Potência

Porque se mede a potência em cavalos?

Temos usado a unidade de medida cavalo vapor ao longo de mais de 200 anos para medir a potência dos motores. Mas porquê cavalos?

Temos de recuar ao século XVIII, início da Revolução Industrial, para melhor contextualizar o uso do cavalo como unidade de potência.

É neste período que encontramos James Watt, famoso inventor, químico e engenheiro escocês. Entre os muitos feitos alcançados por Watt, talvez o mais conhecido e importante foi o de ter melhorado substancialmente a máquina a vapor de Thomas Newcomen, criada em 1712, que se manteve basicamente inalterada durante décadas.

Foi após a reparação de uma dessas máquinas, análise e muita experimentação, durante a década de 60 do séc. XVIII, que James Watt encontrou soluções que acabaram por aumentar e muito o rendimento da máquina a vapor. Verificou-se um ganho brutal de eficiência (consumos reduzidos em 75%), uma melhor relação custo-benefício e mais potência.

No entanto, só em 1781, é que Watt conseguiu ter uma máquina a vapor com o rigor de construção necessário para ser comercializada e útil. Foi nessa altura que levantaram-se as primeiras questões sobre como anunciar e promover os ganhos obtidos relativamente à máquina de Newcomen.

James Watt

Inicialmente, ele criou um sistema de royalties, onde os seus clientes pagariam-lhe 1/3 das poupanças conseguidas em usar a sua máquina relativamente a outras. Mas como fazer com que os novos clientes percebessem as vantagens da sua máquina quando nunca tinham tido contato com esta nova tecnologia?

Naquela época, não havia nenhuma unidade para medir os ganhos de uma tecnologia face à outra. Era preciso inventar uma solução…

Nasce o cavalo vapor

Uma vez inventor, sempre inventor. Watt decidiu criar uma nova unidade de medida que permitisse uma rápida comparação da sua máquina com a “máquina” mais usada na altura para todo o tipo de trabalhos: o cavalo. Tornava-se assim muito mais fácil de explicar e comparar a performance da sua máquina. Teoricamente, ter uma motorização com 1 cv de potência seria o equivalente a ter um cavalo em termos de produtividade.

Surgiu deste modo, a unidade de medida horsepower (hp), que se tornaria no nosso cavalo vapor (cv).

Quais as experiências efetuadas por Watt para determinar a quanto equivale a potência de um cavalo? Não se sabe. Há muitas versões sobre como Watt chegou aos números finais. No entanto, não existem dúvidas quanto à raça de cavalo que serviu de referência: foi um cavalo de tração ou de tiro, uma raça robusta tipicamente usada em trabalho de minas ou lavoura, precisamente os cenários onde a sua máquina podia ser usada.

Cavalo de tração
Cavalo de tração ou tiro

No final o que ficou determinado é que um cavalo vapor equivaleria a 33 000 libras-pés por minuto, já que a potência é o equivalente ao trabalho realizado sobre uma unidade de tempo. Com a criação do sistema métrico, que nós adotámos, esses valores foram convertidos para 75 kgf·m/s (quilograma força por metro por segundo). O cálculo e a experiência efetuada para chegar a este resultado está nesta imagem:

Cavalo Vapor no sistema métrico

Independentemente dos cálculos efetuados para determinar o seu valor, o cavalo vapor passou a ser a principal unidade para determinar a potência dos motores e ainda hoje é a mais usada. E é também devido a essas diferentes formas de cálculos que existem as discrepâncias entre cv, hp ou bhp.

Ironicamente, as contribuições de James Watt para o avanço das máquinas a vapor, levariam a que se adotasse o seu sobrenome, Watt, como medida de potência padrão ao abrigo do SI (Sistema Internacional de Unidades) em 1972. Mas ainda continuamos a querer saber a potência do motor em cavalos e não em watts, ou melhor, kW (quilowatt). Já agora… um cavalo vapor corresponde a 735,5 W ou 0,7355 kW e um horsepower corresponde a 745,6 W.

Pub