pistonudos.com

O que é um cavalo de potência?

Na verdade, embora seja algo que todos nós, ou quase todos, estudamos nas aulas de física do ensino médio, poucos se lembram logo após o exame o que a unidade de potência representa. Portanto, como uma breve pausa, e por ocasião de um reencontro com conceitos básicos de mecânica que teremos nas próximas semanas sob a forma de vários relatórios, vamos dizer-lhe o que é e de onde vem a potência.

Vamos primeiro falar sobre alguma história, com uma rápida revisão à cunhagem do termo "cavalo-vapor".


Se eu citar James Watt, você rapidamente associará em sua cabeça o engenheiro escocês ao motor a vapor, como seu inventor original. Mas a realidade histórica é bem diferente.

No primeiro século da nossa era, Heron de Alexandria descreveu em alguns documentos o que é considerado a primeira máquina movida pelo vapor. Chamava-se Eolipila, e consistia numa pequena bola movida por reacção de dois jactos de vapor que saíam de duas condutas ligadas a ela.

O dispositivo era uma bela peça de engenharia, mas não tinha aplicação prática. Encontrar aplicações práticas para modelos a vapor levaria séculos. Durante os séculos XV, XVI e XVII haveria inúmeras tentativas de aplicar com sucesso o design de diferentes tipos de motores a vapor a processos mecânicos, mas com poucos resultados.

Não seria até 1698 quando Thomas Savery desenvolveria a primeira grande aplicação prática de uma máquina a vapor de seu próprio design. O objectivo desta máquina era sugar água nas minas, para permitir aos mineiros trabalhar confortavelmente, na medida do possível, nos túneis. Na verdade, Savery baptizaria a sua máquina de "amigo dos mineiros".


Motor a vapor Savery

Mas a máquina do Savery tinha muitas limitações de design. Seria outro Thomas, Newcomen, que a aperfeiçoaria ainda mais, concebendo uma máquina que criasse movimento linear em uma haste a partir do vácuo criado em um pistão. O motor da Newcomen foi o primeiro grande motor a vapor instalado em vários locais industriais.

E é aí que entra o James Watt. Watt, como tantos outros inventores geniais, o que ele fez foi pegar o conhecimento existente em muitas frentes tecnológicas, absorvendo o "estado da arte" e alinhando-o com sua visão para aperfeiçoar tudo o que existia e criar seus próprios motores a vapor.

Watt não só melhoraria o design do motor Newcomen, criando o motor Wat (que gerenciava melhor o calor gerado na câmara de combustão, arrefecendo e condensando o vapor para uma melhor eficiência energética), mas também patenteou as suas invenções a grande velocidade, patentes que atingiriam 1.800.Isto tornaria Watt famoso, mas ao mesmo tempo é criticado historicamente, porque devido às suas patentes, considera-se que houve um abrandamento no livre desenvolvimento da tecnologia, o que fez com que a revolução industrial, na qual a máquina a vapor assumiria um papel fundamental, fosse adiada por alguns anos.

James Watt, desenho de Heny Howard, via Wikipedia CC 2.0

Críticas à parte, vamos voltar ao assunto em questão, o cavalo a vapor. James Watt precisava de medir e conhecer o desempenho de diferentes motores a vapor. Ele precisava dele para afinar mais eficazmente as melhorias que estava a desenvolver para as suas máquinas, e também precisava dele para demonstrar aos seus clientes que as suas invenções eram melhores do que as de outros.


Então Watt teve a idéia de comparar a potência do motor a vapor com a potência oferecida por um cavalo, criando a expressão "potência em cavalos" em 1782.

Motor a vapor Watt's Steam

Mas o que é o poder? Por poder entendemos a quantidade de trabalho realizado em uma determinada unidade de tempo. De certa forma, se você é capaz de cortar cem cenouras em cubos em uma hora, e sua mãe corta duzentos, sua mãe é "duas vezes mais poderosa", se tivéssemos uma medida para isso...

Mas, no mundo prático real, definimos o trabalho como "força aplicada à distância". Vá lá, empurrar uma caixa de pêssegos a um metro pode ser medido como "trabalho". Se arrastar a caixa de pêssegos lhe custa uma força de 1 Newton, e você a move um metro, você está gerando 1 Joule de trabalho.

Para chegarmos à denominação clássica de poder do sistema internacional, temos de introduzir a variável tempo, como dissemos acima. Então, se você puxar essa caixa de pêssegos com 1 newton de força, você a move 1 metro e o faz em um segundo, você terá gerado uma potência média durante esse segundo de 1 watt.

Mas quando James Watt estava trabalhando com motores a vapor, ele não se importava com Newtons, Joules e outras unidades do sistema internacional. O Watt queria comparar poderes com coisas da vida quotidiana britânica.

Assim, a melhor comparação possível que Watt pôde pensar foi comparar o poder das suas máquinas e de outras pessoas com o poder desenvolvido por um cavalo.


James definiu (aqui simplificamos as unidades para que todos nos entendamos) que a potência de um cavalo lhe permitia subir num poço uma caixa de cerca de 75 quilos a uma velocidade de um metro por segundo (3,6 quilómetros por hora). Bem, na verdade as suas medidas foram feitas em "pés por segundo" para velocidade, e peso em libras. Na Europa continental usaríamos os números que vos dei, que dão uma potência um pouco menor, já que "o cavalo a vapor britânico" é 1.038 vezes mais potente que o europeu devido ao arredondamento nas conversões para o sistema métrico internacional de pesos e velocidades (não fazia sentido definir o cavalo a vapor europeu com um peso de 75 quilos com 300 gramas e a velocidade de 1,05 metros por segundo).

Isto deu origem a muitas piadas típicas britânicas, fazendo parecer que "o cavalo britânico, como tudo o que é britânico, é melhor do que o europeu, porque é mais poderoso".

Piadas à parte, esta é a história que Watt desenvolveu para definir o cavalo a vapor, que a partir daquele preciso momento, e em virtude do fato de que a máquina de Watt, coberta por suas patentes, tornou-se o padrão comparativo, todos os britânicos começaram a usar esta medida para comparar o poder das máquinas.

Com o passar do tempo e com a chegada dos comboios a vapor, continuaram a medir a potência dos seus motores nestes números, e com a chegada dos motores de combustão interna, para efeitos comparativos, esta unidade de medida continuou a ser utilizada.

E assim chegamos aos dias de hoje. Embora os franceses tenham tentado muito, o sistema internacional não conseguiu se impor na medição de potência, e com exceção da Austrália (onde se fala de kilowatts quando se fala da potência de seus motores), o resto do planeta ainda está ancorado a esta curiosa comparação da potência de nossos veículos com relação à capacidade de um cavalo britânico do século XVIII.

Curiosamente, com o advento dos motores elétricos, as coisas estão prestes a mudar. O mundo da eletricidade é muito mais influenciado pelo Sistema Métrico Internacional, onde é típico medir a potência em kW.

Na verdade, os comunicados de imprensa dos fabricantes estão começando a misturar, de forma alarmante e de uma forma que é difícil de entender, as potências nominais em cv para motores de combustão com potências nominais em kW para motores elétricos.

Os carros elétricos serão o substituto final para o antigo sistema de medição baseado em cavalos de potência? Talvez. Mas o que temos certeza é que isso nunca teria ocorrido a James Watt quando ele inventou sua unidade de poder, que seria tão amplamente usada e compreendida pelo público.

Artigo originalmente publicado em março de 2014, recuperado para Pistonudos
Adicione um comentário a partir de O que é um cavalo de potência?
Comentário enviado com sucesso! Vamos revisá-lo nas próximas horas.