A bola de vento

Em 1988, uma equipe da Universidade de Reading, na Inglaterra, criou uma réplica da “bola de vento”, segundo o projeto de Herão. Embora tenha alcançado 1.500 rpm, sua eficiência energética é muito baixa. Herão inventou uma máquina que, ao preço de uma moeda de cinco dracmas, dispensava água para a lavagem ritual dos devotos.

Uma das invenções mais extraordinárias de Herão foi o primeiro motor impulsionado por vapor. Chamado de “bola de vento”, compreendia uma esfera oca, a que estavam ligados dois tubos curvos. Quando o vapor era levado através de um tubo, saindo de um caldeirão de água fervendo, os jatos de vapor comprimido movimentavam a bola, fazendo-a rodar, como uma girândola. Embora ela fosse acionada pelo calor, o princípio de engenharia é o da propulsão a jato - dois mil anos antes de ser usado em aviões.

Mas esse artefato poderia ter uso prático? Seu ponto fraco era a junção entre a esfera giratória e o tubo de vapor, que tinha de ser ao mesmo tempo folgada para não impedir os movimentos da bola e justa o bastante para evitar que escapasse vapor demais. Engenheiros modernos remontaram um modelo operacional, constatando que o artefato era ineficiente.
A energia perdida através do escapamento de vapor e da fricção no ponto de junção significava que uma máquina em escala maior, construída de acordo com os padrões atuais, exigiria grande quantidade de energia para aquecer a água e mover a bola.

O Tratado de pneumática de Herão mostra que ele conhecia os pistons (êmbolos), usados como sifão e até em bombas simples. Uma de suas invenções usa um catavento para impulsionar uma bomba de pistom, que força o ar através dos tubos do órgão para tocá-los. É o primeiro uso documentado do vento para tocar uma engrenagem.

Parece que nunca ocorreu a Herão que seria possível produzir um motor melhor se o vapor fosse forçado num cilindro para impulsionar apenas esse pistom. Só no século XVIII é que o pistom foi utilizado para controlar a energia do vapor. De qualquer forma, as técnicas gregas de metalurgia eram incapazes de produzir pistons com a precisão necessária.

As portas automáticas do templo criadas por Herão não tinham qualquer propósito prático. Sua máquina acionada por moedas, projetada para oferecer água na lavagem ritual ao se entrar no templo, proporcionava mais diversão do que ajuda concreta. A moeda caía da fenda numa bandeja, equilibrada na extremidade de um eixo móvel. A outra extremidade do eixo era ligada a uma válvula, que se abria por um momento, quando a moeda batia na bandeja, proporcionando um esguicho de água para o rosto e mãos. Mas talvez os alexandrinos tenham se impressionado mais com o corno mágico de Herão, que se enchia com água e vinho, os dois saindo ao mesmo tempo de bicas diferentes.

A engenhosidade mecânica de Herão não deve ser menosprezada só porque não teve emprego útil. Para ele, o importante era a técnica, não sua aplicação. A invenção prevalecia sobre seu inventor.

Abre-te, Sésamo!

As portas do templo, que se fechavam e abriam por dilatação do ar, marcam o talento cenográfico de Herão.

1. Um fogo aceso no altar aquece o ar na cavidade abaixo dele.
   
   
   
2. O ar aquecido expande-se por um tubo e entra num globo, com água pela metade.
   
   
   
3. O ar quente, em expansão, força a água a subir por um tubo dobrado até um balde suspenso.
   
   
   
4. O balde cai conforme se enche de água, puxando as cordas enroladas em dois postes.
   
   
   
5. Esses postes são os eixos das portas do templo. As cordas se tensionam e as portas se abrem.
   
   
   
6. Um contrapeso puxa um segundo par de cordas. Quando o fogo do altar é extinto e o ar aquecido se contrai, a água volta e os postes giram para o ponto inicial, fechando as portas do templo.
   

Os primeiros motores a vapor do século XVIII aprimoraram a invenção de Herão com o uso de pistons. O motor de viga projetado por Thomas Newcomen proporcionava energia para bombas. Mais tarde, foi refinado por James Watt e George Stephenson. A água na caldeira é aquecida a alta temperatura, forçando o vapor por uma válvula para a câmara do pistom, que é erguido. A viga se eleva e seu peso empurra para baixo o outro lado, acionando a bomba. À medida que é forçado para cima, o pistom fecha a válvula e abre momentaneamente a torneira de água fria. A água fria é lançada no cilindro, que condensa o vapor, criando vácuo e puxando o pistom para baixo. Essa etapa abre a válvula do vapor, e o processo recomeça.

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