2-aula-POTÊNCIA

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CLOVIS FERREIRA - OSM –
 GESTOR em ESTRATEGIA da ENG de MANUTENÇÃO e PRODUÇÃO
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Um sistema com 2.5 mols de gas ideal sofre uma sequencia de transformação mostrada no diagrama PV
a) Identifique os trechos em que há trabalho realizado?
b) Calcule o trabalho total feito pelo sistema?
c) Sabendo que durante a mudança de estado termodinámico do gas; libera 18J de calor, calcule a variação de sua energia interna?
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Desenhe dois possíveis diagramas PV para um sistema inicialmente. 
a) 2,5Atm e 30L que é levada a 4,5 Atm e 15L
b) Calcule qual do dois processos precisa da mais trabalho aplicada ao gás.
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Interpretação das diferenças entre o ciclo teórico e o ciclo real:
Podemos observar, pela comparação das duas figuras, que uma série de diferenças são evidentes: 
As linhas de contorno dos diagramas indicam que no ciclo real, o ápice da curva da combustão é mais baixo; os cantos o da figura assumem formas arredondadas e a área da figura obtida é comparativamente menor, o que indica o desenvolvimento de um trabalho menor no interior do cilindro.
Portanto, a obtenção pratica de um ciclo com os contornos da primeira figura (ciclo teórico), é impossível. Diversos fatores influem neste sentido, como veremos a seguir:
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(Acompanhando a numeração das curvas obtidas no diagrama do ciclo real)
(1 – 1’) – o ar não pode ser admitido instantaneamente para o interior do cilindro iniciado a compressão. ( corresponde ao período de deslocamento ascendente do êmbolo necessário para fechar completamente as janelas de admissão)
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(1’ – 2’) – A curva de compressão é comparativamente mais baixa, pois o processo não é adiabático conforme pretendido no ciclo teórico ( há troca de calor com o meio através da água de resfriamento das camisas e perda por atrito não considerado no ciclo teórico)
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(2’ -3’) – A combustão nunca é completa, nem se processa à pressão constante, por isso a pressão máxima de combustão (Pz), é menor que a teórica. A energia liberada é portanto menor e o trabalho representado pela área do diagrama, é consequentemente menor. (S’ < S) 
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(3’ – 4’) - A curva de expansão é mais baixa, o que significa valores mais baixos de pressão e termina antes do êmbolo atingir o PMI para que haja tempo do mecanismo de abertura da válvula de escape atuar. 
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( 4’ – 1 ) A exaustão dos gases, que no ciclo teórico se processa a volume constante, na prática segue uma linha descendente em razão da inércia dos gases dos gases não permitir uma expulsão instantânea, além do retardo apresentado pelas limitações mecânica do arranjo de abertura da válvula de escape. 
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Para o inicio de um novo ciclo, devemos considerar que na fase representada pela linha 1 – 1’, ainda há gases remanescentes da combustão anterior e ainda não completamente expelidos durante a exaustão. Deste breve momento a entrada do ar fresco que está sendo admitido para o interior do cilindro, auxilia também na expulsão destes gases – é a chamada Lavagem.
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Considerando que ainda assim, a exaustão não é completa, um pequeno volume residual de gases ainda permanece no interior do cilindro e acaba por fazer parte da mistura que será comprimida e queimada no próximo ciclo presença indesejável deste resíduo de gases, afeta a qualidade da combustão diminuindo também a eficiência do ciclo termodimânico real.
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POTÊNCIA
Outra unidade é CV (Cavalo Vapor), que corresponde a levantar 75 Kgf a uma altura de 1 metro por segundo. No motor, a potência é igual ao torque multiplicado pela rotação. = 75.1m/1s
A potência é geralmente medida em HP (Horse Power), que corresponde à capacidade de um cavalo robusto de levantar um peso de 76 Kgf a uma altura de 1 metro por segundo. = 76kgf.1m/1s
TEORIA DO MOTOR
O motor tem sua capacidade definida em termos de potência, em HP (Horsepower) ou CV (Cavalo Vapor). É a indicação da quantidade de trabalho que ele é capaz de realizar na unidade de tempo.
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Por definição, 1 HP é a potência necessária para elevar a altura de um pé, em um segundo, uma carga de 550 libras e 1 CV é a potência necessária para elevar a altura de um metro, em um segundo, uma carga de 75 quilogramas. 
Ou seja: 1 HP = 550 lb-ft/seg e 1 CV = 75 kgm/seg.
Se a unidade de tempo utilizada for o minuto, multiplicamos 
550 x 60 e temos 1 HP = 33.000 lb-ft/min 
e 1 CV = 75 x 60 = 4.500 kgm/min.
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Para medir a potência do motor, utiliza-se o DINAMÔMETRO.
O dispositivo mais antigo, utilizado até os dias de hoje, para medir a potência do motor é constituído por um volante circundado por uma cinta conectada a um braço cuja extremidade se apóia sobre a plataforma de uma balança.
O volante, acionado pelo motor, tem o seu movimento restringido pela pressão aplicada à cinta, que transmite o esforço ao braço apoiado sobre a balança. A partir das leituras da balança, calcula-se o esforço despendido pelo motor.
Este dispositivo é conhecido como FREIO DE PRONY
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A determinação da potência do motor se faz considerando:
Rotação do motor = n (em rpm)
Comprimento do braço = R (em m ou ft)
Leitura da balança = F (em lb ou Kg)
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Com os elementos acima, sabendo-se que a periferia do volante percorre, no intervalo de uma rotação, a distância 2. π.r contra a força de atrito f, aplicada pela cinta, então, em cada rotação, tem-se: Trabalho=2 π.r. f
O conjugado resistente ao atrito é formado pelo produto da leitura F da balança pelo valor do comprimento do braço de alavanca R e será exatamente igual ao produto r vezes f, conjugado que tende a mover o braço. Logo:
r.f = F.R e, em uma rotação, Trabalho = 2.π.F.R.
O produto F.R é também conhecido como TORQUE do motor.
Se o motor funcionar a n rpm, o Trabalho por minuto será dado por:
 t = 2. π.F.R.n
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A expressão acima define a potência desenvolvida pelo motor, que pode ser expressa em HP (Horsepower) ou em CV (Cavalo-vapor), dependendo das unidades empregadas. Assim:
Para F em libras, R em pés e n em rpm, ou
Para F em Kg, R em metros e n em rpm.
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Como F.R = Torque, podemos ainda, adotar outras variantes para as fórmulas acima considerando as unidades envolvidas:
1 KW = 1,341 HP e, inversamente, 1 HP = 0,746 kW
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É a potência desenvolvida pelos gases queimados sobre o pistão, ela é calculada através de aparelhos chamados indicadores, medindo diretamente as pressões dentro do cilindro.A limitação da taxa de compressão reduz por si só a potencia indicada para menos de 60% da potencia teórica.
Potência indicada: 
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A potência medida como acima resulta da expansão dos gases de combustão no interior dos cilindros do motor, que impulsiona o pistão fazendo girar a árvore de manivelas contra a resistência oposta pelo freio.
Portanto, resulta da pressão exercida sobre a superfície da cabeça do pistão. Essa pressão (no motor Diesel), é constante na primeira parte do tempo motor mais se reduz ao longo da segunda parte do curso de potência, dado que há uma variação de volume com o deslocamento do pistão.
 Por essa razão, considera-se para efeito de estudo a pressão média efetiva, como definida no item 2.1, para os cálculos como veremos a seguir.
Potência indicada: 
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O diagrama P - V (pressão x volume) do ciclo Diesel ideal mostrado abaixo nos dá uma visão das transformações que ocorrem durante um ciclo de trabalho do motor Diesel.
Diagrama P - V do ciclo Diesel ideal.
Partindo do ponto a, o ar é comprimido adiabaticamente (sem troca de calor) até b, aquecido à pressão constante até c, expandido adiabaticamente até d e novamente resfriado, a volume constante, até a.
O trabalho obtido é a área hachurada, com limites abcd. O calor absorvido é fornecido a pressão constante, ao longo da linha bc e o cedido, o que se remove durante da. Não há troca de calor nas transformações adiabáticas ab e cd.
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POTÊNCIA INDICADA (PI)
PI = Pmi . L . A . N
Unidade PI = kg/cm² . m . cm²
. rpm 
 kgm / min = kgm / seg
 
Transformando kgm / seg em CV
Como 1 CV = 75 kgm / seg
Logo PI = Pmi . L. . A . N
 75 x 60
Para motor de 2 tempos PI = Pmi L A N 
 4500
Para motor de 4 tempos PI = Pmi L A N 
 9000
 
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Exemplo: 
Determinar a Potencia indicada de um motor Diesel de 2 tempos simples efeito que opera a 100 rpm. Tem um curso de 900mm e diâmetro do cil. 400mm e 7 cilindros. A media aritmética das Pmi Obtidas por planimetria dos diagramas P.V nos 7 cilindros foi de 10kg/cm².
RESULTA NUMA POTÊNCIA INDICADA DE 1759,3CVi
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Pt = q . Pc . d
Pt = potência teórica, kcal/h
q = consumo de combustível, L/h;
pc=poder calorífico combustível, kcal/kg;
d = densidade do combustível kg/L.
Potência Teórica, kw:
 é a potência estimada com base em propriedades físicas e consumo e características do combustível. 
É a potência liberada pela queima do combustível e representa a totalidade da energia contida no combustível. A potência teórica é determinada através de um instrumento de laboratório chamado calorímetro. 
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Exemplo: calcular a potência teórica de um motor. Dados:
Tipo de combustível: óleo diesel
Densidade do combustivel: 0,823 kg/L
Poder calorífico do combustível: 10.923 kcal/kg
Consumo horário de combustível: 6L/h
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É a potência que o motor fornece no eixo da hélice, ela é igual a potência indicada deduzida das perdas por atrito das peças do motor. A potência efetiva é geralmente medida em aparelhos chamados de dinamômetros.
Potência Efetiva: 
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Potência efetiva
Estimada em função do torque e da rotação do motor. A potência máxima é obtida na máxima rotação do motor.
Pe = 2.∏.To.N
Pe = potencia efetiva,W;
To = torque no motor, N.m;
N = rotação no motor, rps.
m.Kgf = 9,80665 N.m cv = 0,73551kw
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Potência efetiva
 A potência efetiva é obtida no volante do motor utilizando-se um dinamômetro. É a potência expressa pelo fabricante. Tem como principio o funcionamento de um dispositivo denominado “ freio dinamométrico”.
P = w/t = F.d /t = F.V
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Para uma volta completa C= 2∏R e a velocidade angular (V) do volante motor é:
V = 2. ∏. R . N
A potência efetiva é calculada pela seguinte equação:
Pe = F. 2. ∏. R . N
A potência efetiva é obtida em função do torque e da rotação no volante do motor. O torque é obtido pela seguinte equação:
To = F .R
Assim a potência efetiva pode ser calculada pela seguinte equação:
Pe = 2. ∏. To. N
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Assim, para calcularmos a Potencia Efetiva do motor, apliquemos os conceitos acima apresentados, ao nosso exercício numérico anterior onde o valor obtido para Potencia Indicada do motor foi de 1759,3 Cvi. Considerando que o Rendimento Mecânico do motor seja, digamos 73,1%, temos:
Potência Indicada x ηm = Potencia Efetiva 
1759,3 x 73,1 = 1286,04 Cve
Nota : A “Potencia Efetiva” é a de maior interesse pratico e é conhecida também como Potencia no Eixo.
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Potência de atrito: 
É a potência perdida por atrito nas partes internas do motor, ele varia com a rotação e pode ser determinada pelo dinamômetro girando o motor sem alimentação e ignição por meios externos.
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A energia mecânica recebida pelo êmbolo é de natureza periódica, provocando um movimento linear por vez. Esta energia chega ao volante do motor sob forma contínua em movimento circular.
 Todavia, durante essa transformação, há perdas por causa do atrito das superfícies metálicas em contato.
 A essas perdas, soma-se ainda a energia necessária ao desenvolvimento dos tempos de trabalho negativo como o de admissão, o de compressão e o de descarga, e também a utilizada para o acionamento de alguns componentes do motor tais como: eixo de cames, bombas injetoras de combustível, válvulas, de aspiração e/ou descarga, bombas de óleo e água, quando são dependentes, etc. 
Potência de atrito 
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Potência de atrito 
 Potência de atrito é a potência indicada menos a potência de freio. É a potência usada por um motor para vencer o atrito entre as partes móveis, aspirar combustível, expulsar os gases de escapamento, acionar bombas de óleo e combustível, e similares. 
Nos motores aeronáuticos modernos, essa potência perdida por atrito é elevada, podendo atingir de 10% a 15% da potência indicada. 
 
 Wa = Wi - We
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 Além de desprezar completamente a potência perdida por atrito, a potência indicada não informa quanta potência real é entregue ao eixo da hélice para produzir trabalho útil. Contudo, está relacionada com a pressão real, a qual ocorre no cilindro e pode ser usada como uma medida dessas pressões. 
Pressões médias indicada de freio e de atrito 
 A Pe.mi (pressão efetiva média indicada), discutida anteriormente, é a pressão média produzida na câmara de combustão durante o ciclo de operação, e é uma expressão teórica de potência sem fricção, conhecida como potência indicada. 
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Também chamada de potência tratora ou potência de tração é a potencia desenvolvida pelo conjunto motor/hélice, pode ser calculada com a multiplicação da potencia efetiva pela eficiência da hélice.
Potência Útil: 
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 Com estas informações podemos concluir que existem vários tipos de potência, e alem de um bom motor devemos ter também uma boa hélice, já que a potência útil, que é a mais importante para nós, é resultado de uma boa relação entre motor e hélice e também podemos notar que a potência efetiva, que é informada pelo fabricante, não se altera com a troca da hélice, por isso se colocarmos uma hélice ruim ou não apropriada para o motor e ele continua operando na faixa de torque, ele vai continuar desenvolvendo a mesma potência efetiva, porem uma menor potência útil, com isso menor rendimento com a mesma potência.
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DIAGRAMAS INDICADOS
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DIAGRAMAS INDICADOS
Analise da condição mecânica no interior de cada cilindro com vistas à detecção das Seguintes irregularidades: 
-Condição de injeção
-Condição do fluxo de ar de sobrealimentação
-condição da Exaustão dos Gases
-Condições de Estanqueidade do Cilindro
INFORMAÇÕES OBTIDAS ATRAVES DOS DIAGRAMAS INDICADOS:
Com a obtenção de um Diagrama Indicado (dos tipos “aberto” e “fechado”), podemos Levantar as seguintes observações:
Potencia indicada de cada cilindro, através da determinação da Pmi (Pressão media indicada). 
Pressão de Compressão e Pressão Máxima de Combustão em cada cilindro.
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OBTENÇÃO DO DIAGRAMA INDICADO
-bastões para limpeza
-frasco de óleo lubrificante
-molas de diferentes valores
-réguas em diferentes escalas 
 Observar previamente, se há interferência por fricção que possam afetar o movimento livre do pistão do aparelho, bem como possíveis folgas no estilete do dispositivo de grafia, corrigindo tais irregularidades segundo as instruções de manutenção que acompanha o aparelho 
 Para o caso de utilização de um Aparelho Indicado Mecânico
para obtenção de um Diagrama indicado, alguns cuidados devem ser observados na manutenção e manuseio do instrumento.
 Na maleta de acondicionamento do Aparelho Indicador, alguns acessórios são fornecidos tais como:
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OBTENÇÃO DO DIAGRAMA INDICADO
 Antes da saída do porto, com o motor na catraca, verificar
 individualmente o funcionamento de cada drive do indicador, no que Tange ao seu livre movimento de subida e descida associado ao curso de cada êmbolo, aproveitando a oportunidade para, com o aparelho indicador roscado a um rubinete, ajustar o correto comprimento do cordão em relação ao drive. 
 Já com o navio em viagem, a carga do motor, por ocasião da obtenção Dos diagramas, devera ser mantida a mais estável possível, observando-se também uma condição de mar calmo para evitar as flutuações
do hélice
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OBTENÇÃO DO DIAGRAMA FECHADO (p-v):
( PRESSÃO X VOLUME )
 Desta maneira, ao se prender a extremidade do cordão que gira o tambor do aparelho, um giro proporcional no sentido horário e outro no sentido anti-horário, que registrara no papel a figura do diagrama fechado traçado pelo movimento da ponta do estilete causado pelas variações das pressões internas no interior daquele cilindro.
 Para obtenção de um diagrama fechado, é preciso que o motor seja Dotado de um dispositivo especialmente adaptado para esta finalidade que é o acionador do indicador (indicator drive).
 Trata-se de uma haste localizada na altura de cada cabeçote, posicionada logo abaixo do Rubinete que com o movimentos alternados de subida e descida, repete em escala e com sincronismo, os cursos daquele êmbolo.
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OBTENÇÃO DO DIAGRAMA ABERTO (P-A):
(Pressão x ângulo do eixo de manivelas)
 Para obtenção do diagrama aberto, bastaria soltar a extremidade
Do cordão preso ao acionado mecânico (indicator Drive), e 
acompanhando-se visualmente os movimentos de pulsação 
Transmitidos ao estilete, no instante exato de subida, puxar o cordão Vigorosamente com a mão traçando a curva do diagrama aberto no papel que está enrolado ao tambor.
 Como se pode perceber, esta operação, requer alguma prática, 
Para que se assegure que as curvas de compressão e combustão 
estejam bem traçadas no papel.
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 A PERFORMANCE DE UM MOTOR DEPENDE SOBRETUDO DOS SEGUINTES FATORES: 
-Taxa de compressão
-Regime de rotação
-Eficiência da combustão 
 Estes fatores visam basicamente otimizar as características de Potência e Consumo de um motor:
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Pressão média indicada (PMI)
Obtida através do diagrama P.V, é uma pressão constante teórica, que para idêntico volume deslocado durante um ciclo, fornece um trabalho igual aquele desenvolvido durante o ciclo real.
Cálculo da pressão média indicada (Pmi)
Com a obtenção do diagrama fechado, podemos calcular o valor da pressão media indicada de um cilindro, o que constitui um parametro importante de avaliação da performance do motor.
É justamente a Pmi, um dos fatores a serem considerados para o calculo da Potencia de um cilindro (ou de todo o motor, se multiplicarmos a média aritimética das Pmi obtidas pelo número total de cilindros que possui o motor). 
Para isso torna-se necessário inicialmente calcularmos a area da figura obtida no diagrama fechado
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CÁLCULO DA PRESSÃO MEDIA INDICADA (Pmi)
Dois métodos são os mais empregados.
 
* Com o uso de um PLANIMETRO – instrumento de medição construído para determinar mecanicamente a área do diagrama.
Normalmente fornecido pelo fabricante do motor.
* Através do PROCESSO de WAGNER – processo geométrico semelhante ao de integração por partes. ( Método de Simpsom). 
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CÁLCULO DA PRESSÃO MEDIA INDICADA (Pmi)
Conhecida a área do diagrama, o cálculo da Pmi se faz mediante Aplicação das seguinte fórmula. 
Pmi= S/L.K
Onde :
 S- é a área do diagrama que poderá ser expressa em mm² ou Cm²
 L- é o comprimento do diagrama também em mm ou cm
 K- é a constante da mola utilizada no aparelho indicador (movimento vertical da agulha do estilete do indicador expresso em mm para cada bar de pressão no interior do cilindro ou cm para cada kg / cm²).
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Exemplo:
Seja a área do diagrama, obtido por planimetria igual a 5,4cm²
O comprimento do diagrama 7,7cm, e a constante da mola 0,07:
Temos: 
Pmi = 5,4 (cm²) 
 7,7 (cm) x 0,07 (cm/kg/cm²)
Pmi= 10,018 kg/cm²
* Se a unidade empregada for o mm, o valor da Pmi será expresso em bar
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POTÊNCIA INDICADA (PI)
A potência não é outra coisa que o trabalho realizado na unidade de tempo.
Considerando um cilindro de um motor diesel, o trabalho desenvolvido durante um ciclo pode ser expressado da seguinte forma: 
W = F.L 
Onde “F” representa a força media atuante sobre o pistão durante o curso positivo e “L” o comprimento do curso do pistão.
Onde: P = F / S e F = P.S
Onde: S = ¶ R² e W = P.S
Onde: S x L =V volume deslocado pelo pistão durante o curso positivo
Conclusão W = P x V
A formula acima representa o trabalho fornecido durante um ciclo.
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POTÊNCIA INDICADA (PI)
Tratando-se de um motor de 2 tempos, para cada rotação teremos desenvolvido um ciclo completo, consequentemente durante um minuto.
O trabalho expressado na formula W = Pmi x V, terá tido tantas repetições quantos giros o motor tenha completado no mesmo intervalo. 
Portanto o trabalho desenvolvido na unidade de tempo será o produto do trabalho correspondente a um ciclo (formula) pelo número de vezes, que foi retido durante um minuto, e dividido por 60.
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POTÊNCIA INDICADA (PI)
Chamando :
Pi = potência indicada
N = número de rotação por minuto (rpm)
L = curso do êmbolo em metro
A = área do êmbolo em cm²
Pmi = pressão média indicada
PI = Pmi . L . A . N
Conversão de unidades
Conversão para BHP x 0,9863
Conversão para KW x 0,7351
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POTÊNCIA INDICADA (PI)
PI = Pmi . L . A . N
Unidade PI = kg/cm² . m . cm² . rpm 
 kgm / min = kgm / seg
 
Transformando kgm / seg em CV
Como 1 CV = 75 kgm / seg
Logo PI = Pmi . L. . A . N
 75 x 60
Para motor de 2 tempos PI = Pmi L A N 
 4500
Para motor de 4 tempos PI = Pmi L A N 
 9000
 
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Calcular a pmi referente ao diagrama da figura sabendo que:
área encontrada por planimetragem = 4,8cm²;
constante da mola do indicador = 0,06; ou seja, 0,06 cm medidos na escala das pressões ( ordenadas ) equivale a 1 kg/cm2;
comprimento do diagrama = 7.2 cm.
Determine em KW as potências indicadas, de atrito e efetiva de um motor Diesel de dois tempos com 7 cilindros, que opera com os seguintes dados:
diâmetro do cilindro................. 650 mm
curso do êmbolo ...................... 1800 mm
pressão média indicada ............ 11 bar
rendimento mecânico .......... 90 % 
 velocidade ................................. 120 rpm
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 D 	............... 	cm
 C 	................ 	 m
 P 	( pmi ) ..... 	bar
 N 	................ 	rpm
Observe que o 10 no numerador permite transformar a pmi dada em bar em N/cm2. O número 60 permite transformar a rpm em rps e o número 1000 é o fator de conversão para KW.
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Não há conversões praticas ou fatores de multiplicação que transformem Potencia indicada em Efetiva ou vice-versa, pois que são valores obtidos por processos de medição diferentes
Nos testes de bancada, o fabricante levanta o rendimento Mecânico Da maquina em questão. Conhecido este valor, podemos calcular a Potencia Efetiva ou Potencia no Eixo. 
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Rendimento térmico - é a relação entre a energia recebida pelos êmbolos e o potencial energético do combustível. 
(Representa o percentual de energia térmica que esta sendo convertida em energia mecânica nos pistões ) rt=pi/pt
Rendimento termo-mecânico Representa o percentual de energia térmica que esta sendo convertida em energia mecânica no volante do motor ) rt=pi/pt
Wo = potencial energético do combustível = potência absorvida. (potencia teórica = consumo x poder calorifico).
 Wi = energia absorvida pelos êmbolos =
 potência indicada.
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O rendimento do ciclo teórico é igual a :
Et = Energia utilizada / Energia fornecida
 Essa relação é sempre inferior a 1.
 No ciclo real ou ciclo prático esse rendimento raramente ultrapassa 0,30 para motores de ignição por faísca, ao passo que se aproxima de 0,45 para os motores diesel modernos.
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Rendimento Mecânico
 Avalia-se em 15% o total de perdas por atrito sendo o rendimento mecânico de 0,85 (gasolina e
diesel rápido).
O atrito dos pinhões, dos rolamentos, o movimento da árvore de cames, da bomba de injeção e dos órgãos anexos,etc. Emprestam ao motor uma parte da energia recolhida sobre o pistão. 
 O produto do rendimento térmico e do rendimento mecânico dá o rendimento total, em média:
0,30 x 0,85 = 0,25 motores a gasolina
0,45 x 0,85 = 0,38 motores do tipo Diesel
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 Rendimento mecânico – é a relação entre a energia recebida pelos êmbolos e a disponível à saída do eixo de manivelas. Em outras palavras, é a relação entre a potência efetiva e a potência indicada.
Wi = energia absorvida pelos êmbolos = potência indicada.
We = energia útil à saída do eixo de manivelas = potência efetiva.
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Rendimento Total
Rendimento total - é a relação entre a potência mecânica, desenvolvida à saída do eixo de manivelas do motor, e a que lhe é fornecida sob a forma de combustível. Em outras palavras, é a relação entre a potência efetiva e o potencial energético do combustível.
Wo = potencial energético do combustível = potência absorvida. (potencia teórica = consumo x poder calorifico).
We = energia útil à saída do eixo de manivelas = potência efetiva.
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RENDIMENTO TÉRMICO
É a relação entre a potência produzida e a potência calorífica entregue, ou seja, é a eficiência de transformação de calor em trabalho, para um ciclo.
Chamando-se o poder calorífico de Q (em BTU/g) e o consumo específico de combustível de b (em g/HPh), tem-se:    Calor recebido = bQ  e o rendimento térmico resulta: 
ht = (Potência Produzida / Potência Calorífica) Por definição: 1 HPh = 2545 BTU, 
A potência calorífica do combustível é dada em Kcal/kg, BTU/g ou unidades semelhantes, sempre em quantidade de calor em relação à massa. 
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OBSERVAÇÃO IMPORTANTE! 
 O rendimento total ou global de um motor pode ser determinado, conhecendo-se o consumo específico de combustível ( Cesp ) do motor e o poder calorífico do combustível ( Pc ) por ele utilizado. Assim, basta aplicar a fórmula abaixo:
Onde : Cesp ______ g/CVh
 Pc ______ Kcal/Kg
Baseado no Equivalente térmico. 270.000 /427 = 632 calorias
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CÁLCULO DO RENDIMENTO 
FORMULA SIMPLIFICADA
 632 
Nº de Kg de combustível x poder calorífico
Sendo o cavalo-hora equivalente a 75 x 60 x 60= 270.000 kgf.m (trabalho) e uma caloria produzida 427 kg.m a equivalência térmica do cavalo-hora será de : 
270.000 /427 = 632 calorias
Kg/cal/h cal/kg
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Exemplo:
Calcular o rendimento total de um motor que tem um consumo de 180 g/cal.h de um combustível com poder calorífico de 10500 cal/kg.
Rtotal = 632
 nº de kg de combustível x poder calorífico
Rtotal = 632
 0,180 x 10500 = 33,5%
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Um motor diesel com 8 cilindros de 2 tempos, desenvolve a potencia efetiva de 1100CV, funcionando com 260 RPM, consome por minuto 3,742Kg de combustível cujo o poder calorífico vale 10500Kcal/Kg. O curso do embolo vale 460 mm, o diametro vale 375 mm, a Pmi obtida do diagrama indicado vale 5,73kg/cm². 
Calcular: 
Potencia indicada.
Consumo especifico.
Rendimento térmico.
Rendimento mecânico.
Pi= PLAN/4500
Cesp= m/t.Pi
Cesp=m/t.Pe
Rterm=Pi/Pteo
Rterm=Pe/Pteo
Rmec=Pi/Pt
Pteo= Pcal.Cesp
1CV=635Kcal
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RESUMO
POTENCIA TEÓRICA = CONSUMO X PODER CALORÍFICO
Obs: o consumo pode ser efetivo ou indicado
RENDIMENTO TERMICO = POT. EIXO / POTENCIA TEORICA
Obs: o rendimento pode ser baseado no eixo ou pistões
RENDIMENTO MECANICO = POT. EIXO / POT. INDICADA
RENDIMENTO INDICADO = POT. INDICADA / POT. TEORICA
“SE LIGA”!!!!!!!
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Exemplo:
Determinar a Potencia indicada de um motor Diesel de 2 tempos simples efeito que opera a 100 rpm. Tem um curso de 900mm E diâmetro do cil. 400mm e 7 cilindros. A media aritmética das Pmi Obtidas por planimetria dos diagramas P.V nos 7 cilindros foi de 10kg/cm².
D= 400 mm = 0,4m, C = 900mm = 0,9m, Pmi= 10kg/cm², 100000kg/m²
PI = 0,7854 x 4² x 100000 x 0,9 x 100 x 7
 4500
RESULTA NUMA POTÊNCIA INDICADA DE 1759,3CVi
*
Assim, para calcularmos a Potencia Efetiva do motor, apliquemos os conceitos acima apresentados, ao nosso exercício numérico anterior onde o valor obtido para Potencia Indicada do motor foi de 1759,3 Cvi. Considerando que o Rendimento Mecânico do motor seja, digamos 73,1%, temos:
Potência Indicada x ηm = Potencia Efetiva
1759,3 x 73,1 = 1286,04 Cve
Nota : A “Potencia Efetiva” é a de maior interesse pratico e é conhecida também como Potencia no Eixo.
CONVERSÃO DE UNIDADES:
Conversão para BHP ( brake horse power)
1CV = 0,9863BHP 
Conversão para KW (unidade bastante empregada atualmente)
1CV = 0,7351KW 
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Exercício:
Nº01) Um motor 9RLA com curso do embolo 1050mm, foram retirados Diagramas com 175 RPM e encontrado as seguintes PMI 16,37 kg/cm² Supondo que todos os diagramas estavam iguais e sabendo-se que o rendimento mecânico deste motor de 2 tempos e de 90% calcule.
Potencia indicada
Potencia efetiva 
Nº cilindro = 9
Dia. Cil = 52cm
Curso = 1050mm
Rpm = 175
Rend mec = 90%
Pmi = 16,37 kg/cm²
 Pmi(kg/cm². L (m). A(cm²). N(rpm) 
PI =
 4500
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1º Calcular o volume de óleo combustível para cada injeção em um motor Diesel de simples efeito a 4 tempos com os seguintes dados:
Potencia = 45 CV
RPM = 3000
Consumo de combustível = 210g/CVh
Densidade do O.C. = 0,84
Nº de cilindros = 4
210 / 60 = 3,5g/CVmin
3,5 x 45 = 157,5 g ( de consumo por minuto)
4 x 1500 = 6000 (período de injeção)
157,5 / 6000 = 0,026g (período de injeção)
V= P/D
0,026g / 0,84g/cm³ = 0,03 cm³
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2º) calcular o tempo em que se processa cada injeção no mesmo motor, supondo-se que cada período de injeção corresponde a 20 graus de giro do eixo de manivelas.
1/3000 = 0,0003333 ( minutos, por cada rotação)
0,0003333 x 60 = 0,01999s (segundos, para cada rotação)
0,01999/360 = 0,00005s (para cada grau)
0,00005 x 20 = 0,00111 ( ou seja, aproximadamente 1 milésimo de segundo para cada injeção). 
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Conhecendo-se os valores AAA, RFD e a velocidade do motor, pode-se calcular o tempo em que as válvulas de aspiração e descarga permanecem simultaneamente abertas.
cv= 10º+ 10º = 20º
Por segundo o motor dará: 600 : 60 = 10rps, ou 1rotação a cada 0,1 segundo 
Como cada rotação corresponde a 360º temos:
0,1x 20º / 360º = 0,005 (cinco milésimo de segundo) 
Exemplo:
AAA= 10º
RFD= 10º
RPM= 600 
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Obs: não é ciclico.
Compressão (W) sobre o sistema. Expansão (W) trabalho realizado pelo sistema.
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Compressão adiabática: não há troca de calor, motivo por causa do isolamento térmico ou por causa da rapidez do processo. 
Obs.: quando é adiabática não troca calor o trabalho é total.
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D= 400 mm = 0,4m, C = 900mm = 0,9m, Pmi= 10kg/cm², 100000kg/m²
CONVERSÃO DE UNIDADES:
 Conversão para BHP ( brake horse power) 1CV = 0,9863BHP 
 Conversão para KW (unidade bastante empregada atualmente)  1CV = 0,7351KW 
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K= constante da mola= cm / kg/cm² = cm³/kg (sendo que a mola montada no indicador possui uma constante K medida em cm medindo na escala das pressões (ordenada), correspondente a kg/cm².
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Devemos lembrar aqui que a unidade de tempo é o segundo.
(para transformar de kgm/min, em kgm/s que é a unidade de de potência (CV)). 
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