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Dinamômetro

Os dinamômetros em geral são conhecidos balança de peixeiro, elas constam em geral de uma caixa metálica que contém no seu interior uma mola presa. Na outra extremidade da mola existe um gancho que sai para parte exterior da caixa. É neste gancho que são colocados os pesos a serem medidos. Na parte superior da caixa existe um outro gancho ou aro que serve para segurarmos o dinamômetro. Para sabermos qual o valor do peso a ser medido existe um índice que também está preso a mola.

Ver figura abaixo.

Dinamômetro

Material

Uma mola de metal de 10 a 15 cm aproximadamente. Ou uma espiral de caderno.

Um suporte de madeira feito com 4 ripas na forma de um retângulo que caiba a mola.
Um saco plástico.

Um gancho de arame.

Cartão .

Procedimento

De inicio você vai construir um retângulo de madeira de tal forma que a mola caiba inteiramente nele.

Dinamômetro

Nesse retângulo faça um furo em uma de suas extremidades e passe um gancho de arame e prenda-o à mola. Na outra extremidade da mola é presa no retângulo de madeira ( na parte que não tem o furo ) . Nesta mesma parte, em sua parte externa vai ser colocado um gancho que vai suportar o conjunto todo. A idéia é que quando puxarmos o gancho inferior a mola se deformará. Para sabermos o quanto a mola se deformou necessitamos de um índice ( Um ponteiro ) . Isto pode ser conseguido colocando-se um pequeno losango de cartão no arame que contém o gancho. Dessa maneira se pendurarmos um peso qualquer no gancho inferior, o índice vai baixar mostrando a deformação da mola. Este é o princípio de funcionamento do dinamômetro. Resta agora calibrarmos a mola. Isto vai ser feito da mesma maneira que foi realizado no TXT MEC 0021. Se quisermos calibrar a mola em Newtons podemos colocar água de 20 em 20 cc e lembrar que cada vez que estivermos colocando 20 cc de água, estamos exercendo uma força de aproximadamente 0,2 Newtons. Assim colocaremos um valor 0 na posição na qual está o índice quando não tivermos nada pendurado no gancho móvel. Quando colocarmos 20 cc, o índice vai para uma posição e nela marcaremos 0,2 Newtons.

Dinamômetro

Fonte: www.usp.br

Dinamômetro


Dinamômetro é o equipamento capaz de medir a potência, trabalho executado na unidade de tempo, de um motor em suas diversas condições de funcionamento.

O dispositivo mais antigo, utilizado até os dias de hoje para medir a potência do motor, é constituído por um volante circundado por uma cinta conectada a um braço cuja extremidade se apóia sobre a plataforma de uma balança. O volante, acionado pelo motor, tem o seu movimento restringido pela pressão aplicada à cinta, que transmite o esforço ao braço apoiado sobre a balança. A partir das leituras da balança, calcula-se o esforço despendido pelo motor. Esse dispositivo é conhecido como FREIO DE PRONY.

O cálculo da potência do motor se faz considerando:

Dinamômetro

Rotação do motor = N (em rpm)
Comprimento do braço = R (em m ou ft)
Leitura da balança = P (em lb. ou Kg)

Com os elementos acima, sabendo-se que a periferia do volante percorre, no intervalo de uma rotação, a distância 2 p r contra a força de atrito f, aplicada pela cinta, então, em cada rotação, tem-se:

Trabalho = 2 p r f.

O conjugado resistente ao atrito é formado pelo produto da leitura P da balança pelo valor do comprimento do braço de alavanca R e será exatamente igual ao produto r vezes f, conjugado que tende a mover o braço.

Logo:

r f = P R e, em uma rotação,Trabalho = 2 p P R. Se o motor funcionar a N rpm, o Trabalho por minuto será dado por:t= 2 p P R N.

A expressão acima define a potência desenvolvida pelo motor, que pode ser expressa em HP (Horsepower) ou em CV (Cavalo-vapor), dependendo das unidades empregadas. Assim:

HP = (2 pP R N) / 33.000 == HP = (P R N) / 5252

Para P em libras, R em pés e N em rpm, ou:

CV = (2 p P R N) / 4.500 == CV = (P R N) / 716,2

Para P em Kg, R em metros e N em rpm.

As constantes 4.500 e 33.000 são resultantes das definições de CV e HP, que são, respectivamente, a potência necessária para elevar a altura de um metro, em um segundo, uma carga de 75 quilogramas, o que corresponde a 75 x 60 = 4500 para transformação em minuto e a potência necessária para elevar a altura de um pé, em um segundo, uma carga de 550 libras, donde 550 x 60 = 33000 para transformar em minuto.

É comum encontrarmos dinamômetros onde a leitura da balança é dada em Torque, já levando em conta o comprimento do braço.

Neste caso, resulta:

HP = (Torque(lb.ft) x N(rpm)) / 5252

Ou

CV = (Torque(Kgm) x N(rpm)) / 716,2

O Freio de Prony apresenta vários inconvenientes operacionais, destacando-se o fato de manter a carga constante independente da rotação empregada. Então, se a rotação cai, em virtude do motor não suportá-la, a rotação irá diminuir até a parada total do mesmo. Conseqüentemente, essas máquinas vem sendo substituídas por dinamômetros mais versáteis, com predominância dos DINAMÔMETROS HIDRÁULICOS, onde a carga aplicada varia em razão diretamente proporcional ao cubo da rpm. Se a rotação cair a carga imposta pelo dinamômetro diminuirá, dando tempo ao operador de reajustar a carga e corrigir a velocidade para o valor desejado. Nos dinamômetros hidráulicos o freio é exercido pela ação de um rotor que, pressionando água contra aletas fixas na carcaça, produz o mesmo efeito físico que no Freio de Prony. O braço e a balança, embora possam ser empregados neste tipo de equipamento, foram substituídos por uma Célula de Carga. As Células de Carga, por vezes, são constituídas de um cristal de quartzo, cujo efeito piezelétrico, resultante da compressão exercida pela extremidade do braço, é transformado em leitura para um instrumento. Em alguns casos, em vez de cristal de quartzo, utiliza-se uma câmara de pressão acoplada a um transdutor que executa a mesma função.

Apenas a título de informação, vale ressaltar que existem outros tipos de dinamômetros, tais como:

DINAMÔMETRO DE CORRENTES DE FOUCAULT

É constituído por um rotor acionado pela máquina em prova, girando imerso em um campo magnético. A intensidade do campo é controlada através de uma bobina alimentada por corrente contínua, podendo-se, assim, variar a carga aplicada. Um circuito de arrefecimento a água dissipa o calor gerado pelas correntes parasitas. Como nos demais dinamômetros, o esforço que tende transmitir movimento à carcaça é medido e conhecidos os valores de potência e torque. São utilizados, em geral, para ensaios de maior precisão.

DINAMÔMETRO ELÉTRICO

É um gerador elétrico, que acionado pela máquina em prova, produz energia elétrica, a qual será consumida por uma carga variável (cuba eletrolítica ou resistores). A medição exige correção dos instrumentos elétricos para compensar o rendimento do gerador. Tem a vantagem de poder ser utilizado como motor elétrico para medição de POTÊNCIA DE ATRITO da máquina em prova. Tem custo elevado e sua utilização só se justifica em casos especiais.

DINAMÔMETRO DE VENTILAÇÃO

Utilizado em provas longas, onde não se exija precisão nos resultados, como no amaciamento de motores e provas de durabilidade, é constituído por um ventilador acionado pela máquina em prova. Para se obter a variação da carga aplicada é necessário alterar o ângulo, o diâmetro ou o tamanho das pás. Embora seja um dinamômetro de baixo custo, tem pouca utilização.

DEFINIÇÕES

POTÊNCIA

É o trabalho realizado pelo motor, num intervalo de tempo.

POTÊNCIA OBSERVADA

É a potência medida nas condições do ensaio.

POTÊNCIA REDUZIDA

É a potência observada reduzida (corrigida) para as condições atmosféricas padrão.

POTÊNCIA BRUTA

É a potência obtida com o motor básico (apenas com os componentes essenciais ao seu funcionamento, sem ventilador, silencioso, filtro de ar, alternador ou dínamo sem carga).

POTÊNCIA LÍQUIDA

É a potência obtida com o motor completo.

POTÊNCIA EFETIVA

É a potência disponível no eixo para produção de trabalho, abreviadamente designada por BHP (Brake Horse-power).

POTÊNCIA INDICADA

É a potência dentro dos cilindros. Abreviadamente denominada de IHP (Indicated Horse-power), consiste na soma das potências efetiva e de atrito nas mesmas condições de ensaio. IHP = BHP + FHP

RENDIMENTO MECÂNICO

É a razão entre a potência medida no eixo e a potência total desenvolvida pelo motor, ou seja: h= (BHP / IHP). Como BHP = IHP - FHP, resulta que h= 1 - (FHP / IHP).

PRESSÃO MÉDIA EFETIVA (Pm)

É definida como sendo a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência no eixo.

PRESSÃO MÉDIA INDICADA (Pi)

É definida como a pressão hipotética que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência indicada. Como o rendimento mecânico (h)é igual a relação BHP / IHP, também h= (Pm / Pi) = relação entre as pressões média e efetiva.

CILINDRADA

É o volume do cilindro, igual ao produto da área da cabeça do pistão pelo curso, mais o volume da câmara de combustão, se houver. A soma dos volumes de todos os cilindros é denominada de CILINDRADA TOTAL ou DESLOCAMENTO.

TAXA DE COMPRESSÃO

Também denominada de razão ou relação de compressão, é a relação entre o volume total do cilindro, ao iniciar-se a compressão, (V1) e o volume no fim da compressão (V2), constitui uma relação significativa para os diversos ciclos dos motores de combustão interna. Pode ser expressa por
r = (V1/ V2).

Fonte: www.perfectum.eng.br

Dinamômetro

Um dinamómetro é um instrumento usado para a medição de forças mecânicas.

Existem diversos tipos de dinamómetros, dos quais se destacam pela sua importância e aplicação: dinamómetro de Bekk, dinamómetro de mola e o dinamómetro hidráulico.

O dinamómetro de Bekk consiste num aparelho utilizado para a determinação da resistência dinâmica do papel, isto é, a resistência que o papel opõe à rotura por efeito de pancadas ou golpes.

No dinamómetro de mola (também designado por balança de mola), uma forma simples de dinamómetro, uma força é medida pelo alongamento produzido numa mola elástica helicoidal. Esta mola encontra-se unida a um cursor que indica, sobre uma escala graduada, o alongamento provocado pela força, o qual é diretamente proporcional à força desde que a mola não se encontre demasiadamente esticada.

Este dispositivo é por vezes usado para medir o peso de um corpo.

No Sistema Internacional de Unidades (S.I.), este tipo dinamómetro encontra-se graduado em newtons (N).

Um dinamómetro parado, graduado em newtons, indica o valor de 9,8 N para peso de um corpo cuja massa é de 1 kg. De facto, pela lei da Atração Universal, verifica-se que um corpo com massa 1 kg pesa na Terra 9,8 N.

Num dinamómetro hidráulico, a força é transmitida a um êmbolo que desliza dentro de um cilindro cheio de óleo, comunicando-lhe uma pressão proporcional à força aplicada, sendo a leitura realizada num manómetro.

Fonte: www.infopedia.pt

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