A origem do cavalo-vapor (cv) segundo James Watt

James Watt e o início da Revolução Industrial

Para entender por que cavalos viraram uma unidade de potência, é preciso voltar ao século XVIII, quando a Revolução Industrial começava a ganhar força.

Nesse cenário aparece James Watt, inventor, químico e engenheiro escocês. Entre seus muitos trabalhos, o mais famoso (e decisivo) foi ter aprimorado de forma significativa a máquina a vapor de Thomas Newcomen, criada em 1712 e que permaneceu praticamente sem mudanças por décadas.

Depois de consertar uma dessas máquinas, estudá-la e realizar muitos testes, na década de 60 do século XVIII, Watt chegou a soluções que elevaram bastante o rendimento do sistema 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.

Ainda assim, apenas em 1781 Watt conseguiu chegar a uma máquina a vapor realmente útil, com o nível de precisão de construção necessário para ser vendida. Foi aí que surgiram as primeiras dúvidas: como anunciar e divulgar, de forma clara, as vantagens dela em comparação com a máquina de Newcomen?

De início, Watt criou um modelo de royalties, em que os clientes lhe pagariam 1/3 das economias obtidas ao usar sua máquina em vez de outras.

Mas como convencer novos compradores, se muitos deles nunca tinham tido contato com aquela tecnologia?

Naquele tempo não existia uma unidade capaz de expressar, com facilidade, o ganho de uma tecnologia em relação a outra. Era necessário criar uma forma de medir e explicar isso…

Inventar o cavalo-vapor

Uma vez inventor, sempre inventor. Watt decidiu então estabelecer uma unidade de medida que permitisse comparar rapidamente sua máquina com a “máquina” mais comum na época para todo tipo de tarefa: o cavalo.

Desse jeito, ficava muito mais simples apresentar e confrontar o desempenho. Em teoria, uma motorização com 1 cv de potência seria equivalente à produtividade de um cavalo.

E assim nascia a unidade de medida horsepower (cavalo potência, ou hp), que se tornaria no nosso cavalo-vapor (cv).

Ainda hoje, não está claro quais experiências James Watt realizou para definir a equivalência da potência de um cavalo. Não se sabe ao certo como ele chegou aos números finais, e existem várias versões sobre esses testes.

O cavalo de tração como padrão

Apesar das incertezas sobre o método, não há dúvida quanto ao tipo de animal usado como referência: o cavalo de tração ou de tiro. Trata-se de uma raça forte, normalmente utilizada em minas ou na lavoura - exatamente os ambientes em que a máquina de Watt 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 realizado por unidade de tempo.

Com a adoção do sistema métrico (que nós usamos), esses valores foram convertidos para 75 kg_f·m/s (quilograma-força por metro por segundo). Na imagem abaixo vocês podem ver o cálculo e a experiência feita para chegar a esse resultado:

Independentemente do caminho de cálculo usado para chegar ao valor, o cavalo-vapor acabou se tornando a principal unidade para expressar a potência de motores e, até hoje, segue como a mais usada.

E é também devido a essas diferentes formas de cálculos que existem as discrepâncias entre cv, hp ou bhp.

CV, HP e BHP: diferenças e equivalências

De forma irônica, as contribuições de James Watt para o avanço das máquinas a vapor fariam com que seu sobrenome, Watt, fosse adotado como medida padrão de potência dentro do SI (Sistema Internacional de Unidades) em 1972. Ainda assim, continuamos querendo saber a potência do motor em cavalos, e não em watts (W) - ou melhor, em quilowatts (kW).

Já que estamos falando disso… um cavalo-vapor corresponde a 735,5 W ou 0,7355 kW e um horsepower corresponde a 745,6 W.