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Força média exercida em um pistão

Boa noite, gostaria de saber qual a força media exercida em um pistão com taxa de 13,5:1 e etanol com combustível? Obrigado

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

O que se pode calcular facilmente é a PRESSÃO MÉDIA EFETIVA (pme) para um motor a combustão interna.

A pme é uma medida útil na avaliação e comparação de motores pois ela está relacionada à eficiência ou rendimento energético do motor. Para tanto não são úteis outros parâmetros do motor tais como potência máxima, torque máximo, taxa de compressão, cilindrada, … .

pme nos dá ideia sobre as pressões acontecidas no interior do motor mas como ela é um valor médio, subestima a pressão média calculada exclusivamente no tempo de explosão e expansão, isto é, no tempo em que de fato há realização de trabalho pelos gases no motor (terceiro tempo). É bom lembrar que nos motores a 4 tempos, sejam máquinas de otto ou de diesel, há apenas um tempo de efetiva realização de trabalho pelos gases pois nos demais tempos há realização de trabalho sobre os gases.

A pressão média durante o terceiro tempo pode chegar a ser cerca de 3 vezes superior à pme.

A  pme é calculada em atmosferas (atm) a partir da potência – P – em cavalos-vapor (cv), da cilindrada – V – em litros e da frequência de rotação do motor – f – em rotações por minuto (rpm) pela seguinte expressão:

pme

Exemplifico para o motor do Palio que tem potência máxima de 61 cv a 6000 rpm e cilindrada de 1 L. A pme resulta em aproximadamente 9 atm. Os motores otto a gasolina e álcool tem todos atualmente valores para pme de cerca de 10 atm. Já os motores diesel apresentam pme mais elevada, de cerca de 15 atm. Tal é consistente com a maior eficiência energética desses motores em relação aos de otto.

Para se estimar a força eficaz média sobre um pistão do motor deve-se conhecer a diâmetro do pistão e então calcular a área da seção transversal do pistão. Finalmente se multiplicar a área pela pme. Vale lembrar que 1 atm é aproximadamente 1 kgf por centímetro quadrado. No caso do motor do Palio a seção transversal do pistão tem área de cerca de 45 centímetros quadrados e portanto a força eficaz média é cerca de 9x45kgf ou aproximadamente 400kgf. É importante destacar que crescendo a área, cresce a força se a pme permanecer  a mesma.

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