James Watt e o cenário da Revolução Industrial
Para entender por que cavalos viraram referência de potência, é preciso voltar ao século XVIII, no começo da Revolução Industrial.
É nesse contexto que aparece James Watt, inventor, químico e engenheiro escocês. Entre as várias realizações atribuídas a Watt, a mais famosa - e provavelmente a mais importante - foi a grande evolução que ele promoveu na máquina a vapor de Thomas Newcomen, lançada em 1712 e que, por décadas, permaneceu praticamente sem mudanças.
Depois de consertar uma dessas máquinas, estudar seu funcionamento e fazer muitos testes, na década de 1760, James Watt encontrou soluções que aumentaram de forma expressiva o rendimento das máquinas a vapor.
O ganho em eficiência foi brutal - consumos reduzidos em 75% -, assim como em potência e a relação custo-benefício passou a ser muito superior.
Mesmo assim, só em 1781 Watt chegou a uma máquina a vapor realmente útil, com o nível de precisão de construção necessário para ser vendida. E foi justamente aí que surgiu o desafio: como divulgar e provar, de forma clara, os ganhos em relação à máquina de Newcomen?
O desafio de explicar ganhos de potência
Num primeiro momento, Watt criou um modelo de royalties no qual seus clientes pagariam 1/3 das economias obtidas ao usar a máquina dele em vez de outras alternativas.
Mas havia um obstáculo óbvio: como convencer novos clientes das vantagens se muitos nunca tinham tido contato com aquela tecnologia?
Naquele período, não existia uma unidade padronizada que permitisse medir e comparar, de maneira simples, os ganhos de uma tecnologia frente a outra. Era necessário criar uma referência…
Inventando o cavalo-vapor
Uma vez inventor, sempre inventor. Para resolver o problema, Watt decidiu estabelecer uma nova unidade de medida que facilitasse a comparação entre sua máquina e a “máquina” mais comum da época para todo tipo de trabalho: o cavalo.
Com isso, explicar desempenho e produtividade ficava bem mais direto. Em teoria, um motor com 1 cv de potência representaria a mesma produtividade de um cavalo.
E assim nascia a unidade de medida horsepower (cavalo potência, ou hp), que se tornaria no nosso cavalo-vapor (cv).
O que permanece incerto, porém, são os testes práticos que James Watt teria realizado para estabelecer a equivalência da potência de um cavalo. Não se sabe com exatidão como ele chegou aos valores finais, e existem várias versões sobre essas experiências.
Apesar disso, não há dúvida sobre o tipo de animal usado como referência: o cavalo de tração ou de tiro. Trata-se de uma raça forte, geralmente empregada em tarefas pesadas como trabalho em minas ou na lavoura - justamente situações em que a máquina a vapor poderia substituir a força animal.
Como se calcula?
Ao final, ficou definido que um cavalo-vapor equivaleria a 33 000 libras-pés por minuto, já que potência corresponde ao trabalho executado ao longo de uma unidade de tempo.
Com a adoção do sistema métrico (o que nós adotamos), esses valores foram convertidos para 75 kgf·m/s (quilograma-força por metro por segundo). Na imagem abaixo, é possível ver o cálculo e a experiência descrita para chegar a esse resultado:
Independentemente do caminho matemático usado para fixar esse valor, o cavalo-vapor acabou se tornando a principal unidade para indicar potência de motores e, até hoje, segue como a mais popular.
E é também devido a essas diferentes formas de cálculos que existem as discrepâncias entre cv, hp ou bhp.
De forma irônica, as contribuições de James Watt para a evolução das máquinas a vapor levaram o sobrenome dele, Watt, a ser adotado como unidade padrão de potência no SI (Sistema Internacional de Unidades) em 1972. Ainda assim, muita gente continua preferindo saber a força do motor em cavalos, e não em watts (W) - ou, mais frequentemente, em quilowatts (kW).
Para completar: um cavalo-vapor corresponde a 735,5 W ou 0,7355 kW e um horsepower corresponde a 745,6 W.
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