Torque e potência: afinal, qual a diferença entre eles?

[murillo_g_b]

Torque e potência: afinal, qual a diferença entre eles?

 

 

 

Toda roda de conversa sobre motores é a mesma coisa: o papo vai e vem sobre infinitos componentes (sistema de alimentação, graduação de comando, fluxo, taxa de compressão, espessura do óleo…), mas a cereja do bolo é quase sempre a potência, o torque e em que rotação ocorrem os seus respectivos picos. Elástico, torcudo, só vai em alta, parece um ônibus, não faltam descrições para motores bons numa coisa e ruins na outra. Mas afinal, qual é a diferença entre torque e potência?

 

Se você não entende nada do assunto e acha que torque é só o nome de mais um filme ruim do diretor de Velozes e Furiosos, o professor do curso de mecânica automobilística da Faculdade de Engenharia Industrial (FEI), Ricardo Bock, te ajuda. “O torque é o que indica a capacidade do motor gerar trabalho. Em função do tempo (entenda como a evolução das rotações do motor), ele troca de nome e passa a ser potência”, explica Bock.

 

 

Em resumo: torque e potência são a mesma força, vista sob métricas diferentes. Esta diferença é fundamental para se definir o tipo de aplicação do motor, como veremos mais abaixo. Agora, o que é torque? ”É a força gerada na explosão dentro das câmaras de combustão pelo curso do virabrequim (força de giro) vezes o braço de alavanca”, diz Bock. É por isso que a sua unidade envolve trabalho e distância (newton x metro ou Nm, quilogramas-força x metro ou kgfm, etc). Quando você aperta uma porca com uma chave de boca, está aplicando torque.

 

O torque máximo do motor tende a ser alcançado em rotações mais baixas por causa da eficiência volumétrica (a porcentagem de mistura ar-combustível que o motor consegue aspirar a cada ciclo), que segundo Bock, é o momento onde há o melhor aproveitamento da explosão. Depois disso, a capacidade de fazer força começa a cair devido ao aproveitamento de energia dentro do cilindro.

É mais ou menos como uma bicicleta: depois que você já está pedalando a mil por hora, é impossível dar aquela patada violenta no pedal. Veja no gráfico de dinamômetro abaixo, do V8 LS2 da Chevrolet: em vermelho, a linha de torque; em azul, a de potência.

 

 

Para entender melhor o princípio da alavanca citado por Bock, assista ao vídeo abaixo, e preste atenção em especial a partir do 1:25.

 

http://www.youtube.com/watch?v=ZpDNjGVzTKs

 

 

Alguns componentes internos de um motor V8: no topo, um virabrequim. No meio, os pistões. Na parte inferior da imagem, as bielas

Agora, nos acompanhe. Deixe de lado a rota da mistura ar-combustível e vamos direto para a parte de sua explosão (1:45 do vídeo ou a imagem animada abaixo): a mistura é comprimida pelos pistões e é queimada pelas velas. As explosões ocorrem dentro das câmaras de combustão, a energia gerada empurra os pistões para baixo, que por sua vez, empurram as bielas. As bielas transmitem esta força ao virabrequim – e elas fazem uma conversão de movimentos interessante e importante.

 

Como assim? Veja aí em cima: os pistões possuem um movimento de natureza diferente do virabrequim. O primeiro é reciprocante (vai-e-vem, sobe-desce) e o último é rotativo: o virabrequim gira. As bielas (em verde) são as coitadas das alavancas que ligam ambos e que fazem um movimento misto de conversão entre os dois eixos (vertical e horizontal, Y e X)- e por isso são submetidas a uma tensão tremenda. Sua parte acoplada aos pistões (pelos pinos) faz movimento mais reciprocante, a parte acoplada ao virabrequim (intermediada por bronzinas), mais rotativa.

 

No fim das contas, o virabrequim e as bielas são a grande alavanca do motor: quanto mais longos, maior tende a ser o torque produzido. Em contrapartida, o comprimento maior exige um desenho mais parrudo, com mais material, para que as bielas não entortem ou para que o virabrequim não seja fraturado. E isso os deixa mais pesados, com mais inércia. Também há a limitação da altura física do motor. Virabrequins e bielas long dong são bons para a geração de torque, mas bielas tendem a limitar a rotação máxima, e por consequência, a potência. Enfim, a coisa é bem complicada.

 

 

O virabrequim transmite a força resultante das explosões dos cilindros para o volante do motor, um grande e pesado disco cuja função principal é armazenar energia pelo princípio da inércia rotativa. É graças a ele que o motor não morre facilmente ao sair do semáforo ou ao passar por lombadas. Quanto maior a inércia do volante, mais a rotação demora para cair. Em contrapartida, mais ela demora para subir – para vencer esta resistência, você precisa de um motor torcudo. Carros de rua se dão bem com volantes mais massudos.

 

Carros preparados, esportivos ou de competição fazem melhor uso de menos massa ali: subir de giro é mais importante do que não

deixá-lo cair.

 

Por que estamos falando de volante de motor neste post, cujo objetivo é explicar e separar a noção de torque e potência? Continue nos acompanhando.

Distância entre torque e potência: a faixa útil

Se o torque é a capacidade de vencer a inércia, superar obstáculos e tracionar o carro, a potência é o resultado desta força à medida em que se aumenta a rotação do motor. Um carro não precisa só vencer a inércia, mas também acelerar. Bingo: é exatamente esta última frase que define o caráter do motor.

 

Afinal, há virtualmente infinitos tipos de uso e o powertrain precisa estar dimensionado a isso: transporte de cargas pesadas, transporte de passageiros, veículos grandes e pequenos para o asfalto ou para o fora de estrada; carros de corrida para circuitos ovais, para autódromos pequenos, para pistas de alta velocidade… e cada uma destas demandas exige uma prioridade de torque e de potência. Em suma, um conceito de projeto diferente.

 

É por isso que um motor de F1, por mais potente que seja, jamais serviria a um caminhão ou a um trator: o torque máximo do monoposto mal chega a 30 mkgf – quase cinco vezes menos do que o necessário. O caminhão jamais sairia do lugar decentemente.

 

 

Cada motor gera torque e potência máximas em faixas diferentes de rotação. Isso é definido por um conjunto gigantesco de variáveis do projeto: geometria dos comandos de válvulas, velocidade e volume do fluxo de todo o sistema de admissão e de escape, curso do virabrequim, comprimento das bielas, taxa de compressão, relação entre diâmetro e curso dos pistões, etc.

 

 

Para ilustrar o que estamos dizendo, compare estas duas especificações:

 

Motor de F1 de 2006: 29,5 mkgf de torque a 17.000 rpm / 790 cv a 19.500 rpm

Motor S10 2.4 Flex 2013 (com etanol): 24,1 mkgf de torque a 2.800 rpm / 147 cv a 5.200 rpm

 

Faixa útil é o nome da região compreendida entre os giros de torque e de potência máxima. É o regime no qual o motor vai estar bem aceso, com máximo rendimento. Aí em cima temos os dois extremos dos motores aspirados a gasolina/etanol: um feito para um carro de corrida extremamente leve e veloz (faixa útil estreita <2.000 rpm em um total de 19.500, ou 10,2%> e em rotações altas), outro feito para um veículo de transporte de passageiros e de carga (faixa útil larga <2.400 rpm em um total de 5.200 rpm, ou 46,1%> e em giros baixos). O primeiro precisa de muita potência. O último precisa de muito torque – e em rotações baixas.

 

 

Lembra quando falamos do volante de motor? Se a S10 tem uma peça enorme, o Fórmula 1 não usa: a embreagem, com pouco mais de 10 cm de diâmetro, é conectada diretamente ao virabrequim – veja na foto acima! Vale tudo para não ter obstáculos à uma subida estratosférica de giro. É por isso é que é tão difícil sair do lugar com um monoposto de competição: o motor apaga muito facilmente, sem vibrar nem nada.

 

Para veículos de rua, o torque precisa aparecer em rotações mais baixas – e preferencialmente, que tenha a potência máxima em rotações altas. Quando esta condição é atingida, fala-se que o motor éelástico: sua faixa útil é bem gorda. É aquele carro em que você pisa no acelerador e a força surge bem rápido, independentemente do giro do motor.

 

É para engordar esta faixa útil que existem tantas muletas nos motores modernos: comandos variáveis, sistemas de injeção e de ignição ultracomplexos, coletores de admissão variáveis, tudo para que o motor tenha vários perfis, vários caráteres ao longo da evolução das rotações.

 

http://www.youtube.com/watch?v=cSPM1KxONAk

 

Toda essa tecnologia, combinada aos turbos roletados e de baixa inércia, resultam em motores monstruosos como o M157 da Mercedes-Benz, um V8 biturbo de 5,5 litros. Seus números? Anote aí: 91,7 mkgf de torque a 2.500 rpm e 517 cv a 5.000 rpm – uma faixa útil de 50%, com potência de carro de corrida e torque de caminhão!

 

bonus:

http://www.youtube.com/watch?v=7xgakhV3hEw

[Vcrauss]

Muito interessante a matéria, sempre é bom ler essas matérias para não passar vergonha em alguma discussão construtiva.

[rossetto]

Já tinha uma noção antes, com a matéria melhorou.

[GIII lêndea_sc]

Matéria inútil em 90% das rodas de conversas de amigos e quase em todos os tópicos aqui do fórum tb, já que o q realmente importa é os comandos de iluminação de um porsche = VW, carro tal tem 1% a mais de conforto que o outro, carro A = carro D, tem xenon e não tem xenon, tem teto e não tem teto, pra que ter 200 cv se não pode andar a mais de 120 e blá, blá, blá.

 

Eu mesmo ultimamente só toco nesse tipo de assunto com que eu sei que entende alguma coisa se não se torna chato.

 

Dale Veloster ser mais carro que Golf GTI, T-jet, DS3 e etc.

[murillo_g_b]

Matéria inútil em 90% das rodas de conversas de amigos e quase em todos os tópicos aqui do fórum tb, já que o q realmente importa é os comandos de iluminação de um porsche = VW, carro tal tem 1% a mais de conforto que o outro, carro A = carro D, tem xenon e não tem xenon, tem teto e não tem teto, pra que ter 200 cv se não pode andar a mais de 120 e blá, blá, blá.

 

Eu mesmo ultimamente só toco nesse tipo de assunto com que eu sei que entende alguma coisa se não se torna chato.

 

Dale Veloster ser mais carro que Golf GTI, T-jet, DS3 e etc.

 

Hahahaha

E eu achando que torque e potência já era um assunto superado

[Rafael_Brasil_123]

muito bom, lembro que um dia comentei que F1 não tem torque e alguém me zuou... rsrs

 

agora que não tem volante isso eu não sabia, agora tudo faz sentido.