Quando um fabricante divulga os números de potência e torque de um motor, o público em geral acredita que se trata de um número fixo, o qual não se sujeita a nenhum tipo de variação.

Por outro lado, pessoas mais interessadas por automóveis compreendem a influência de fatores importantes como o estado de conservação e manutenção do veículo, combustível utilizado e quilometragem nos dados de output do motor.

Entretanto, outras duas variáveis impostas pelo meio ambiente afetam significativamente o desempenho de todos os veículos automotores equipados com propulsores a gasolina, álcool ou diesel, mas que são desconhecidas da maioria das pessoas, incluindo muitos entusiastas.

Este artigo abordará a influência dessas duas importantes forças da natureza e a solução da engenharia para neutralizá-las.

Em matérias anteriores, o Educação Automotiva já abordou a influência do combustível, quilometragem e manutenção no desempenho de todos os veículos.

Desta vez, o tema é a influência da altitude e temperatura externa na entrega de torque e potência finais do motor. Sim, estas duas variáveis exercem grande influência na performance dos veículos e precisam ser conhecidas.

CONDIÇÕES NORMAIS DE TEMPERATURA E PRESSÃO (CNTP)

Os ensaios de aferição de torque e potência realizados pelos fabricantes em dinamômetro, assunto deste outro artigo, precisam ser efetuados às condições normais de temperatura e pressão (CNTP) para serem válidos para efeitos de homologação pelos órgãos competentes. De modo simplificado, elas são:

• Pressão: 1 atm (nível do mar)

• Temperatura: 22ºC

O laboratório de motores de cada montadora se situa em localidades diversas, naturalmente, em condições de clima e altitude muito variados. Assim, existe a necessidade de se garantir a uniformidade dos métodos de medição de torque e potência pela indústria como um todo.

Daí a importância dos ensaios de homologação oficiais nas CNTP e testes oficiais em laboratórios situados ao nível do mar e em temperatura e umidade controladas, a fim de assegurar a perfeita comparabilidade dos números.

E na vida real, o que acontece com os números de potência e torque dos veículos? No que a altitude e temperatura influenciam os dados?

ALTITUDE

Um dos maiores desafios dos times de futebol brasileiros que jogam a Copa Libertadores da América contra equipes de países como Bolívia e Chile, nos quais as altitudes elevadas acontecem com grande frequência, consiste em adaptar o desempenho físico dos atletas ao ar mais rarefeito.

Se as pessoas sofrem com o ar menos denso das altitudes mais elevadas, os automóveis também têm sua performance muito afetada, com perdas de potência de até 40%. Isso ocorre devido à menor disponibilidade de oxigênio para ser admitido pelo sistema de alimentação do veículo.

Modelos com potência e torque reduzidos sentem mais a redução no desempenho, como os com motores 1.0 e maior peso. Alguns motoristas sentem redução na performance de seus veículos ao viajar para cidades de montanha como Campos do Jordão (SP), a 1.628 metros de altitude em relação ao nível do mar, sem compreender o porquê.

UM MODELO EQUIPADO COM MOTOR 1.0 DE 75 CV TERÁ SUA POTÊNCIA REDUZIDA PARA CERCA DE 65 CV EM NÍVEIS DE 1.500 METROS ACIMA DO NÍVEL DO MAR, PODENDO DESPENCAR PARA MENOS DE 50 CV ACIMA DE 4.000 METROS DE ALTITUDE.

Países como a Holanda possuem parte de suas terras abaixo do nível do mar. Em tese, isso significa que é possível obter números de torque e potência um pouco superiores aos oficiais devido à “altitude negativa”, mas como a variação não se mostra grande o suficiente para afetar significativamente o rendimento dos motores, esta hipótese fica de lado.

TEMPERATURA

Aprendemos nas aulas de física do colégio que o aumento da temperatura reduz a densidade do ar que respiramos – o mesmo que entra pelo coletor de admissão dos motores de combustão interna, misturado com o spray de combustível pelo sistema de injeção eletrônica.

Como a proporção da mistura ar/combustível é regulada automaticamente pelo sistema de injeção eletrônica, uma redução na densidade do ar atmosférico causado pelo aumento da temperatura externa levará à redução de potência e torque máximos, dada a limitação de volume admitido por aspiração natural pelos motores convencionais.

Por outro lado, as temperaturas mais baixas tornam o ar atmosférico mais denso e favorecem o ganho de potência dos propulsores, podendo levar a uma condição favorável:

UM MOTOR FUNCIONANDO AO NÍVEL DO MAR, EM TEMPERATURAS ABAIXO DE 22ºC, PODE RENDER POTÊNCIA E TORQUE SUPERIORES AO DECLARADO PELO FABRICANTE.

Neste cenário ideal, uma unidade motriz com potência oficial de 150 cv pode atingir de 153 a 155 cv sem dificuldades, para temperaturas próximas a 10ºC. Em países com temperaturas abaixo de zero, pode-se obter ganhos mais expressivos.

DUAS SOLUÇÕES PARA PRESERVAR A PERFORMANCE EM QUALQUER CONDIÇÃO CLIMÁTICA

A redução de potência ocorre devido à redução na quantidade de mistura ar/combustível introduzida no motor em ambos os casos. Existem duas soluções possíveis para preservar a performance original dos propulsores: um sistema que corrija a quantidade de mistura para o níveis das CNTP ou uma unidade a qual não dependa de oxigênio para funcionar.

Os tópicos a seguir detalham duas soluções muito conhecidas de todos:

MOTOR TURBO

No Brasil, a maioria dos automóveis (ainda) é equipado com motores aspirados, especialmente os que trabalham no ciclo Otto, a gasolina ou etanol. Nos veículos movidos a diesel, a sobrealimentação já predomina.

A indução forçada da admissão dos motores sobrealimentados pode ser calibrada para corrigir a redução da densidade do ar causada pelo aumento da temperatura e da altitude, garantindo a manutenção do volume de mistura aferido nos testes oficiais por meio do aumento da pressão da turbina.

Assim, o sistema de injeção eletrônica reconhece as alterações climáticas e adapta a alimentação do propulsor de forma a preservar a potência original em todas as condições, neutralizando a influência delas no desempenho.

Em localidades de altitude elevada, os modelos com propulsores sobrealimentados conquistaram a quase totalidade do mercado, devido ao ótimo desempenho nestas condições em relação aos aspirados e a baixa penetração de híbridos e elétricos.

MOTOR ELÉTRICO

Por óbvio, uma unidade motriz que não depende de fluxo de oxigênio para funcionar não fica sujeita a variações de potência devido ao menor fluxo de ar e/ou temperatura externa. Isso posto, modelos equipados com motorização híbrida ou elétrica não ficam sujeitos a alterações no desempenho devido a essas variáveis.

Veículos equipados com uma combinação de motores a combustão e eletricidade ou puramente eletrificados se submetem a outras variáveis para manutenção de seus torque e potência e a altitude e temperatura externa exercem pouca influência em seu funcionamento.

Assim, automóveis e utilitários movidos a eletricidade se tornarão uma ótima solução para rodar em altitudes acima de 1.500 metros acima no nível do mar, dada a influência  reduzida desta condição em seu funcionamento.

A desvantagem destas unidades motrizes apresentam sensibilidade a temperaturas elevadas, carecendo de soluções de engenharia para melhorar seu rendimento em altas temperaturas. Apesar de sua boa performance abaixo de 25ºC, as versões a combustão interna oferecem melhor rendimento em regiões tropicais, especialmente os turbinados.

LABORATÓRIOS DE TESTES EM CONDIÇÕES EXTREMAS

A maioria dos fabricantes realiza exaustivos testes em condições extremas de temperatura e altitude antes de lançá-los, mantendo unidades de negócio em regiões como Teresina (PI), conhecida pelas altas temperaturas acima dos 40ºC e Campos do Jordão (SP), a fim de validar seu funcionamento em baixas temperaturas e altitudes elevadas.

Outros testes em baixíssimas temperaturas, abaixo dos 40ºC negativos, também são realizados. As chamadas câmaras frias – cointêineres frigoríficos no qual os veículos são colocados – simulam condições encontradas na Antártida e Sibéria, por exemplo, e se mostram essenciais para validar o bom funcionamento dos motores em qualquer condição climática.

Em outros países, ensaios em campo e laboratório em condições ainda mais severas são realizados.

QUAL O RESULTADO FINAL?

Após a descrição destas duas variáveis fornecidas pelo meio ambiente e as soluções de engenharia disponíveis, qual a potência real de seu automóvel com motor aspirado em  uma cidade de altitude de 800 metros acima no nível do mar, com temperaturas entre 10ºC e 35ºC?

Supondo a potência oficial declarada pela fábrica de 150 cv, os números reais oscilarão entre 135 a 145 cv para esta altitude, a depender das características mecânicas do conjunto motriz e temperatura ambiente.

Os valores de potência passam longe da estabilidade sugerida pela ficha técnica e pelos folhetos de propaganda fornecidos pelos fabricantes. De qualquer maneira, eles se mostram muito necessários para obter a referência sobre a capacidade de performance do modelo.

O consumidor, por sua vez, compreenderá esta variação ao compreender todos os fatores os quais interferem na performance dos motores e suas variantes.

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