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O Carneiro Hidráulico (ART2391)

Se bem que este dispositivo não opere com energia elétrica, na verdade ele tira a energia dele mesmo, seu princípio físico é extremamente interessante podendo até dar ideias para os leitores inventivos utilizarem o mesmo princípio em aplicações elétricas e térmicas. Diante da crise da água e da falta de energia que se avizinha, o artigo é extremamente oportuno.

Você acha que é possível bombear água para um reservatório elevado a partir de um córrego, usando a própria pressão da água que flui no córrego?

Se você acha que não, pois o princípio da conservação da energia dis que é impossível criar energia, então você não conhece o Carneiro Hidráulico.

Não, ele não viola o princípio da conservação da energia, pelo contrário, o aproveita de forma muito inteligente.

O princípio da conservação da energia nos diz que não podemos criar nem destruir a energia, apenas transformá-la.

Este princípio é bem conhecido de nossos leitores que trabalham com eletrônica, pois existe um componente que pode ser tomado como exemplo, e que usamos quase todos os dias: o transformador.

 

O transformador e o princípio da conservação da energia

Quando aplicamos uma tensão no enrolamento primário de um transformador, flui uma corrente. A tensão e a corrente determinam a potência, ou quantidade de energia por segundo, aplicado a esse componente.

Se obtemos no enrolamento secundário uma tensão maior, evidentemente a corrente máxima será menor, justamente porque o produto das duas, que determina a potência, deve ser mantido.

O mesmo é válido se a tensão do secundário for menor. Podemos obter uma corrente maior. (figura 1)

 

Figura 1 – O transformador
Figura 1 – O transformador

 

Isso nos mostra que podemos elevar a tensão com uma perda da corrente.

 

Na hidráulica

Podemos trabalhar com o mesmo princípio, agora usando líquidos, ou seja, a pressão hidráulica, que é justamente usado no Carneiro Hidráulico.

Se tivermos dois pistões interligados, mas com diâmetros diferentes, eles funcionam exatamente como um “transformador hidráulico”, conforme mostra a figura 2.

 

   Figura 2 – Pistões
Figura 2 – Pistões

 

A vantagem mecânica obtida nesta configuração pode ser calculada pelas seguintes fórmulas: (do livro Manualde Mecatrônica de Newton C. Braga)

 

Ganho de força

F1/F2 = S1/S2 (f3.7)

 

Onde:

F1 é a força aplicada ao pistão menor

F2 é a força aplicada ao pistão maior

S1 é a área do pistão menor

S2 é a área do pistão maior

 

 

Deslocamento

 

F1/F2 = d2/d1 (f3.8)

 

Onde:

F1 é a força aplicada ao pistão menor

F2 é a força aplicada ao pistão maior

d1 é o deslocamento do pistão menor

d2 é o deslocamento do pistão maior

 

Estas fórmulas nos mostram que se aplicarmos uma força (pressão) no cilindro maior, no cilindro menor teremos menor força, mas o deslocamento será maior.

 

O Carneiro Hidráulico

Estes princípios da física nos levam a um arranjo muito interessante e muito usado em sistemas de irrigação e mesmo de bombeamento de água, podendo ser adquirido pronto ou até mesmo fabricado com peças comuns como garrafas PET e canos de PVC, conforme muitos filmes que podem ser vistos no Youtube.

A ideia é simples: se tivermos um corego que apresente um desnível de 1 metro, e por onde fluem 100 litros de água por segundo, podemos usar a pressão dessa água neste desnível para bombear 1/10 da água (10 litros por segundo) a uma altura 10 vezes maior, ou seja, 10 metros.

Em outras palavras, podemos usar a própria pressão da água para bombear uma parte dela a uma altura maior.

Na prática o rendimento é menor, como nos transformadores elétricos, mas podemos bombear uma boa quantidade de água para um reservatório mais elevado, conforme mostra a figura 3.

 

  Figura 3 – O carneiro hidráulico   Refazer esta figura)
Figura 3 – O carneiro hidráulico Refazer esta figura)

 

O princípio do funcionamento está no que se denomina efeito do Ariete. O nome se deve a comparação com uma antiga arma medieval para arrombar fortalezas. Esta “arma” tinha uma cabeça em forma de carneiro, daí seu nome. (figura 4)

 

Figura 4 – O aríete medieval
Figura 4 – O aríete medieval

 

O fato é que “batendo” continuamente na porta do inimigo, a força se multiplicava e ela era arrombada.

No caso do aríete hidráulico, ele é formado por uma válvula que abre e fecha com a pressão que se acumula num reservatório e aumentando, consegue impulsionar a água (em quantidade menor) para um reservatório mais elevado.

Na figura 5 temos um tipo comercial que pode ser adquirido pela internet no site. http://www.cataventoskenya.com.br/carneirohidr.html

 

Figura 5 – Carneiro hidráulico comercial
Figura 5 – Carneiro hidráulico comercial

 

 

Sugestão

Um dos problemas que temos hoje em relação ao consumo de energia elétrica é o representado pelos aparelhos de ar condicionado.

De fato, assim como as geladeiras e freezers, o ar condicionado é um dos aparelhos que gasta mais energia em nossas casas, empresas e outros locais.

No entanto, o que o ar condicionado faz é mover calor, ou seja, transferir calor de um local para outro.

Isso significa que um sistema que aproveitasse o calor para movimentar o calor seguiria o mesmo princípio do carneiro hidráulico.

Assim, uma diferença de temperatura maior, por exemplo, de um painel solar poderia ser usada para transferir calor de um ambiente para outro baixando assim a temperatura do primeiro.

Resta que alguém inventivo descubra como fazer isso e terá criado realmente um sistema que pode ter um enorme valor comercial.

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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