Torque Potência

Formula = Cilindrada, Torque, Potência e RPM Qual o resultado dessa equação quando adicionamos combustível?

Pode apostar, se você fizer uma pergunta para alguém mais desatento qual moto tem mais desempenho de acordo com a cilindrada da moto, a resposta é obvia e rápida que é a que tem maior cilindrada.

Cilindrada ou Potência, O que você disse ?

Já cheguei a ouvir que uma Falcon 400 tem mais desempenho que uma Ninja 300 por ter uma cilindrada maior, mas quem entende um pouco mais sabe que resumir o desempenho de uma moto (ou carro) apenas pela cilindrada é um erro, mas afinal, por que tanta variação de cilindrada, porque motos de mesma cilindrada podem ter desempenhos totalmente distintos e o que é: Torque, Potência e RPM de uma maneira bem detalhada?

Vamos acompanhar e entender um pouco mais sobre esses números e o que eles resultam quando aceleramos as máquinas.

HORSEPOWER

De forma básica, a cilindrada de uma moto é o volume de ar combustível que cabe dentro do cilindro entre a distância de Ponto Morto Inferior e Ponto Morto Superior do Pistão. Para calcular a cilindrada de um motor precisamos usar a fórmula matemática para calculo de volume para um cilindro, em outras palavras, V = π x r² x h.

Ou seja, se você achava que aquelas contas da escola não serviam para nada, estava enganado. No nosso caso, é só substituir o h (curso) pelo valor do curso do pistão e o r (raio) é a metade do diâmetro do cilindro, por isso, quase todas as fichas técnicas mostram esses números, por exemplo, uma moto nova como a CG 160 Titan, possui as seguintes características: Diâmetro x Curso 57,3 x 63,0 mm.

CG_150_Fan

Se jogar esses valores na fórmula acima, lembrando que o diâmetro é o valor completo e o raio é somente a metade, teremos um valor de aproximadamente 162,7 cilindradas para o motor da moto (para dar certo o valor deve ser dividido por 1000). Se fizer esse cálculo para motos de mais de um cilindro, o resultado tem que ser multiplicado pelo número de cilindros.

banner-tatuape-oleoBom, se levamos em consideração que o combustível é energia e a cilindrada é o volume de ar combustível que entra no cilindro, logo, de maneira simples, quanto maior a quantidade de ar combustível entra em um motor, maior será a energia gerada e logicamente maior torque e potência gerada correto?

Em partes sim, mas esses números tem mais complexidade por trás deles e vamos tentar explicar de uma maneira simples para melhor entendimento.

Quando uma empresa desenvolve um motor para um veículo, ela já tem que levar em consideração qual será a funcionalidade desse veículo, se é um veículo para rodar em autódromos (sport), rodar na cidade (city), rodar em estrada (touring), rodar em trilhas (trail) e com essa visão é que nasce o tipo de motor e qual a cilindrada mais indicada para ele.

E é nessa relação de cilindrada x torque x potência x rpm que muda completamente a dinâmica de funcionamento de cada tipo de motor. Exemplo, se uma empresa lançasse uma moto esportiva com um motor de uma custom, seria um fracasso total, pois, esse tipo de motor não atinge desempenhos digno de esportiva e vice-versa, imagine uma custom para rodar macia e tranquila, com um motor capaz de girar a 11000 rpms, seria uma heresia para quem gosta de custom.

É por isso que não é somente a cilindrada que determina o desempenho do motor, existem diversos fatores que determinam isso, é necessário entender “vocação” do veículo para assim obter melhor os números de Torque e Potência e também a qual será o giro de trabalho adequado para esse motor. Mas afinal o que é Torque, Potência? E qual sua relação com o RPM do motor, vamos acompanhar detalhadamente.

Quando falamos em torque pensamos basicamente na força do motor, em teoria, quanto maior torque o motor tiver mais potência ele pode gerar, consequentemente maior carga ele pode carregar/empurrar.

Claro que essa é uma visão simplista do conceito torque, que na verdade representa a força exercida em um braço acoplado no eixo buscando rodar o mesmo, ou seja, uma força de torção. Um exemplo simples é quando vamos soltar um parafuso (eixo) com uma chave (braço), quando maior o braço (alavanca) menor a força aplicada para soltar o parafuso, por isso, o torque é medido em Newton x Metro (N.m), ou ainda Quilograma Força x Metro (kgf. m).

Sendo assim, para facilitar o entendimento no motor, a biela pode ser vista como a alavanca e o virabrequim como o parafuso. A força da explosão impulsiona o pistão para baixo, que naturalmente desloca a biela forçando o virabrequim girar. Ou seja, é à força de impulso que o conjunto exerce após receber a energia da combustão do ar combustível.

cavalosforca

Analisando esse conceito mais simples, um motor que possui uma biela maior (curso) e com o mesmo diâmetro do pistão tem a tendência a exercer mais força sobre o eixo do virabrequim na mesma rotação que outro motor com as mesmas condições e um curso menor.

Já potência é a quantidade de energia gerada em um determinado período de tempo, portanto, de maneira simples, um motor que conseguir realizar um trabalho em menor tempo possível será o mais potente. A potência é medida em KW (Kilowatts), mas popularmente ela é mostrada em CV ou HP (Cavalo Vapor ou Horse Power respectivamente). Muita gente acredita que essas grandezas do motor são coisas distintas, porém, elas na verdade se complementam.

Digamos que se você tem um motor de 250 a exemplo da Ninja 250 R possui um torque máximo de 2,24 Kgfm a 8200 RPM e 33 cv a 11000 RPM (segundo sua ficha técnica), qual é o valor do torque máximo na rotação de potência máxima e vice-versa.

tabela

 

Essa simulação foi feita utilizando os valores divulgados na ficha técnica da Kawasaki, podemos perceber que a potência gerada na rotação de torque máximo é de 25,34 cv onde o motor se encontra gerando um torque de 2,24 kgfm. Já no momento de potência máxima o torque do motor caiu para 2,16 kgfm. É por isso que quando olhamos um gráfico de potência e torque por rpm, verificamos que após a rotação de torque máximo, esse valor começa a cair.

Quantos cavalos ? depende se for pangarés ou Puros Sangues ?

Quando você analisa um motor de Harley Davidson Fatboy 1600 que possui muito torque em baixa rotação. O fato é que, no momento de torque máximo (3000 RPM) esse motor já gera uma grande potência, aproximadamente 50cv, ou seja, é potência quase equivalente a uma CB500 (nova) em sua potência máxima que é de 50,4 cv a 8500 RPM.

É por isso que esse motor tem uma arrancada muito forte, devido à potência extraída do motor em baixa rotação.

banner-tatuape-noriskOu seja, em resumo, o torque é a força gerada no motor, quanto maior o torque em baixa rotação, maior a potência em baixa rotação também, e se o motor tiver um torque máximo em altas rotações sua potência máxima vai acompanhar essa tendência também. É por isso que, devido às motos terem baixo peso não precisam de motores com altíssimo torque, pois, não precisam gerar uma força considerável para empurrar grandes cargas.

Outro coeficiente que entra nessa equação é o RPM ou Rotações por Minuto, é a quantidade de rotações que o virabrequim completa em um minuto, ou em outra palavra, se deixar um motor por 1 minuto em uma rotação de 1500 RPM, significa que ele vai girar 1500 vezes.

Logo, quanto mais rotação, mais combustão o motor vai gerar, liberando mais energia e consequentemente mais potência. Claro que, sendo assim, poderíamos ter motores com potências ilimitadas, mas claro que temos variações de projetos: custos, resistência de material, limitação do combustível, etc.

Exemplo: Um motor que gera um Torque Máximo de 11,8 Kgfm, para extrair dele 200 cv, é necessário fazer esse motor girar a aproximadamente 12200 RPM, que é um cenário próximo de motos speed de 1000 cilindradas atuais. Em comparação, se eu tiver um motor que possui aproximadamente 20 Kgfm, conseguiria atingir essa mesma potência com “apenas” 7200 RPM, que é o valor aproximado de um Civic SI (valores aproximados apenas para comparativos). Portanto, são valores que trabalham em conjunto sempre e não separadamente como alguns acreditam.

Abaixo vou mostrar três exemplos aproximados entre motores de motos, carros e caminhões para entender a relação, os valores são estimados:

tabela2

 

No caso os valores simulados são para atingir uma potência máxima de 200 cv, ao qual para um motor que gera apenas 10 kgfm precisaria de mais de 14000 RPM, ao passo que um motor de 80 kgfm precisaria de apenas 1800 RPM para gerar toda essa potência.

Nesse artigo abordamos apenas o funcionamento do motor e os valores extraídos dessa equação complexa. Claro que, não é somente isso que determina o desempenho de um veículo, ainda tem muita engenharia envolvida e outros componentes que tem muita importância como a transmissão, mas isso é um assunto para outra hora.

Acreditamos que tenha ficado clara a relação de todas as grandezas que existem dentro do motor, que toda sua concepção toda a matemática necessária para se criar um projeto de motor é complexa e vai desde qual o uso do combustível utilizado até qual a utilização do veículo em si, é por essas e outras coisas que quando alguém fala que uma criar moto é simples por só ter duas rodas, imagine a cara que faço.

Rocket 2300 cc a moto de serie com maior torque do mercado
Rocket 2300 cc a moto de serie com maior torque do mercado

Estamos enviando também uma planilha em Excel com as contas para fazer essas conversões e brincar um pouco com os números, chegamos a fazer simulações de quanto seria gerado de potência com motores girando a 20000 RPM, é muito divertido.

Baixe uma planilha para calcular relação Potencia x Torque versão BrOffice

ou versão Excel da planilha para calculo Potencia x Torque 

Se tiverem dúvidas nas conversões e fórmulas, me contate.

Fórmulas:

[potência = (torque*PI*2*rpm)/60000]

[torque = (potência*60000)/(PI*2*rpm)]

[rpm = (potência*60000)/(PI*2*torque)]

Legenda:
KW=Potência
Nm=Torque
PI=3,141592654

 

Conversões:

1KW

1,3596216 CV

1cv

0,7354988 KW

1Nm

0,101972 kgfm

1kgfm

9,80665 Nm

 

Matéria de nosso editor André de Sousa Alves (Darth Tatuapé Motos).

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