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Torque ou Potência?

Atualizado por Elifas Gurgel no dia 28/02 às 09:19 PM

Torque ou Potência

              Torque ou Potência? O que você acha que é melhor? Nesse quesito os veículos elétricos levam grande vantagem em relação aos veículos de motor de combustão interna.

              Vamos começar com algumas definições, sem muito rigor científico:

              Torque: É a força que quando aplicada em um determinado ponto tende a girar um corpo material. O exemplo clássico pode ser representado pela força que você faz para girar o parafuso que fixa a roda do seu carro. Portanto, é descrita como uma força multiplicada pela distância entre o ponto de aplicação da força e o centro do eixo de rotação. No Brasil, as unidades mais utilizadas são: N.m (Newton-metro) e kgf.m (quilograma-força-metro). Nos manuais dos veículos vendidos no Brasil se utiliza mais essa última. A relação entre essas duas unidades é: 1 kgf.m = 9,8 N.m.

              Potência: É uma medida que representa a quantidade de trabalho ou energia que se consegue realizar (ou extrair de uma máquina) em um determinado período de tempo. Observe que o conceito de potência envolve um trabalho realizado em um determinado período de tempo. A unidade de potência é o Watt (W). Mas agora preste atenção. Para falar de potência teremos que envolver mais alguns conceitos da física. Assim, Força é definida como a Massa vezes a Aceleração (F = m.a) e Trabalho é Força vezes a Distância Percorrida (W = F.d). Note que pela definição, potência é o trabalho por unidade de tempo. Assim concluímos que Potência = (Força x distância percorrida) / tempo.

              Inércia: É a resistência que todos os corpos materiais opõem à modificação de seu estado de movimento (ou de ausência de movimento). A Inércia é proporcional à massa do corpo material, isto é, quanto maior a massa maior a necessidade de energia para mover ou parar esse corpo.

              No motor de combustão interna, o torque é proporcional ao braço de alavanca, que, no caso de um veículo, é a distância central entre o munhão e o moente, no instante em que ocorre a explosão sobre o pistão dentro da câmara de combustão. No motor de quatro tempos a explosão é observada em um desses tempos. Nesse instante obtém-se o torque máximo, ou seja, quando o braço de alavanca entre o munhão e o moente for maior.

            Por questões construtivas, um motor a combustão com a distância munhão-moente muito grande não pode atingir altas rotações (acima de 6.000 RPM). Por ouro lado, um motor com a distância munhão-moente menor, pode alcançar rotações maiores (podem atingir até 8.000 RPM), e consequentemente, produz mais potência, e, menos torque. Portanto, há um compromisso torque versus potência em função da rotação do motor. Conclui-se, então, que existe uma dependência física entre torque e potência, onde o fator comum é a rotação.

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        Figura. 1 - Curva típica de um motor de combustão interna


              Como se pode observar no gráfico geral apresentado na Fig. 1,  no motor de combustão interna, o torque máximo é alcançado antes da potência máxima e, também, não se observa, entretanto, uma forte relação (independência) entre essas duas grandezas. Essa fraca relação entre potência e torque em motores de combustão interna, leva a necessidade de instalar um sistema de engrenagens em motores a explosão, para alterar as relações de velocidade de maneira a permitir que o motor a combustão funcione na rotação/velocidade mais próxima do torque máximo, e, assim, obter um melhor rendimento.

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Figura 2 - Curva típica de um motor elétrico desenvolvido para veículo elétrico

            Diferentemente do motor a combustão o motor elétrico, é que o motor elétrico atinge o torque máximo a partir do início de sua rotação e permanece relativamente constante, até um valor próximo a 7.000 RPM, quando, a partir daí, começa a cair (vide Fig. 2). Durante a aceleração do motor elétrico, a potência vai aumentando até a um valor máximo que corresponde ao instante em que o torque começa a decrescer. A potência se mantém acima do valor do torque até o final da rotação máxima do motor.

            Essa característica de um motor elétrico faz com que o veículo acelere constantemente dispensando um sistema de caixa de mudanças (ou engrenagens) até atingir a velocidade máxima. Os motores elétricos, além de uma curva de torque muito mais favorável, permitem uma rotação final muito acima do motor de combustão interna de um veículo convencional, da ordem de 12.000 RPM .

            Com o uso de motor elétrico podemos associar boas acelerações com velocidade final compatível com os melhores veículos com motor de combustão interna, obtendo mais economia (da ordem de 75%) e aproveitando mais eficientemente a energia consumida pelo motor.

            Concluindo, as grandezas torque e potência de um motor estão relacionadas, e são igualmente importantes para o desempenho de um veículo, independentemente do motor ser elétrico ou de combustão interna. O motor elétrico leva a vantagem por possuir um rendimento superior, da ordem de 90%, enquanto que o motor de combustão interna,  é da ordem de 30%. O motor elétrico, por ter o seu eixo continuamente impulsionado pela força magnética, o motor elétrico produz uma aceleração suave e constante, permitindo assim um veículo ir de 0 (zero) a uma velocidade máxima com uma única relação de engrenagens. Aliado a isso, o motor elétrico tem um menor peso e volume comparado a um motor de combustão interna com desempenho semelhante e, ainda, é utilizado como gerador durante as frenagens para devolver às baterias, parte da energia utilizada.

            Resumindo, se você optar por um veículo com motor de combustão interna para carga pesada, privilegie o torque. Se quiser priorizar a velocidade, opte por um de maior potência. No entanto, se optar por um veículo com torque e potência equilibrados, a sua escolha deve recair sobre um veículo com motor elétrico. Não é por acaso que locomotivas, submarinos e caminhões utilizados em mineradoras, embora utilizem um motor a diesel para recarregar um banco de baterias ou acionar um gerador de eletricidade, utilizam motores elétricos para se locomoverem.

Colaborou com essa matéria: Alberto Pinheiro Dantas

Graduado em Engenharia Mecânica e Automóveis pelo Instituto Militar de Engenharia (1990) com mestrado e Doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade de Brasília (2002, 2009).

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