Desafio antigo 07

Baseado no desafio 4, estime quanta energia que se encontra no tanque chega na roda. Isto corresponde a que nível de eficiência energética?

Para facilitar sua vida, lembre-se que a gasolina que tem em torno de 32MJ/L.

Esta energia é injetada lentamente no motor onde é consumida (somente a perda da transformação de energia química em movimento linear já é de 85%). O motor transforma a energia química da gasolina em energia cinética (deslocando um pistão que está acoplado a um virabrequim transformando o movimento linear em rotatório).

Dentro do motor temos muitos atritos, assim a transformação do movimento linear do pistão em rotatório gera uma perda adicional de 10%.

A saída do eixo do motor está acoplada a um sistema de redução para aumento de torque do motor, este sistema também tem uns 25% de perdas.

Em seguida temos mais um sistemas de redução (troca de marchas com 15% de perda).

Finalmente temos o eixo da roda (5% de perda devido a atritos). Em cada sistema destes existem perdas.

Quanta energia química contida na gasolina realmente chega na roda?

Caso cada transmissão tenha 30% de perda, quanta energia chegaria na roda?

Em que componente do seu carrinho você focaria mais para eliminar perdas?

O que estas perdas significam na prática?

Abaixo alguns artigos que tratam do assunto de eficiência de um sistema e perdas em diferentes componentes.

Para sabermos como aperfeiçoar o uso da energia, devemos primeiramente saber o que é energia.

Em física, energia é o potencial de trabalho armazenado em um sistema ou a capacidade de um sistema em realizar trabalho. Para realizar trabalho, você precisa de energia, a energia é como se fosse a ficha que liga a máquina. Existem várias formas de energia, por exemplo:

• Energia potencial: m x g x ∆H;

• Energia cinética: ½ x m x v² ;

• Energia elétrica: V x I x t;

• Energia térmica (aquescimento de placas solares), energia química (armazenada em combustíveis), energia radiante (energia fotovoltaica), etc...

Ou simplesmente potência x tempo: E=Pxt

Portanto, para verificar quanta energia é utilizada para a realização de um trabalho é necessário verificar quanta potência é consumida durante o tempo de execução do trabalho.

Entretanto, boa parte do trabalho realizado é feito por máquinas que apresentam perdas internas durante o seu funcionamento, fazendo com que uma parcela da potência fornecida na entrada da máquina não seja convertida em trabalho na saída da máquina, mas seja consumida pela própria máquina (no nosso caso, o veículo elétrico).

A relação entre a potência fornecida na entrada de uma máquina e a potência de saída da máquina convertida em trabalho é conhecida como rendimento desta máquina. (Figura 1 abaixo).

Quanto maior for o rendimento de uma máquina, maior será a utilização por parte desta máquina da potência na sua entrada para a execução de um trabalho na sua saída.

O rendimento de uma máquina completa é obtido pelo produto dos rendimentos de todos os estágios que compõem o sistema: fiação, inversor, motore, redutores, transmissões externas (sistemas de polia/ correia, fusos, etc.), ou seja, todas as partes envolvidas no processo de acionamento. Observe a figura 2 abaixo.

Os esforços no sentido de aumentar o rendimento do motor elétrico em 1% ou 2% são inúteis quando em um sistema mal projetado, por exemplo, temos:

• Um motor de alto rendimento superdimensionado (devido à curva característica de rendimento do motor);

• Utilização de transmissões externas de baixo rendimento como fusos, polia/correia, entre outros;

• Acionamento de bombas/ventiladores em sistemas com variação de vazão por obstrução do fluxo (válvulas e palhetas ajustáveis).

Em muitos casos esses sistemas podem representar perdas de eficiência maiores que 50 %.

Como em nosso caso não podemos alterar o inversor, motor e bateria, temos que investigar as perdas nos componentes que temos controle e acesso, como a fiação, transmissão, eixos e rodas.