Potência e torque de motores de Fórmula 1

27 de fevereiro, 2016 às 19:30 | Postado em Máquinas térmicas, Termologia, termodinâmica

Carros de fórmula 1 aceleram muito rápido e alcançam velocidades muito altas. Eles tem motores com muita potência mas pouco torque,no máximo 29,5 kgfm. Como isso é possível com pouco torque? E qual a razão de atingirem rotações tão altas? Em 2015 atingem até 15.000 rpm com os motores V6 1.6 turbo.

O torque máximo de motores depende, mantido todo o resto constante, do tamanho (cilindrada) dos motores pois quanto maior a quantidade de ar e combustível admitida, tanto maior será o torque. Motores com turbo compressores conseguem admitir mais ar e combustível do que motores simplesmente aspirados, elevando assim o torque máximo.

Motores com cilindrada de 1.6 L, simplesmente aspirados, desenvolvem torque máximo de cerca de 16 kgf.m como é possível verificar pesquisando sobre as especificações técnicas de variadas marcas desses motores na internet. Já motores de 1.6 L turbo apresentam cerca de 25 kgf.m conforme outra pesquisa revela.

Para que um automóvel desenvolva rápidos aumentos de velocidade (isto é, grandes acelerações) é necessário grandes torques nas rodas de tração. Entretanto o sistema de transmissão do motor para as rodas (caixa de câmbio e todos os outros componentes de transmissão) consegue alterar o torque mas não determina ganhos em potência.

A forma de se obter mais potência de um motor, estando o seu torque máximo limitado por sua cilindrada, é fazendo o motor girar em frequência maior pois a potência desenvolvida pelo motor é o produto do torque gerado pela frequência angular de rotação do motor. Desta forma quando o sistema de transmissão para as rodas reduz (aumenta) a frequência de rotação, aumenta (diminui) o torque nas rodas.

A potência de tração de automóveis cresce, grosso modo, com o cubo da velocidade que ele atinge. Portanto para trafegar com velocidade da ordem de algumas centenas de quilômetros por hora é necessária uma potência de tração de centenas de cavalos vapor. Vide especialmente as seções 5 e 6 do artigo disponível no ResearchGate.  Na seção 6 o caso extremo do Bugatti Veyron, que atinge velocidade de mais de 400 km/h, é discutido.

O motor 1.6 L do Mercedes-Benz A 200 Turbo desenvolve a potência de cerca de 140 cv quando gira a 4.000 rpm com o torque de 25 kgf.m. Ora, os motores de Fórmula 1, apesar de produzirem torques máximos de cerca de 30 kgf.m, conseguem gerar a fantástica potência de cerca de 800 cv operando a quase 20.000 rpm. Ou seja, as altas rotações de tais motores visam aumentar a potência, levando-a a valores muito maiores do que os motores de automóveis com apenas 1.6 L de cilindrada.

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