Cavalos de força

Horsepower (hp) é uma unidade de medida de potência, ou a taxa na qual o trabalho é feito, geralmente em referência à saída de motores ou motores. Existem muitos padrões e tipos diferentes de potência. Duas definições comuns usadas hoje em dia são a potência mecânica (ou potência imperial), que é cerca de 745,7 watts, e a potência métrica, que é aproximadamente 735,5 watts.

O termo foi adotado no final do século 18 pelo engenheiro escocês James Watt para comparar a potência dos motores a vapor com a potência dos cavalos de tração. Posteriormente, foi expandido para incluir a potência de saída de outros tipos de motores a pistão, bem como turbinas, motores elétricos e outras máquinas. A definição da unidade variou entre as regiões geográficas. A maioria dos países agora usa a unidade SI watt para medir a potência. Com a implementação da Diretiva da UE 80/181/EEC em 1º de janeiro de 2010, o uso de cavalos de potência na UE é permitido apenas como uma unidade suplementar.

História

Uma equipe de seis cavalos que cortam feno em Lancaster County, Pensilvânia

O desenvolvimento da máquina a vapor forneceu um motivo para comparar a produção de cavalos com a dos motores que poderiam substituí-los. Em 1702, Thomas Savery escreveu em The Miner's Friend:

Para que um motor que levantará tanto água como dois cavalos, trabalhando juntos em um momento em tal trabalho, pode fazer, e para o qual deve haver constantemente mantido dez ou doze cavalos para fazer o mesmo. Então eu digo, tal motor pode ser feito grande o suficiente para fazer o trabalho necessário em empregar oito, dez, quinze, ou vinte cavalos para ser constantemente mantido e mantido para fazer tal trabalho...

A ideia foi posteriormente usada por James Watt para ajudar a comercializar seu motor a vapor aprimorado. Ele já havia concordado em receber royalties de um terço da economia de carvão dos antigos motores a vapor de Newcomen. Este esquema de royalties não funcionava com clientes que não tinham motores a vapor existentes, mas usavam cavalos.

Watt determinou que um cavalo poderia girar uma roda de moinho 144 vezes em uma hora (ou 2,4 vezes por minuto). A roda tinha 12 pés (3,7 m) de raio; portanto, o cavalo percorreu 2,4 × 2π × 12 pés em um minuto. Watt julgou que o cavalo poderia puxar com uma força de 180 libras-força (800 N). Então:

P= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =W)= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =FD)= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =180Ib.× × 2.× × 2D D × × 12Não.1min= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =32,572Não.)) Ib.min.- Sim. Não. {Fd}{t}}={frac {180~{text{lbf}}times 2.4times 2,pi times 12~{text{ft}}{1~{text{min}}}}=32{}572~{frac {{text{ft}}cdot {text{lbf}}}{text{min}}}}}

Watt definiu e calculou a potência como 32.572 ft⋅lbf/min, que foi arredondada para 33.000 ft⋅lbf/min.

Engineering in History relata que John Smeaton estimou inicialmente que um cavalo poderia produzir 22.916 libras-pé (31.070 J) por minuto. John Desaguliers havia sugerido anteriormente 44.000 libras-pé (59.656 J) por minuto, e Tredgold sugeriu 27.500 libras-pé (37.285 J) por minuto. "Watt descobriu por experimento em 1782 que um 'cavalo de cervejaria' poderia produzir 32.400 libras-pé [43.929 J] por minuto." James Watt e Matthew Boulton padronizaram esse número em 33.000 libras-pé (44.742 J) por minuto no ano seguinte.

Uma lenda comum afirma que a unidade foi criada quando um dos primeiros clientes de Watt, um cervejeiro, exigiu especificamente um motor que combinasse com um cavalo e escolheu o cavalo mais forte que tinha e o conduziu até o limite. Watt aceitou o desafio e construiu uma máquina que era ainda mais forte do que o valor alcançado pelo cervejeiro, e a produção dessa máquina se tornou a potência.

Em 1993, R. D. Stevenson e R. J. Wassersug publicaram uma correspondência na Nature resumindo medições e cálculos das taxas de trabalho máximas e sustentadas de um cavalo. Citando medições feitas na Feira Estadual de Iowa de 1926, eles relataram que o pico de potência em alguns segundos foi medido em até 14,9 hp (11,1 kW) e também observaram que, para atividade sustentada, uma taxa de trabalho de cerca de 1 hp (0,75 kW) por cavalo é consistente com conselhos agrícolas dos séculos 19 e 20 e também consistente com uma taxa de trabalho de cerca de quatro vezes a taxa basal gasta por outros vertebrados para atividade sustentada.

Ao considerar equipamentos movidos a energia humana, um humano saudável pode produzir cerca de 1,2 hp (0,89 kW) brevemente (consulte as ordens de magnitude) e sustentar cerca de 0,1 hp (0,075 kW) indefinidamente; atletas treinados podem gerenciar até cerca de 2,5 hp (1,9 kW) brevemente e 0,35 hp (0,26 kW) por um período de várias horas. O velocista jamaicano Usain Bolt produziu um máximo de 3,5 hp (2,6 kW) 0,89 segundos em seu recorde mundial de 9,58 segundos de 100 metros (109,4 yd) em 2009.

Calculando poder

Quando o torque T está em libra-pé, a velocidade de rotação N está em rpm, a potência resultante em cavalos é

PNão.Hp]= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =TNão.Não.)) Ib.]× × NNão.RPM]52.{displaystyle P[{text{hp}}]={frac {T[{text{ft}}{cdot }{text{lbf}}]times N[{text{rpm}}]}{52}}}}

A constante 5252 é o valor arredondado de (33.000 ft⋅lbf/min)/(2π rad/rev).

Quando o torque T é em libras-polegadas,

PNão.Hp]= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =TNão.em)) Ib.]× × NNão.RPM]63,025.{displaystyle P[{text{hp}}]={frac {T[{text{in}}{cdot }{text{lbf}}]times N[{text{rpm}}]}{63{,}025}}}

A constante 63.025 é a aproximação de

33,000Não.)) Ib.min× × 12emNão.2D D Rad? ? 63,025em)) Ib.min.Não. 33{,}000~{frac {{text{ft}}{cdot }{text{lbf}}}{text{min}}}times {frac {12~{frac {text{in}}{text{ft}}}}}}}}{2pi ~{text{rad}}approx 63{,}025{frac {{text{in}}{cdot }{text{lbf}}}{text{min}}}}}}.}

Definições

As seguintes definições foram ou são amplamente utilizadas:

Em certas situações é necessário distinguir entre as várias definições de cavalos de força e, assim, um sufixo é adicionado: hp(I) para cavalos mecânicos (ou imperiais), hp(M) para cavalos métricos, hp(S) para caldeira (ou vapor) cavalos e hp(E) para cavalos elétricos.

Potência mecânica

Assumindo a terceira definição de gravidade padrão da CGPM (1901, CR 70), g_n = 9,80665 m/s ², é usado para definir a libra-força, bem como a força do quilograma, e a libra avoirdupois internacional (1959), um cavalo-vapor mecânico é:

1 hp	≡ 33,000 ft·lbf/min	por definição
	= 550 ft⋅lbf/s	desde então	1 min = 60 s
	= 550 × 0.3048 × 0.45359237 m⋅kgf/s	desde então	1 ft ≡ 0.3048 m e 1 lb ≡ 0.45359237 kg
	= 76.0402249 kgf⋅m/s
	= 76.0402249 × 9.80665 kg⋅m2/3	desde então	g = 9.80665 m/s2
	≈ 745.700 W	desde então	1 W ≡ 1 J/s = 1 N⋅m/s = 1 (kg⋅m/s2(m/s)

Ou dado que 1 hp = 550 ft⋅lbf/s, 1 ft = 0,3048 m, 1 lbf ≈ 4,448 N, 1 J = 1 N⋅m, 1 W = 1 J/s: 1 hp ≈ 746 W

Força métrica (PS, cv, hk, pk, ks, ch)

Um. potência de cavalo métrica é necessário levantar 75 kg por 1 metro em 1 segundo.

As várias unidades usadas para indicar esta definição (PS, KM, cv, hk, pk, ks e ch) são todos traduzidos para horse power em inglês. Os fabricantes britânicos geralmente misturam potência métrica e potência mecânica, dependendo da origem do motor em questão.

DIN 66036 define uma potência métrica como a potência para elevar uma massa de 75 kg contra a força gravitacional da Terra a uma distância de um metro em um segundo: 75 kg × 9,80665 m/s² × 1 m / 1 s = 75 kgf⋅m/s = 1 PS. Isso equivale a 735,49875 W, ou 98,6% de uma potência mecânica imperial. Em 1972, o PS foi substituído pelo quilowatt como unidade oficial de medição de potência nas diretivas da EEC.

Outros nomes para a potência métrica são o italiano cavallo vapore (cv), o holandês paardenkracht (pk), o cheval francês -vapeur (ch), o espanhol caballo de vapor e o português cavalo-vapor (cv), o лошадиная сила (л. с.), o sueco hästkraft (hk), o finlandês hevosvoima (hv), o estoniano hobujõud (hj), o norueguês e dinamarquês hestekraft (hk), o húngaro lóerő (LE), o tcheco koňská síla e eslovaco konská sila (k ou ks), o bósnio/croata/sérvio konjska snaga (KS), o búlgaro конска сила, o macedônio коњска сила (KC), o polonês końmechanizny (KM), esloveno konjska moč (KM), o ucraniano кінська сила (к. с.), o romeno cal-putere (CP) e o Alemão Pferdestärke (PS).

No século 19, os franceses tinham sua própria unidade, que usavam no lugar do CV ou cavalos de força. Com base em um padrão de 100 kgf⋅m/s, foi chamado de poncelet e foi abreviado como p.

Potência fiscal

A potência fiscal ou fiscal é uma classificação não linear de um veículo motorizado para fins fiscais. As classificações fiscais de potência eram originalmente mais ou menos diretamente relacionadas ao tamanho do motor; mas a partir de 2000, muitos países mudaram para sistemas baseados em emissões de CO₂, então não são diretamente comparáveis com as classificações mais antigas. O Citroën 2CV é nomeado por sua classificação de potência fiscal francesa, "deux chevaux" (2CV).

Potência elétrica

As placas de identificação dos motores elétricos mostram a potência de saída, não a potência de entrada (a potência fornecida no eixo, não a potência consumida para acionar o motor). Esta saída de energia é normalmente indicada em watts ou quilowatts. Nos Estados Unidos, a potência é expressa em cavalos de potência, que para esse fim é definido exatamente como 746 W.

Potência hidráulica

A potência hidráulica pode representar a potência disponível no maquinário hidráulico, a potência através do bico de fundo do poço de uma plataforma de perfuração ou pode ser usada para estimar a potência mecânica necessária para gerar uma vazão hidráulica conhecida.

Pode ser calculado como

potência hidráulica= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =pressão× × taxa de fluxo volumétrico1714,{displaystyle {text{hidráulico power}}={frac {{text{pressure}}times {text{volumetric flow rate}}}{1714}},}

onde a pressão é em psi e a vazão é em galões americanos por minuto.

As plataformas de perfuração são acionadas mecanicamente girando o tubo de perfuração de cima. A energia hidráulica ainda é necessária, já que 1.500 a 5.000 W são necessários para empurrar a lama através da broca para limpar o estéril. Energia hidráulica adicional também pode ser usada para acionar um motor de lama de fundo de poço para alimentar a perfuração direcional.

Ao usar unidades do SI, a equação se torna coerente e não há constante de divisão.

potência hidráulica= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =pressão× × taxa de fluxo volumétrico{displaystyle {text{hidráulico power}}={text{pressure}}times {text{volumetric flow rate}}}

onde a pressão está em pascais (Pa) e a vazão está em metros cúbicos por segundo (m³).

Potência da caldeira

A potência da caldeira é a capacidade de uma caldeira de fornecer vapor a uma máquina a vapor e não é a mesma unidade de potência que a definição de 550 ft lb/s. A potência de uma caldeira é igual à taxa de energia térmica necessária para evaporar 34,5 libras (15,6 kg) de água doce a 212 °F (100 °C) em uma hora. Nos primórdios do uso do vapor, a potência da caldeira era aproximadamente comparável à potência dos motores alimentados pela caldeira.

O termo "potência da caldeira" foi originalmente desenvolvido na Exposição do Centenário da Filadélfia em 1876, onde foram testados os melhores motores a vapor da época. O consumo médio de vapor desses motores (por cavalos de potência de saída) foi determinado como sendo a evaporação de 30 libras (14 kg) de água por hora, com base na água de alimentação a 100 °F (38 °C) e vapor saturado gerado a 70 psi (480 kPa). Esta definição original é equivalente a uma saída de calor da caldeira de 33.485 Btu/h (9,813 kW). Alguns anos depois, em 1884, a ASME redefiniu a potência da caldeira como a produção térmica igual à evaporação de 34,5 libras por hora de água "de e a" 212 °F (100 °C). Isso simplificou consideravelmente os testes de caldeiras e forneceu comparações mais precisas das caldeiras da época. Esta definição revisada é equivalente a uma saída de calor da caldeira de 33.469 Btu/h (9,809 kW). A prática industrial atual é definir "potência da caldeira" como uma saída térmica da caldeira igual a 33.475 Btu/h (9,811 kW), o que é muito próximo das definições originais e revisadas.

A potência da caldeira ainda é usada para medir a produção da caldeira na engenharia de caldeiras industriais nos EUA. A potência da caldeira é abreviada como BHP, não confundir com a potência do freio, abaixo, que também é abreviada como bhp, em letras minúsculas.

Potência da barra de tração

Potência na barra de tração (dbp) é a potência que uma locomotiva ferroviária tem disponível para rebocar um trem ou um trator agrícola para puxar um implemento. Este é um número medido e não calculado. Um vagão ferroviário especial chamado vagão dinamômetro acoplado atrás da locomotiva mantém um registro contínuo da tração exercida na barra de tração e da velocidade. A partir deles, a potência gerada pode ser calculada. Para determinar a potência máxima disponível, é necessária uma carga controlável; normalmente é uma segunda locomotiva com seus freios acionados, além de uma carga estática.

Se a força da barra de tração (F) for medida em libras-força (lbf) e velocidade (v) é medido em milhas por hora (mph), então a potência da barra de tração (P) em cavalos de potência (hp) é

PNão.Hp]= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =FNão.Ib.]× × vNão.Mph]375.{displaystyle P[{text{hp}}]={frac {F[{text{lbf}}]times v[{text{mph}}]}{375}}}}}}

Exemplo: Quanta potência é necessária para puxar uma carga de barra de tração de 2.025 libras-força a 5 milhas por hora?

PNão.Hp]= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =2025× × 5375= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =27.{displaystyle P[{text{hp}}]={frac {2025times 5}{375}}=27.}

A constante 375 é porque 1 hp = 375 lbf⋅mph. Se outras unidades forem usadas, a constante é diferente. Ao usar unidades SI coerentes (watts, newtons e metros por segundo), nenhuma constante é necessária e a fórmula se torna P = Fv .

Esta fórmula também pode ser usada para calcular a potência de um motor a jato, usando a velocidade do jato e o empuxo necessário para manter essa velocidade.

Exemplo: quanta potência é gerada com um impulso de 4.000 libras a 400 milhas por hora?

PNão.Hp]= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =4000× × 400375= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =4266.7.{displaystyle P[{text{hp}}]={frac {4000times 400}{375}}=4266.7.}

Potência RAC (potência tributável)

Esta medida foi instituída pelo Royal Automobile Club e foi usada para denotar a potência dos carros britânicos do início do século XX. Muitos carros tiraram seus nomes dessa figura (daí o Austin Seven e Riley Nine), enquanto outros tinham nomes como "40/50 hp", que indicavam a figura RAC seguida pela verdadeira potência medida.

A potência tributável não reflete a potência desenvolvida; em vez disso, é um valor calculado com base no diâmetro interno do motor, número de cilindros e uma presunção (agora arcaica) de eficiência do motor. Como novos motores foram projetados com eficiência cada vez maior, não era mais uma medida útil, mas foi mantida em uso pelos regulamentos do Reino Unido, que usavam a classificação para fins fiscais. O Reino Unido não foi o único país que usou a classificação RAC; muitos estados da Austrália usaram o RAC hp para determinar a tributação. A fórmula RAC às vezes também era aplicada em colônias britânicas, como o Quênia (África Oriental Britânica).

RAC h.p.= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =D× × D× × n2.5.{displaystyle {text{RAC h.p.}} = (Dtimes Dtimes n}{2.5}}}

onde

D é o diâmetro (ou furo) do cilindro em polegadas,

n é o número de cilindros.

Como a potência tributável era calculada com base no diâmetro e no número de cilindros, não no deslocamento real, ela deu origem a motores com "quadrado reduzido" dimensões (diâmetro menor que o curso), que tendiam a impor um limite artificialmente baixo na velocidade de rotação, prejudicando a potência potencial e a eficiência do motor.

A situação persistiu por várias gerações de motores britânicos de quatro e seis cilindros: por exemplo, o motor XK de 3,4 litros da Jaguar da década de 1950 tinha seis cilindros com diâmetro de 83 mm (3,27 pol.) curso de 106 mm (4,17 in), onde a maioria das montadoras americanas há muito mudou para motores V8 oversquare (diâmetro grande, curso curto). Veja, por exemplo, o primeiro motor Chrysler Hemi.

Medição

A potência de um motor pode ser medida ou estimada em vários pontos na transmissão da potência desde sua geração até sua aplicação. Vários nomes são usados para o poder desenvolvido em vários estágios desse processo, mas nenhum é um indicador claro do sistema de medição ou da definição usada.

Em geral:

potência nominal é derivado do tamanho do motor e da velocidade do pistão e é apenas preciso a uma pressão de vapor de 48 kPa (7 psi);

potência de cavalo indicada ou bruta é a capacidade teórica do motor [PLAN / 33000];

travão/potência de trilhos de rede (potência entregue diretamente e medida no virabrequim do motor) é igual

perdas de fricção mínimas de potência de cavalo indicadas dentro do motor (perda de vento de arrasto, haste e virabrequim, arrasto de filme de óleo, etc.);

potência do eixo (potência entregue e medida no eixo de saída da transmissão, quando presente no sistema) é igual

crankshaft cavalos menos perdas de fricção na transmissão (cargas, engrenagens, arrasto de óleo, enrolamento, etc);

eficaz, verdadeiro (thp) ou comumente referido como potência de roda (whp) é igual

potência do eixo menos perdas de atrito na articulação universal/s, diferencial, rolamentos de roda, pneu e cadeia, (se presente).

Todos os itens acima assumem que nenhum fator de inflação de energia foi aplicado a nenhuma das leituras.

Os projetistas de motores usam outras expressões além da potência para denotar alvos objetivos ou desempenho, como pressão efetiva média do freio (BMEP). Este é um coeficiente de potência de freio teórica e pressões de cilindro durante a combustão.

Potência nominal

A potência nominal (nhp) é uma regra prática do início do século XIX usada para estimar a potência dos motores a vapor. Ele assumiu uma pressão de vapor de 7 psi (48 kPa).

Potência nominal = 7 × área do pistão em polegadas quadradas × velocidade equivalente do pistão em pés por minuto/33.000.

Para navios a remo, a regra do Almirantado era que a velocidade do pistão em pés por minuto era de 129,7 × (curso)^1/3,38. Para vaporizadores de parafuso, foi usada a velocidade pretendida do pistão.

O curso (ou comprimento do curso) era a distância percorrida pelo pistão medida em pés.

Para que a potência nominal seja igual à potência real, seria necessário que a pressão média do vapor no cilindro durante o curso fosse de 7 psi (48 kPa) e que a velocidade do pistão fosse aquela gerada pela relação assumida para a pá navios.

A Marinha Francesa usou a mesma definição de potência nominal como a Marinha Real.

Potência indicada

A potência indicada (ihp) é a potência teórica de um motor alternativo se for completamente sem atrito na conversão da energia do gás em expansão (pressão do pistão × deslocamento) nos cilindros. É calculado a partir das pressões desenvolvidas nos cilindros, medidas por um dispositivo denominado indicador do motor – daí a potência indicada. À medida que o pistão avança ao longo de seu curso, a pressão contra o pistão geralmente diminui e o dispositivo indicador geralmente gera um gráfico de pressão versus curso dentro do cilindro de trabalho. A partir deste gráfico, a quantidade de trabalho realizado durante o curso do pistão pode ser calculada.

A potência indicada era uma medida melhor da potência do motor do que a potência nominal (nhp) porque levava em conta a pressão do vapor. Mas, ao contrário de medidas posteriores, como a potência do eixo (shp) e a potência do freio (bhp), ela não levava em consideração as perdas de potência devido às perdas de atrito interno do maquinário, como um pistão deslizando dentro do cilindro, além de fricção do rolamento, transmissão e engrenagem fricção da caixa, etc.

Potência de frenagem

A potência do freio (bhp) é a potência medida usando um dinamômetro do tipo freio (carga) em um local especificado, como virabrequim, eixo de saída da transmissão, eixo traseiro ou rodas traseiras.

Na Europa, a norma DIN 70020 testa o motor equipado com todos os acessórios e o sistema de escape utilizado no automóvel. O padrão americano mais antigo (SAE bruto de potência, conhecido como bhp) usava um motor sem alternador, bomba d'água e outros componentes auxiliares, como bomba de direção hidráulica, sistema de escapamento abafado etc. o mesmo motor. O padrão americano mais recente (conhecido como potência líquida SAE) testa um motor com todos os componentes auxiliares (consulte "Padrões de teste de potência do motor" abaixo).

Freio refere-se ao dispositivo usado para fornecer uma força/carga de frenagem igual para equilibrar/igualar a força de saída de um motor e mantê-lo na velocidade de rotação desejada. Durante o teste, o torque de saída e a velocidade de rotação são medidos para determinar a potência do freio. A potência foi originalmente medida e calculada pelo uso do "diagrama de indicadores" (uma invenção de James Watt do final do século 18), e mais tarde por meio de um freio Prony conectado ao eixo de saída do motor. Os dinamômetros modernos usam qualquer um dos vários métodos de frenagem para medir a potência do freio do motor, a saída real do próprio motor, antes das perdas no trem de força.

Potência do eixo

A potência do eixo (shp) é a potência fornecida a um eixo de hélice, um eixo de turbina ou a um eixo de saída de uma transmissão automotiva. A potência do eixo é uma classificação comum para motores turboeixo e turboélice, turbinas industriais e algumas aplicações marítimas.

A potência de eixo equivalente (eshp) às vezes é usada para classificar motores turboélice. Inclui a potência equivalente derivada do empuxo residual do jato da exaustão da turbina. Estima-se que 2,5 libras-força (11 N) de empuxo de jato residual sejam produzidos a partir de uma unidade de potência.

Padrões de teste de potência do motor

Existem vários padrões diferentes que determinam como a potência e o torque de um motor de automóvel são medidos e corrigidos. Os fatores de correção são usados para ajustar as medições de potência e torque às condições atmosféricas padrão, para fornecer uma comparação mais precisa entre os motores conforme eles são afetados pela pressão, umidade e temperatura do ar ambiente. Alguns padrões são descritos abaixo.

Sociedade de Engenheiros Automotivos/SAE Internacional

Os primeiros "SAE cavalos de potência" (ver potência RAC para a fórmula)

No início do século XX, os chamados "SAE cavalos de potência" às vezes era cotado para automóveis americanos. Isso é muito anterior aos padrões de medição de potência da Society of Automotive Engineers (SAE) e era outro nome para a figura de potência ALAM ou NACC padrão da indústria e o mesmo que a potência britânica RAC também usada para fins fiscais. A Alliance for Automotive Innovation é a atual sucessora da ALAM e NACC.

Potência bruta SAE

Antes do ano modelo de 1972, as montadoras americanas classificavam e anunciavam seus motores em potência de freio, bhp, que era uma versão da potência de freio chamada de potência bruta SAE porque era medida de acordo com a Society of Automotive Engenheiros (SAE) (J245 e J1995) que exigem um motor de teste de estoque sem acessórios (como dínamo/alternador, ventilador do radiador, bomba d'água) e, às vezes, equipados com cabeçotes de teste de tubo longo em vez dos coletores de escape OEM. Isso contrasta com a potência líquida SAE e com os padrões DIN 70020, que consideram os acessórios do motor (mas não as perdas de transmissão). Os padrões de correção atmosférica para pressão barométrica, umidade e temperatura para testes de potência bruta SAE foram relativamente idealistas.

Potência líquida SAE

Nos Estados Unidos, o termo bhp caiu em desuso em 1971–1972, quando as montadoras começaram a citar a potência em termos de potência líquida SAE de acordo com o padrão SAE J1349. Como o SAE bruto e outros protocolos de potência de freio, o SAE net hp é medido no virabrequim do motor e, portanto, não leva em consideração as perdas de transmissão. No entanto, semelhante ao padrão DIN 70020, o protocolo de teste de energia líquida SAE exige acessórios acionados por correia do tipo de produção padrão, filtro de ar, controles de emissão, sistema de exaustão e outros acessórios que consomem energia. Isso produz classificações mais alinhadas com a potência produzida pelo motor conforme ele é realmente configurado e vendido.

Energia certificada SAE

Em 2005, a SAE introduziu "SAE Certified Power" com SAE J2723. Para obter a certificação, o teste deve seguir o padrão SAE em questão, ocorrer em uma instalação certificada ISO 9000/9002 e ser testemunhado por um terceiro aprovado pela SAE.

Alguns fabricantes, como Honda e Toyota, mudaram para as novas classificações imediatamente. A classificação do Toyota Camry 3.0 L 1MZ-FE V6 caiu de 210 para 190 cv (160 para 140 kW). O Lexus ES 330 e o Camry SE V6 (3.3 L V6) da empresa foram anteriormente classificados em 225 hp (168 kW), mas o ES 330 caiu para 218 hp (163 kW), enquanto o Camry caiu para 210 hp (160 kW). O primeiro motor certificado pelo novo programa foi o 7.0 L LS7 usado no Chevrolet Corvette Z06 2006. A potência certificada aumentou ligeiramente de 500 para 505 hp (373 para 377 kW).

Enquanto a Toyota e a Honda estão testando novamente todas as suas linhas de veículos, outras montadoras geralmente estão testando novamente apenas aqueles com powertrains atualizados. Por exemplo, o Ford Five Hundred 2006 tem uma potência nominal de 203 cavalos (151 kW), a mesma do modelo de 2005. No entanto, a classificação de 2006 não reflete o novo procedimento de teste SAE, pois a Ford não incorrerá na despesa extra de testar novamente seus motores existentes. Com o tempo, espera-se que a maioria das montadoras cumpra as novas diretrizes.

A SAE reforçou suas regras de potência para eliminar a oportunidade de os fabricantes de motores manipularem fatores que afetam o desempenho, como a quantidade de óleo no cárter, a calibração do sistema de controle do motor e se um motor foi testado com combustível de alta octanagem. Em alguns casos, isso pode resultar em uma alteração nas classificações de potência.

Deutsches Institut für Normung 70020 (DIN 70020)

DIN 70020 é um padrão DIN alemão para medir a potência de veículos rodoviários. DIN hp é medido no eixo de saída do motor como uma forma de potência métrica em vez de potência mecânica. Semelhante à classificação de potência líquida SAE, e ao contrário da potência bruta SAE, o teste DIN mede o motor conforme instalado no veículo, com sistema de arrefecimento, sistema de carregamento e sistema de exaustão de estoque todos conectados. DIN hp é frequentemente abreviado como "PS", derivado da palavra alemã Pferdestärke (literalmente, "cavalo de força").

CUNA

Um padrão de teste da italiana CUNA (Commissione Tecnica per l'Unificazione nell'Automobile, Comissão Técnica para a Unificação do Automóvel), uma entidade federada da organização de padrões UNI, foi usado anteriormente em Itália. A CUNA prescreveu que o motor fosse testado com todos os acessórios necessários ao seu funcionamento instalados (como a bomba d'água), enquanto todos os outros - como alternador/dínamo, ventilador do radiador e coletor de escapamento - poderiam ser omitidos. Todas as calibrações e acessórios tinham que ser como nos motores de produção.

Comissão Econômica para a Europa R24

ECE R24 é um padrão da ONU para a aprovação de emissões de motores de ignição por compressão, instalação e medição da potência do motor. É semelhante ao padrão DIN 70020, mas com requisitos diferentes para conectar o ventilador de um motor durante o teste, fazendo com que ele absorva menos energia do motor.

Comissão Econômica para a Europa R85

ECE R85 é um padrão da ONU para a aprovação de motores de combustão interna no que diz respeito à medição da potência líquida.

80/1269/EEC

80/1269/EEC de 16 de dezembro de 1980 é um padrão da União Européia para a potência do motor de veículos rodoviários.

Organização Internacional de Padronização

A Organização Internacional de Padronização (ISO) publica vários padrões para medir a potência do motor.

• ISO 14396 especifica o requisito adicional e método para determinar a potência dos motores de combustão interna reciprocating quando apresentado para um teste de emissão de escape ISO 8178. Aplica-se a reciprocação de motores de combustão interna para uso terrestre, ferroviário e marítimo, excluindo motores de veículos a motor projetados principalmente para uso rodoviário.
• A ISO 1585 é um código de teste de potência líquido para veículos rodoviários.
• A ISO 2534 é um código de teste de potência bruta para veículos rodoviários.
• ISO 4164 é um código de teste de potência líquido do motor destinado a mopeds.
• ISO 4106 é um código de teste de potência líquido do motor destinado a motocicletas.
• ISO 9249 é um código de teste de potência líquido de motor destinado a máquinas móveis de terra.

Padrão Industrial Japonês D 1001

JIS D 1001 é um código japonês de teste de potência líquida e bruta do motor para automóveis ou caminhões com ignição por faísca, motor a diesel ou motor de injeção de combustível.