Cálculo Rápido e Preciso de Potência de Freio (BHP) – Fórmula Simples e Guia Passo a Passo

Calculando Potência de Freio (BHP)

Calcular Potência de Freio (BHP) é fácil para quem conhece a Fórmula Exata do BHP.

Neste artigo, discutimos a equação de cálculo de potência de freio em detalhes para calcular BHP rapidamente.

Fórmulas para cálculo de Potência de Freio

1. BHP = (Torque × RPM) / 5252, onde torque em lb-pé e n = rotações por min.
2. BHP = BP / 33.000, onde BP (em watt) = Torque × 2π × RPM (RPM em min). Torque em lb-pé.
3. BHP = BP (em Watt) / 746, obtemos em HP, pois 1 HP = 746 watt.

Para calcular equação de BHP, mantenha unidades de todos parâmetros em mente.

Abaixo, fórmulas simples e derivações detalhadas.

Antes de saber como calcular BHP, devemos conhecer três termos: o que é potência, cavalo-vapor (HP) e potência de freio (BHP)?

O que é Potência?

Potência é taxa na qual trabalho é realizado ou energia transferida.

Simples: taxa de realização de trabalho = potência.

Derivações de outras grandezas:

• P = E/t
• P = F·v
• P = V·I
• P = F·s (movimento linear)
• P = τ·ω (movimento rotativo)

Para movimento rotativo, achamos potência para facilitar entendimento do BHP.

Potência = (Força × Distância) / Tempo

Potência = [Força × Distância (Por Revolução)] / Tempo (em min)

Distância por revolução = 2π × Raio

Distância por revolução por tempo = 2π × Raio × RPM

Sabemos que Torque = Força × Distância Perpendicular (Raio)

Logo, Força = Torque / Raio

Potência = [Força × Distância (Por Revolução)] / Tempo (em min)

Substituindo: Potência = {Torque/Raio} × {2π × Raio × RPM}

Finalmente, Potência (em Watt) = Torque × 2π × RPM. Ou,

Potência (em watt) = (Torque × 2π × RPS) / 60

O que é Cavalo-Vapor (Horsepower)?

Horsepower (hp) é unidade de medida da potência ou taxa de realização de trabalho, geralmente referente à saída de motores.

Existem vários padrões. Dois comuns: cavalo-vapor mecânico (imperial) ≈ 745,7 watts; cavalo-vapor métrico ≈ 735,5 watts.

James Watt, pioneiro da máquina a vapor, queria medir desempenho de seus motores contra cavalos que operavam antes.

Depois, unidade usada para medir saída de motores a pistão, turbinas, motores elétricos, etc.

Equação do Cavalo-Vapor

1 hp (mecânico) = 33.000 ft·lbf/min = 550 ft·lbf/s

1 HP = 550 × 0,3048 × 0,4535 = 76,04 kgf·m/s

1 HP = 76,04 × 9,80 = 746 Watts (1 ft = 0,3048 m; 1 lb = 0,4535 kg)

Ou: 1 HP = trabalho de um cavalo elevando 75 kg a 1 m de altura em 1 segundo.

1 HP (métrico) = 75 kgf·m/s

1 HP = 75 × 9,8066 m/s² · m/s = 735,498 Watt

Entendemos que cavalo-vapor é unidade de medida de potência.

HP definido como:

1 HP = 550 ft-lb por segundo

1 HP = 550 ft-lb/s × 60 = 33.000 ft-lb por minuto

Como converter potência em HP

Dividir potência por 33.000.

HP = Potência (em ft-lb por minuto) ÷ 33.000

Potência indicada (IP) é potência desenvolvida pelo motor ao queimar.

Se IP em ft-lb/min, dividir por 33.000 → IHP (Indicated Horse Power).

IHP = IP (ft-lb/min) / 33.000

Mas IP geralmente em watt.

Fórmula IP para 4 tempos: (PLAN × n) / 2

IHP = ((PLAN × n) / 2) ÷ 4500 (P = pressão média efetiva kg/cm², L = curso, A = área pistão cm², N = RPM virabrequim, n = nº cilindros)

Ou, se IP em watt: IHP = IP (watt) / 746

Similar para BHP:

Potência de Freio (lb-ft/min) = Torque × 2π × RPM lb-ft/min

Dividir por 33.000:

BHP = (Torque × 2π × RPM) / 33.000

BHP = (Torque × RPM) / 5252

Em ambas, unidade de torque = ft-lb.

Outras unidades de conversão de HP

Convenções: 1 HP equivale a:

• 745,5 watts
• 1,01389 ps
• 33.000 ft lbf/min
• 42,2 BTU/min

O que é Potência de Freio (Brake Horsepower)?

BHP é medida da potência do motor no volante ou virabrequim após perdas por trem de força e resistência da caixa de engrenagens.

Nota: Se sabemos potência no volante/virabrequim em ft-lb/min (chamada potência de freio / brake power), para obter BHP dividir por 33.000: BHP = BP (ft-lb/min) / 33.000.

Ou BHP = (Torque × RPM) / 5252, torque em ft-lb.

Ou simplesmente, BHP = BP (Watt) / 746

Como a potência de freio é medida?

BHP medido aplicando torque de resistência como freio no eixo. Por atrito, calor gerado removido por meio de refrigeração circulante (água).

Fórmula da Potência de Freio

1. BHP = (2πnFR) / 33.000, onde 2πnFR = Potência em lb-ft/min. (n = RPM, F = Força de resistência do freio, R = Raio onde força aplicada)
2. Potência de Freio para eixo em forma de torque: Potência = Torque × 2π × Revoluções/Minuto
   • A) BHP = (2πnT) / 33.000, 2πnT = Potência em lb-ft/min. n = RPM do motor, T = Torque no eixo.
   • B) BHP = (Torque × RPM) / 5252
3. BHP = BP em watt / 746

Como a potência de freio é calculada

Potência de Freio (Potência no eixo) = 2πnT watt

Sabemos 1 HP = 33.000 lb-ft/min.

Dividindo ambos os lados:

BHP = (Torque × n) / 5252

Observação: 33.000 lb-ft/min = lb-ft × 2π × rev/min. Dividindo por 2π (6,28315): 5.252 lb-ft/min = lb-ft × rev/min. Dividindo por 5252: 1 HP = Torque × RPM / 5252.

Nota: Devido a esta matemática, lb-ft de torque e HP sempre iguais a 5.252 RPM.

Finalmente:

1. BP = 2πnFR em Watt (2π=6,2831853; n=RPM; F=Força resistência; R=Raio)
2. BP = 2πnT em lb-ft/min (T=Torque no eixo)
3. BHP = Potência (lb-ft/min) / 33.000
4. BHP = (Torque × RPM) ÷ 5.252 (torque em ft-lbs)

Como surgiu esta fórmula: BHP = diferença entre potência indicada e perda por atrito. Potência real entregue.

Potência fornecida à hélice para operação útil = potência de freio (bhp).

Leia também: Explosão de Cárter

Diferença entre potência indicada e de freio = potência de atrito (friction horsepower), necessária para superar perdas mecânicas: ação de bombeamento dos pistões, atrito dos pistões e de todas partes móveis.

Unidades no cálculo de potência de freio

Medição de BHP envolve torque ou momento de torção. Torque = força × distância da força ao eixo.

BHP = (Torque × n) / 5252, torque em lb-ft, n = RPM.

Torque = Força × Deslocamento

Torque: medida de força/carga que causa rotação do eixo.

Como torque é expresso: libra-pé (lb-ft) ou libra-polegada (lb-in).

Nota: Torque não confundir com trabalho (inch-pounds in-lb ou foot-pounds ft-lb).

Como medir torque: dinamômetro, medidor de torque. Freio Prony é dispositivo simples para cálculo de torque.

Leia também: Diferença entre motor 2 tempos e 4 tempos

Relação do BHP com outros sistemas de unidades

A relação entre BHP, PS e kW é:

• 1 HP = 1,01 PS = 0,70 kW
• 1 kW = 1,34 HP = 1,4 PS
• 1 PS = 0,98 HP = 0,70 kW

Brake-Horse-Power (bhp), Pferdestärke (PS) — tradução alemã de cavalo-vapor. Sistema métrico usa kilowatt (kW); sistema imperial/britânico usa 'feet-pound-force-per-second' (fps).

Cálculo de Potência de Freio para Bomba de Deslocamento Positivo

BHP = Q × P / (1714 × n)

BHP = Potência de Freio em HP
Q = Vazão em galões por minuto (GPM)
P = Pressão em libras por polegada quadrada (PSI)
n = Eficiência como valor decimal*

Muitas bombas de deslocamento positivo assumem 90% eficiência (0,9). Para precisão, consulte folhas de teste do fabricante.

Potência de Freio [HP] = Vazão [GPM] × Pressão [PSI] / (1714 × Eficiência)

Para converter MGD para GPM:

Referências: Wikipedia – Horse power | Leia também: Bomba Centrífuga | Princípio Gerador Diesel | Motor CC | Top 50 Perguntas Entrevista Motor IC | Pistão e Funções