O que é torque do motor, para que serve e como calcular?

Para saber a capacidade de um motor, uma das grandezas físicas levada em consideração é o torque. 

Esta medida de força precisa ser levada em conta quando adquirimos desde um motor de passo a um carro, por exemplo, pois irá interferir diretamente no desempenho do sistema.

Ao final dessa leitura você vai compreender o que é, para que serve e a importância do torque dos motores que são operados no processo produtivo de sua empresa.

Também saberá como calcular e aumentar a força de rotação de um motor elétrico, além de aprender um pouco sobre a diferença entre torque e potência.

O que é torque?

O torque é uma medida da capacidade de um motor de gerar força rotacional, ou seja, está diretamente relacionado à força. Essa grandeza é representada em quilograma-força-metro (kgf.m) ou Newton metro (Nm).

Em motores elétricos, o torque é imediato e constante, fornecendo potência instantânea desde o início da rotação, o que é ideal para aplicações que exigem respostas rápidas e precisas. 

Por outro lado, em motores de veículos (como os de combustão interna), o torque varia com a rotação do motor, geralmente atingindo seu pico em uma faixa de rotações específica, o que implica em um estilo de condução que maximiza o uso eficiente dessa força.

Compreender essas diferenças é crucial para escolher o tipo de motor que melhor atende às suas necessidades, seja para eficiência energética em motores elétricos ou para potência e aceleração em motores de veículos.

Qual a importância do torque?

As duas grandezas são diferentes, mas estão intimamente relacionadas. 

A maior diferença entre torque e potência é que o torque é uma força que move o eixo do motor, tirando-o da inércia, enquanto a potência desenvolve a velocidade do motor.

Em outras palavras, a potência se difere do torque porque não se preocupa com a força aplicada a um ponto, mas sim com a velocidade com que algo é transformado em energia ou se movimenta. Outras disparidades:

• O torque é uma grandeza vetorial; a potência é uma grandeza escalar;
• A unidade de medida do torque é Nm; a da potência é cv, hp ou kW;
• As equações de cálculo de ambos são diferentes;
• O torque pode ser medido utilizando um sensor de torque ou um medidor de torque; a potência pode ser medida usando um medidor de energia ou um multímetro;
• Torque é a tendência de uma força girar algo em uma direção específica; a potência define a taxa de trabalho realizado.

Qual é a diferença entre torque e potência?

Torque e potência são duas grandezas fundamentais no funcionamento dos motores, cada uma desempenhando um papel distinto, mas interligado, na determinação do desempenho de veículos. Vamos explorar suas diferenças, suas relações e como elas se aplicam a diferentes tipos de veículos.

Definição e Natureza

• Torque:

Definição: É a força que atua sobre o eixo de rotação do motor, fundamental para iniciar o movimento e superar a inércia.

Natureza: Grandeza vetorial, pois envolve direção e sentido.

Unidade de Medida: Medido em Newton metro (Nm).

Função: Fornece a força necessária para mover um veículo do repouso.

• Potência:

Definição: Reflete a velocidade com que o trabalho é realizado, combinando torque com a rotação do motor.

Natureza: Grandeza escalar, pois não envolve direção.

Unidade de Medida: Medido em cavalos-vapor (cv), horsepower (hp), ou quilowatts (kW).

Função: Determina a rapidez com que um veículo pode acelerar e manter velocidades elevadas.

• Relação entre Torque e Potência

A relação entre torque e potência é expressa pela fórmula:

Essa equação mostra que a potência é o produto do torque e da velocidade de rotação (RPM), indicando que um aumento em qualquer um deles resultará em maior potência.

Caso queira se aprofundar leia mais em: Torque e potência: diferenças, fórmulas e informações úteis!

Diferentes Tipos de Veículos e sua Relação com o Torque

Carros de passeio oferecem um equilíbrio entre torque e potência para garantir eficiência e conforto em trajetos urbanos e rodoviários, proporcionando arranques suaves e ultrapassagens seguras. 

Veículos esportivos são projetados para altas performances, com torque e potência elevados que suportam acelerações rápidas e altas velocidades, focando na resposta dinâmica do motor. 

Caminhões e veículos comerciais priorizam o alto torque, essencial para transportar cargas pesadas e operar em terrenos difíceis, garantindo tração sob carga. 

Veículos elétricos se destacam pelo torque instantâneo, permitindo acelerações suaves e eficientes, ideais para uso urbano. 

Compreender a relação entre torque e potência é crucial para escolher o veículo ideal, atendendo a necessidades específicas de eficiência, desempenho ou capacidade de carga, variando conforme o tipo de veículo e sua aplicação.

O que é torque do motor?

Torque é uma medida de força, também conhecida como momento de força, que gira um objeto em torno de um eixo ou ponto central (pivô ou ponto de rotação).

Este vetor é perpendicular ao plano composto por força e raio de rotação, podendo ser calculado por meio do produto vetorial entre força e distância.

Quando quisermos que um objeto gire em torno de algum ponto, é preciso aplicar torque sobre ele. Por exemplo, o motor servo é um equipamento que oferece torque alto e constante e, ainda, consegue atingir a faixa de giro entre 4.500 e 6.000 rpm ou mais, sem ocorrência da perda de torque.

Aproveite também para entender sobre o torque do motor de passo no vídeo abaixo:

Para que serve o torque do motor?

O torque do motor serve para girar objetos e ocorre quando é aplicada uma tensão na entrada de um motor elétrico, gerando a polarização dos campos eletromagnéticos.

A interação entre os campos magnéticos do estator e do rotor,  gera o torque, fazendo este eixo romper a inércia para movimentar-se.

Como o torque é igual a força multiplicada pela distância aplicada, quanto maior o torque aplicado, menor a velocidade, pois torque tem a ver com força e não com velocidade.

Cada motor tem um torque máximo e se for aplicado uma carga acima desse torque, o motor não conseguirá girar o eixo.

Como o torque é medido?

É medido com um dispositivo chamado dinamômetro, que avalia a força rotacional aplicada a um eixo. 

Durante o teste, o motor é acoplado ao dinamômetro, que aplica uma resistência controlada ao movimento do eixo. 

À medida que o motor gira, o dinamômetro mede a força necessária para resistir à rotação, permitindo calcular o torque gerado. 

O dinamômetro fornece dados precisos sobre o torque em várias rotações por minuto (RPM), permitindo uma análise detalhada do comportamento do motor sob diferentes cargas e velocidades.

Quais as vantagens dos motores de alto torque?

Motores de alto torque oferecem várias vantagens, especialmente em aplicações que exigem força e eficiência, é essencial para arrancadas rápidas e para superar resistências iniciais em terrenos desafiadores ou ao mover cargas pesadas. 

Esses motores operaram melhor em baixas rotações, economizando combustível e diminuindo desgaste dos componentes, prolongando a vida útil do motor e reduzindo custos de manutenção. 

Os motores elétricos de alto torque oferecem várias vantagens significativas, tornando-os ideais para aplicações industriais e de automação. Eles proporcionam elevada força rotacional, eficiência energética e controle preciso, sendo versáteis e adequados para diversos setores. 

Em ambientes industriais, a capacidade de manter um desempenho consistente sob carga pesada é crucial para garantir a continuidade e eficácia dos processos produtivos. 

Esses motores mantêm alto desempenho em baixas velocidades, são duráveis, confiáveis e requerem pouca manutenção. Além disso, são compactos, respondem rapidamente a mudanças de velocidade e direção, e integram-se facilmente com sistemas de controle avançados, como CLPs. O controlador lógico TS600 é um exemplo de dispositivo facilmente integrável para o controle de motores. Saiba mais! 

A Kalatec oferece soluções de motores de alto torque que atendem a essas necessidades, garantindo qualidade e desempenho superior.

Como aumentar o torque do motor?

Aumentamos o torque do motor com a diminuição proporcional da velocidade de rotação e isso é possível instalando redutores, através de sistema de engrenagens.

A relação entre os tamanhos das engrenagens e o número de dentes das mesmas permite a taxa de redução da velocidade e o aumento da força.

Se, por exemplo, você juntar ao motor uma engrenagem com 10 dentes e a esta engrenagem uma maior com 50 dentes, você consegue reduzir a velocidade numa taxa de redução de 1:5.

E é possível alcançar taxa ainda maior, instalando sucessivamente outras engrenagens. Esse é o conceito dos Motoredutores DC Bosch

Outra possibilidade de você conseguir aumentar o torque de um motor, diminuindo a velocidade, é utilizando o sistema de correia dentada com polias sincronizadoras.

Se ligarmos, com uma correia, por exemplo, um motor de 3000 rpm a uma polia movida com diâmetro 3 vezes maior, a engrenagem movida vai girar a 1000 rpm, porém com um torque 3 vezes maior que o torque inicial, sem a correia dentada.

Você também pode se interessar em ler o nosso guia sobre automação industrial.

O que são cilindradas e qual a relação com o torque?

Cilindradas referem-se ao volume total dos cilindros de um motor de combustão interna, medido em centímetros cúbicos (cc) ou litros, e indicam a capacidade do motor de aspirar e queimar a mistura de ar e combustível, influenciando diretamente a potência e o torque gerados. 

Motores com maior cilindrada tendem a produzir mais torque, pois conseguem queimar mais combustível por ciclo, gerando uma força rotacional maior. 

Isso significa que, ao aumentar as cilindradas, o motor pode oferecer desempenho superior em termos de força, especialmente em baixas rotações.

Como escolher o motor com o torque ideal?

Deve-se levar em consideração a carga máxima, velocidade e aceleração, além do tipo de carga e a necessidade de torque adicional para superar inércias. 

Com essas informações, calcula-se o torque necessário e seleciona-se um motor com margem de segurança para evitar sobrecargas. 

Além das especificações técnicas, é importante considerar a eficiência energética e o ambiente de operação. 

Consultar catálogos de fabricantes e buscar a orientação de especialistas ajuda a garantir que o motor escolhido atenda aos requisitos de desempenho e confiabilidade.

Como fazer o cálculo de torque do motor?

Multiplica-se a força aplicada (F) pela distância do centro do eixo (d), também chamado de braço de alavanca. Quanto mais distante a força aplicada estiver do eixo, maior será o torque.

Nesse cálculo é importante observar o sinal da rotação produzida. Rotação no sentido anti-horário, o sinal é positivo; rotação no sentido horário, o sinal é negativo.

Além disso, o vetor torque é sempre perpendicular ao plano formado pelos vetores de distância do eixo (d) e força (F).

Por exemplo, imagine que você tenha um motor com capacidade de produzir uma força de 200N, aplicada a uma distância de 0,5m do eixo de rotação, no sentido anti-horário.

Substituindo os valores na fórmula (T = F x d), o torque produzido por essa força é igual a +100 N.m.

No vídeo abaixo você confere como definir o torque do motor de passo.

Para aprender a calcular, vamos tomar como exemplo um motor elétrico de indução, que consegue produzir uma força de 80N a uma distância de 0,25m do centro de seu eixo. Agora, é só aplicar esses valores na fórmula:

T = F x D

Onde: T = torque (N x m); F = força (N); e D = distância (m). Vai ficar assim:

T = 80 x 0,25

T = 2.000 N.m

Feita a multiplicação, encontramos o torque de 2.000 N.m.

O que é o torque máximo?

Sempre que está funcionando, o motor produz torque, em um valor que varia de acordo com as rotações.

O torque máximo é sempre obtido em rotações mais baixas, enquanto o ápice da potência só é alcançado nos giros mais altos.

O torque máximo de um carro geralmente se dá em um ponto específico, que pode ser entre 2.800 e 4.000 rpm.

Porém, já existem veículos com propulsores turbo que são capazes de entregar o torque de maneira mais constante em uma faixa de giros maior.

Como comparar torque?

Motores de carros com picos de torque com baixas rotações (entre 1.500 e 2.500 rpm) são mais indicados para tráfego em cidades, pois responderão melhor sob baixas velocidades.

Quanto maior for o torque, melhor será a resposta do veículo às acelerações.

Como fazer a manutenção do torque de motor?

A lubrificação adequada das partes móveis é crucial para reduzir o atrito e preservar o torque, bem como ajustar a tensão das correias e correntes evitando perda de eficiência. 

O monitoramento contínuo do motor com sistemas de controle permite detectar variações anormais e realizar intervenções rápidas. 

A calibração regular dos sensores de torque e a atualização dos softwares de controle são práticas essenciais para garantir que o motor opere eficientemente.

Entenda melhor a diferença entre o que é torque de motor e potência de motor

O torque é a grandeza física que associa a rotação de um corpo à ação de uma força externa (T = F x d). Esta grandeza física é responsável por tirar ou manter o motor na inércia.

Potência é a grandeza física que mede periodicamente a energia cedida por uma fonte.

É calculada a partir do produto entre o torque e a rotação do motor (P = T x N x 2 x ? / 60), sendo P = Potência (W); T = Torque (N.m); N = Rotação do motor (rpm); ? = 3,14159

Quando se fala de torque de um motor, é importante observar que o motor elétrico, além de torque, também gera trabalho.

Apesar das unidades de medidas e fórmulas serem as mesmas, torque e trabalho são grandezas diferentes!

Segundo a Revista Quatro Rodas, “dois carros com a mesma potência podem ter torques diferentes, porque são forças diferentes, mas interdependentes”.

A principal diferença é que o torque no motor existe mesmo se o motor não estiver em movimento.

A diferença entre torque e potência é: o torque é o responsável pela força que movimenta o eixo do motor para romper a inércia, enquanto a potência é a responsável por desenvolver a velocidade do motor.

Na indústria automobilística, o torque tem um valor diferente de potência e pode variar de acordo com os tipos de motor usados. Leia também sobre indústria 4.0.

Torque do motor e sua aplicação na indústria

Na indústria, o torque é aplicado em equipamentos como guindastes, transportadores e prensas, onde a força rotacional é necessária para tarefas pesadas. 

Motores de alto torque são preferidos para iniciar movimentos em sistemas de transporte pesado ou maquinário de construção. 

O controle preciso do torque é vital em processos que requerem ajustes finos, como na fabricação de componentes eletrônicos.

Conclusão

Compreender o torque do motor é crucial para projetar soluções eficazes em motores elétricos, garantindo sua aplicação adequada nos processos produtivos. 

As medições mecânicas desempenham um papel importante na caracterização dos motores, construção de modelos e compreensão dos limites do sistema. 

A Kalatec espera ter esclarecido essas funções, incentivando você a explorar mais sobre máquinas especiais na indústria.

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