta parte! 
 
Exercício 
 
Como aprendemos calcular o consumo de combustível em kg/h, a única diferença do exercício 
a seguir é que você deve transformar de quilos por hora para litros por hora, ver quantas horas 
trabalhadas e o preço por litro. Nada de novo! Se você ainda tem dúvidas, volte lá atrás e refaça 
os cálculos dos exercícios anteriores. Na “LISTA DE EXERCÍCIOS 01” também há um exercício 
sobre o cálculo do custo de combustível. Se você perdeu a aula, estude o que foi dado e postado 
no Portal Didático da UFSJ. Está muito bem explicado, e em linguagem muito simples para 
entender. 
 
É importante também ler o que está escrito sobre densidade nas páginas anteriores. Muito 
importante antes de você resolver este exercício! Vamos lá! 
 
Um motor a etanol, de 125 cv, tem rendimento de 33,5%. Funciona 4,0 horas por dia, durante 
25 dias por mês. Calcular o custo mensal de combustível. 
 
Dados: 
 
- Preço do litro do etanol: R$4,10 (Valor em um posto de São João del-Rei em 19.11.24) 
- Densidade do etanol: 0,785 (Cuidado! Não é massa específica!) 
- A fim de ganhar tempo e precisão, mantenha os cálculos intermediários na calculadora. Assim, 
você e seus colegas vão chegar à mesma resposta, inclusive nos centavos. Caso você não chegou 
na resposta abaixo, é porque você apagou alguma coisa na calculadora. Consequentemente, 
você perdeu tempo, perdeu precisão, e ainda correu o risco de digitar números errados. Você 
lembra de minhas alertas sobre isso em nossas aulas? 
 
Resposta: R$ 19256,67 
 
Observações 
 
1 - Sempre, quando não é especificada a potência, é a potência efetiva. 
 
2 - Novamente, se você não chegou exatamente na resposta acima, inclusive nos centavos, você 
apagou algum cálculo intermediário da calculadora e escreveu de novo, perdendo tempo, 
perdendo precisão, pois apagou e escreveu de novo de forma arredondada, e ainda correu o 
risco de se enganar e digitar um número errado na calculadora. Certamente esse engano já 
ocorreu com você, não é mesmo? Siga este conselho nas outras disciplinas que você cursar e na 
vida profissional. Assim, você será objetivo e ganhará tempo! Objetividade e economia de 
tempo são requisitos altamente importantes na vida profissional. 
 
3 - Você deve estar achando muito elevado o custo mensal de combustível do exercício anterior. 
Ocorre que a potência de um motor varia com a rotação. Estamos calculando em relação à 
potência efetiva máxima. Raramente o motor trabalha à rotação de potência máxima. Mais à 
frente, quando estudarmos “Curvas Características dos Motores” você vai entender melhor. 
Fique tranquilo, vamos chegar lá! 
 
Veja o exemplo a seguir: 
 
O veículo MERCEDES-BENZ A45 S AMG 2.0 fabricado em 2024, modelo 2025, tem motor turbo, 
a gasolina (não é flex) com injeção direta e indireta de combustível, duplo comando de válvulas 
variável acionado por corrente, 1991 cm3 de cilindrada e taxa de compressão 9,1. A potência é 
de 421 cv a 6750 rpm e o torque de 51,0 mkgf a 5000 rpm. 
 
Evidentemente, na maior parte do tempo, o motor não utiliza toda essa potência, pois 
normalmente trabalha em rotações muito inferiores que 6750 rpm. Basta, por exemplo, olhar 
no painel de um veículo quando você estiver viajando. Raramente o motor vai estar à rotação 
da potência especificada no manual. Estará em grande parte do tempo algo em torno de 2500 
rpm, com alguma variação para cima ou para baixo utilizando, portanto, menos potência. 
Portanto, em grande parte do tempo, um veículo utiliza potência muito menor que aquela 
especificada no manual. 
 
 
 
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