Torque - O que é isso?

Torque # Potência

Para se conceituar torque e potência é preciso entrar com a noção de trabalho realizado. Subir uma escada é um trabalho. Empurrar um carro é um trabalho. Levar o corpo de um lugar a outro (andar ou correr) é um trabalho. Com o motor é a mesma coisa. Ele faz um carro andar de uma cidade a outra ou faz o veículo ir do litoral à montanha. Isso é trabalho.

Não importa se o menor motor de 1,0 litro ou um gigantesco V10 de 8,3 litros do Dodge Viper, ambos farão exactamente o mesmo trabalho. Pode-se perfeitamente considerar torque como trabalho, pois há uma força envolvida que faz o motor produzir o trabalho que dele se espera.

Agora a potência: é a menor ou maior rapidez com esse trabalho é feito. Quem for capaz de correr mais rápido que outra pessoa tem mais potência, muscular no caso. Ou gastar menos tempo para subir a escada. O Dodge Viper certamente subirá a serra mais rapidamente que o carro de 1,0 litro.

Essas duas grandezas, torque e potência, são usadas para "medir" o motor. Ambas são obtidas por meio de um artifício, que é pôr o motor para funcionar fora do carro num dispositivo feito para esse fim (o dinamômetro), mantê-lo seguro por um freio enquanto funciona todo acelerado, sendo a outra parte do freio é ligada a uma balança -- isso mesmo, uma balança como a que se usa para pesar peixe, carne e outros alimentos.

Só que entre essa outra parte do freio e a balança há uma certa distância. Se não fosse assim, não haveria como fazer a parte do freio exercer força na balança. Com a leitura em quilos da balança, multiplica-se ela pelo comprimento do braço e temos aí o torque medido.

Por exemplo, o motor exercendo a força de 10 kg por meio de um braço de 1 metro significa que o torque é de 10 x 1 = 10 quilogramas x metro. Mas, como se trata de força e não de massa, é quilograma-força, daí a unidade que você lê no BCWS ser m.kgf.

A potência, como já referi, tem a ver com tempo. Ela também é medida no dinamômetro, palavra que veio do grego, dynos (força) e metron (medição). Uma vez no dinamômetro, observa-se a força exercida e em que rotação do motor (rotações por minuto) isso ocorre.

Digamos que o motor esteja funcionando a 5.000 rotações por minuto (rpm) e esteja "puxando'" 10 kg. A potência será de 5 x 10 = 50 cavalos-vapor (cv). Por que multiplicar por 5, e não por 5.000, é questão de simplificação de fórmulas. Inclusive, esse tal braço que vai do freio à balança sempre mede 0,7162 metro, o que explica tirar os três zeros da rotação. E hp é abreviação de horsepower, cavalo de força, unidade do sistema inglês de medidas.

Por definição, 1 cv é a potência necessária para levantar um peso de 75 kg a uma altura de 1 metro em 1 segundo. Portanto, 1 cv é igual a 75 kg.m por segundo (75 kg.m/s). O seu "torque" de 8 m.kgf daria para efetuar o trabalho de levantar 8 kg a uma altura de 1 metro. Se isso fosse feito em 1 segundo, sua potência seria de 8/75 = 0,106 cv. Se fosse em 0,1 s a potência teria de ser de 1,06 cv.

Quando se aperta um parafuso como o da roda, exerce-se um torque, que é a força aplicada na chave de roda, multiplicada pela distância entre o ponto onde se aplica a força e o parafuso. Dobrando essa distância e mantendo a força, o torque dobra. Ou então, para produzir o mesmo torque anterior, a força só precisa ser a metade.

Nas várias rotações em que esses eventos -- torque e potência -- ocorrem,  os seus valores variam. O torque sobe à medida em que rotação aumenta, atinge um máximo e depois cai. Esse máximo é justamente o torque máximo. A potência tem o mesmo comportamento, sobe com a rotação -- mas vai atingir seu máximo (potência máxima) em rotação acima da rotação de torque máximo. Também chega uma rotação em que ela começa a cair.

Esses pontos -- de torque e potência -- são plotados num sistema cartesiano (de dois eixos, o horizontal correspondente a rotação e o vertical a torque e a potência), e traçam-se as curvas de torque e de potência.

É importante perceber que o motor produz torque a partir da combustão da mistura ar-combustível, que gera uma grande pressão, resultando que os pistões se deslocam e movimentam as manivelas dispostas numa árvore, que por isso tem o nome de árvore de manivelas, também conhecido por virabrequim (do francês villebrequin). A peça que transmite o movimento dos pistões -- movimento rectilíneo -- às manivelas é a biela. Cada pistão tem a sua.

Como disse antes ao falar do aperto de roda, a distância da mão para o parafuso é crucial na questão de torque. Do mesmo jeito que o tamanho da manivela na árvore de manivelas. Quanto maior a manivela (o raio da manivela), maior o curso do pistão, temos que em princípio os motores de curso longo têm mais torque do que os de curso curto.

Por outro lado, quando o curso é muito grande, a velocidade média do pistão no cilindro torna-se elevada, impondo-lhe um esforço secero. Por isso, é muito importante encontrar o termo ideal, que atenda ao compromisso de torque e velocidade média do pistão, dentro de limites que assegurem a sua integridade.

Agora, o que tudo isso tem a ver com o carro que cada um conduz? Esqueçam o que se fala por aí, que "torque é para arrancada e potência é para velocidade". Isso não tem nada a ver. Há que ter em mente também que torque e potência são grandezas que actuam em conjunto durante todo o tempo em que se está usando o carro.

O que vale é o quanto de potência se dispõe em baixas rotações. É claro que, para apresentar essa característica, o torque do motor tem de ser necessariamente alto. Observem que é possível muita potência com pouco torque, mas nesse caso será preciso "arder" o motor o tempo quase todo, para que essa potência elevada apareça.

Importante também é avaliar a potência específica, aquela em relação ao tamanho, à cilindrada do motor. No estado actual da tecnologia, um motor de 65 cv por litro de cilindrada é o máximo para se ter uma razoável elasticidade, isto é, potência palpável em rotações baixas. Mas se um motor tem mais cilindrada, digamos 4,0 litros, mesmo que tenha potência elevada em alta rotação, em baixa ainda tem muita potência, podendo ser dirigido normalmente, sem "arder".

Enfim, o tema é longo e sobretudo interessante, mas espero ter-vos dado uma ideia geral do termo "torque"

Caro Jacob, isso está tão bem escrito que até dava para escrever um livro.


O BINÁRIO:
Em termos simples e práticos, o torque é a força que cada explosão exerce na cambota. Como não é uma força aplicada no eixo da cambota mas sim nos apoios das bielas, e estando a cambota fixa nos seus extremos permitindo apenas rotação, será precisamente esse efeito - a rotação - que a cambota terá sob acção da explosão no cilindro. Por essa mesma razão, dá-se a essa força o nome de "binário" (ou, se quisermos, em inglês, "torque"). O binário depende então exclusivamente do conjunto câmara-cilindro-biela-cambota. Quanto maior a cilindrada do cilindro, quanto maior a eficácia da combustão, quanto maior o braço da cambota, maior o binário exercido.


A POTÊNCIA:
A potência NÃO É MAIS QUE o resultado da multiplicação do binário pelo valor de rotações a que ocorre. Ou seja... a potência é um indicador do binário atingido por um motor e da forma como este binário se revela no espectro de rotações utilizadas. Por isso, para se retirar uma elevada potência de um motor, é necessário usar e abusar das rotações.



O GRÁFICO:
Numa aceleração, desde as mais baixas rotações, a potência sobe porque, além das rotações estarem a subir, o binário também se encontra na fase ascendente. Depois o binário começa a estabilizar perto do seu valor máximo e, como as rotações continuam a subir, a potência continua também a subir, agora mais vigorosamente (lembremo-nos que a potência é uma multiplicação entre o valor do binário e o das rotações, valores que nesta fase já são elevados). Seguidamente o binário estagna no valor mais elevado, altura em que, pelo que já disse atrás, a potência tem o maior aumento. Após o binário começar a cair com o aumento das rotações, a potência aproxima-se do seu valor máximo (porque o aumento de rotações ainda supera a perda em binário, matematicamente falando). De seguida, a potência atinge o máximo e, de seguida, começa a cair "a pique", visto que, apesar de estarmos no máximo das rotações, o valor de binário já é demasiado baixo.



Uma comparação prática:
Um veículo com um elevadíssimo binário é, por exemplo, um tractor. Tem uma elevada cilindrada e poucos cilindros. Logo, os cilindros são gigantes. Logo, o binário é enorme. Lembro que o binário é a força da explosão no cilindro. Uma explosão única e nada tem a ver, portanto, com as rotações.
Um veículo com uma elevadíssima potência é, por exemplo, um carro de Fórmula 1. Não tem muita cilindrada e tem muitos cilindros. Por isso, não tem muito binário. Mas tem do seu lado o facto de atingir elevadíssimas rotações. Por isso, apesar de contar com um fraco binário, atinge uma elevada potência.
A vantagem de uma elevada potência: capacidade de fornecer aceleração ao motor ao longo de um longo espectro de rotações. O carro de Fórmula 1. Acelera e continua a acelerar e continua a acelerar e continua... Sem dúvida, um carro de Fórmula 1 anda mais que um tractor.
A vantagem de um elevado binário: capacidade de manter a energia fornecida, a baixos regimes. O tractor. Pode estar atascado em lama que continua a responder. Se atássemos uma corda ente um tractor e um carro de Fórmula 1 e os puséssemos a puxar um para cada lado, o segundo poderia largar toda a sua potência que o binário do tractor arrastá-lo-ia na mesma.



Imaginemo-nos a pregar um prego na parede.
Temos duas formas: com marteladas fortes e espaçadas ou com marteladas fracas mas muito rápidas.
O primeiro caso compara-se a um motor com muito binário e pouca potência. Cada martelada é forte mas ocorre com poucas repetições. É bom para perfurar a parede, atravessar bocados mais duros.
O segundo é comparável a um motor de fraco binário mas alta potência. Desde que a parede não seja muito rija, o prego entrará rapidamente.
Como em tudo, o segredo está no equilíbrio: é necessário ter força no braço para furar onde é mais difícil mas também conseguir ser rápido a martelar para "despachar o assunto".

Um bom motor será equilibrado de forma a que consiga ter um bom arranque, mesmo em subidas e com um atrelado, mas depois também deverá ter a potência necessária para atingir velocidades mais elevadas.


Por Sr. Targa