bússola magnética

Bússola Magnética: como funciona esse instrumento de navegação?

A observação de que o minério de ferro chamado magnetita se alinha aproximadamente na direção norte ocorreu pela primeira vez na China, no século I a.C. Até cerca de 1100 d.C. existe pouca evidência de que essa descoberta tenha resultado no desenvolvi­mento de uma bússola flutuante. Mas, por volta de 1250 d.C., a bússola já era usada pelos árabes, escandi­navos e outros europeus, além dos próprios chineses.

Por volta do século XIII “agulhas” de ferro magneti­zadas eram utilizadas como bússolas colocadas numa montagem flutuante ou sobre um pino e conjugadas com uma escala (a rosa-dos-ventos) que mostrava a di­reção dos ventos mediterrâneos predominantes, para indicar o norte quando o céu estava nublado. Mais tarde as escalas, ou “cartões”, foram marcadas com os quatro pontos cardeais (norte, sul, leste e oeste), subdi­vididos num total de 32 pontos. Posteriormente, criou-se uma escala em graus: 0° em N e S e 90° em E e O, perfazendo 360°. No século XV descobriu-se que havia uma pequena diferença na leitura da bússola en­tre o “norte verdadeiro” (a direção do polo norte) e o “norte magnético”. O ângulo dessa variação é conhe­cido como “declinação magnética” ou “variação”.

Melhorando a bússola magnética

Nesta bússola italiana, datada de 1570, o cartão translúcido está num eixo central, suspenso por um pivô. O recipiente fica montado num balanceiro.

A agulha de ferro originalmente usada em bússolas necessitava de constantes magnetizações. Em 1766, o Dr. G. Knight patenteou na Inglaterra uma bússola que foi considerada o projeto mais avançado de sua época. Ele usou um aço que retinha melhor a magnetização para a agulha, um mancal de pedra preciosa para o pino, de modo a diminuir a fricção e o desgaste, e sus­pendeu a bússola em pivôs dentro de um anel (o balan­ceiro) a fim de isolar o conjunto do movimento do na­vio. A montagem da bússola num recipiente cheio de líquido amortecia as vibrações mecânicas.

Durante o século XIX, à medida que os armadores navais começaram a usar mais ferro na construção, as embarcações se perdiam devido à interferência magné­tica da estrutura na agulha. A solução para esse pro­blema, proposta pelo Comitê de Bússolas do Almiran­tado Britânico, consistiu em instalar na bitácula (suporte da bússola) um sistema de compensação por conjuntos separados de ímãs e blocos de ferro doce.

Bússola de azimute com visores feita em Londres por volta de 1770. Teria sido usada mais para a determinação de rumos do que para navegação.

Uma bússola naval padrão tinha um “cartão” de 360°, com 15 a 22,5 cm de diâmetro, apoiado por um mancal de safira sintética num pino de osmirídio ou de carbu­reto de tungstênio num recipiente cheio de líquido, com um par de ímãs de barra ou um único ímã em anel, cu­jos polos estão colocados ao longo de um diâmetro. Uma marca de referência ou ponteiro projeta-se da parede in­terna do recipiente até quase tocar a beirada do cartão. Um flutuador permite que o sistema seja ajustado para apresentar um peso de aproximadamente 7 g, o que re­duz o desgaste e prolonga a vida do eixo pivô. O líquido é geralmente urna mistura de álcool e água ou óleo leve. Com exceção do ímã, todos os materiais do sistema de­vem ser não magnéticos.

O recipiente da bússola é suspenso por anéis de ba­lanceiro (suspensão cardan) da parte superior da bitá­cula, que, além da iluminação, tem os meios para com­pensar os campos magnéticos indesejados do navio. Existem também dispositivos para montagem, sobre o recipiente da bússola, de um prisma, de um círculo de azimute ou outro dispositivo para a tomada de rumos.

Os diferentes tipos de bússola magnética

Diagrama de uma bússola magnética marítima. O flutuador, suspenso num banho de álcool e água, sustenta o cartão graduado, no qual se encontra o eixo magnético.

A partir da Segunda Guerra Mundial, em embarca­ções militares, foi estabelecido um campo neutralizador em volta do casco, para evitar o disparo de minas mag­néticas, exigindo a instalação de um dispositivo elétrico de compensação no interior da bitácula.

As bússolas montadas em base fixa, como as utiliza­das em agrimensura, são muito simples embora de alta precisão. Um ímã suspenso num pivô com visor e gratí­cula pode ser incorporado a um teodolito (um tipo de telescópio usado em agrimensura) para medir os ângu­los horizontal e vertical, com leituras de até 0,01°. Exis­tem ainda bússolas do tipo “cartão” para topografia, em recipiente cheio de líquido, adaptadas para monta­gem em tripés. Outras, para uso pessoal em campo, consistem de um ímã suspenso num pivô, dentro de um recipiente transparente, com uma espécie de disposi­tivo amortecedor e uma escala, ou com um transferidor para estabelecer o rumo por meio de mapa.

A bússola do tipo prismático, de alta precisão, tem um prisma de aumento escamoteável e um visor com gratícula, o qual permite que a imagem refletida no car­tão seja superposta ao objeto distante de maneira a pos­sibilitar a observação de sua direção.

As bússolas de indicação remota transmitem eletrica­mente suas leituras para mostradores em locais distan­tes. Instalações de radar, dispositivos para rastrea­mento de mísseis e outros equipamentos semelhantes podem ter a bússola em local remoto, devido à interfe­rência eletromagnética sobre o ímã. Uma bússola de in­dicação remota pode ter o formato de um conjunto de magnetômetro que mede os componentes do campo magnético da Terra relativos ao eixo do veículo e, de­pois de processamento adequado, passa a informação eletricamente para indicadores situados em locais con­venientes. Nos aviões, o magnetômetro, ou “unidade detectora”, fica num lugar magneticamente “limpo”, como a ponta da asa ou o conjunto da empenagem.

O magnetômetro consiste basicamente de um núcleo magnetizado pelo campo da Terra, ao redor do qual é enrolada uma bobina para neutralizar esse mesmo campo. Algumas vezes, uma bússola magnética con­vencional é adaptada de modo que a orientação de seu sistema possa ser detectada através do uso de circuitos de pontes ligados a elétrodos, localizados no ponteiro e no cartão, ou células fotoelétricas que captam um feixe de luz através de um furo do cartão.

A bússola giromagnética é montada numa base está­vel, mantida na horizontal por um giroscópio acionado eletricamente quando o veículo muda de posição. Foi projetada para submarinos, aviões e pequenos barcos, nos quais a aceleração pode fazer com que a agulha da bússola seja afetada por um campo vertical. A bússola giromagnética não deve ser confundida com a giroscó­pica, pois esta não usa o magnetismo. Ela consiste de uma roda giratória articulada em todas as direções e operada por eletricidade. Na bússola giroscópica o eixo rotativo do giroscópio é isolado, para fornecer a referên­cia de rumo, e é ligado a um mecanismo repetidor (que serve para dar a indicação do rumo sem alterar a posi­ção do giroscópio).

autogiro

Autogiro: como funciona esse híbrido de avião e helicóptero?

O Autogiro é uma aeronave mais pesada que o ar, que tem assegurada sua sustentação através de um sistema de rotor montado na parte superior de sua estrutura, com pás que giram mais ou menos horizon­talmente. Ele utiliza princípios de voo do avião, helicóptero e próprios para voar.

Os autogiros diferem dos helicópteros pelo fato de as pás de seu rotor serem acionadas pelo ar que flui para cima, através delas (princípio da autorrotação), enquanto as pás do helicóptero são acionadas me­canicamente e posicionadas em “ângulo de inclinação” maior, de modo que sua tendência é subir através do ar.

Como o autogiro consegue sustentação

O Wallins WA-116 (usado como exemplo neste diagrama) pertence à família dos pequenos autogiros. Operado por um pequeno motor de quatro cilindros, pesa menos de 115 kg sem carga. O diagrama mostra como a pá do rotor que está avançando cria mais sustentação ao se mover para dentro da corrente de ar, dobrando-se para cima, a fim de armazenar energia que é liberada quando a pá se abaixa, movendo-se para trás. Essa flexibilidade equilibra a sustentação entre os dois lados do rotor, evitando que o aparelho capote.

Para manter a altitude ou subir, um autogiro neces­sita de um sistema de propulsão, como um motor e uma hélice, que o movimenta para diante. Inclinando-se o sistema do rotor de sustentação um pouco para trás, as pás suspendem a aeronave, apesar do ar fluir para cima e através do rotor. Um autogiro requer uma velocidade de avanço para manter a altitude, não podendo pairar no ar ou decolar verticalmente, como o helicóptero.

O movimento do rotor e o impulso para cima dependem inteiramente da autorrotação resultante do ar que flui para cima, através das pás ligeiramente inclinadas, à medida que a máquina avança.

O moinho de vento foi provavelmente a primeira in­venção humana baseada na autorrotação, utilizando o vento para produzir o movimento. A ideia de um moi­nho de vento voador, no qual as pás giratórias produzis­sem vento suficiente para suspender a máquina, exercia um certo fascínio sobre os inventores e entre os milhares de desenhos de Leonardo da Vinci está uma ideia dessa forma de voo. A possibilidade real de se conseguir uma máquina como essa foi abandonada até o desenvolvi­mento do aerofólio, utilizado nos aviões.

Um moinho de vento consiste basicamente numa hé­lice que trabalha em reverso, de maneira que o ar, ao fluir sobre as pás, é por elas desviado, exercendo sobre as mesmas uma força, que se traduz em movimento cir­cular. Desde a Idade Média, porém, sabia-se que se as pás fossem colocadas em ângulo muito plano com rela­ção ao vento, passariam a girar contra o fluxo de ar e seriam “puxadas” pelo vento.

Esse princípio é usado no barco a vela, que pode “bordejar” junto ao vento, o que significa que se as velas forem colocadas corretamente ele pode avançar contra o vento, num ângulo raso em relação ao mesmo. De maneira semelhante, um plana­dor avança à medida que desce através do ar.

As pás do rotor de um autogiro são moldadas de modo a alcan­çar o mesmo efeito, num ângulo de cerca de 3° em rela­ção ao plano horizontal em que elas giram. O formato é o de um aerofólio, que permite que as pás girem mais dentro do fluxo de ar do que são empurradas por ele em círculo.

Quando giram depressa, essas pás oferecem considerável resistência para o fluxo de ar que se eleva e é essa resistência que pode ser utilizada para prover a sustentação. A força dessa sustentação depende de uma conciliação entre a velocidade dos rotores no ar e a resistência que as pás oferecem ao fluxo de ar que as atravessa. Na prática, a força de sustentação desejada só é produzida quando a velocidade das pás é muito maior que a velocidade de avanço da máquina.

Decolando o autogiro

Ao realizar sua segunda expedição ao Ártico, em 1933, o almirante Byrd utilizou os serviços deste autogiro Kellet K-3. O piloto que aparece nos controles do aparelho é William S. McCormick, um dos membros da histórica expedição.

Para decolar, o rotor deve produzir sustentação ade­quada, movendo-se a uma velocidade determinada. Isso pode ser conseguido de duas maneiras:

A mais sim­ples consiste em propelir a máquina para a frente, incli­nando ao mesmo tempo, para trás, o sistema do rotor, usando o fluxo de ar que passa através das pás e aumen­tando assim a velocidade do rotor, o que requer uma pista relativamente longa.

O segundo método envolve uma maquinaria mais complexa, mas possibilita a uti­lização de distâncias muito curtas para a decolagem. O rotor obtém velocidade por meio de uma ligação com o motor empregado para o movimento de avanço. Quando o rotor estiver na velocidade correta, a ligação é desfeita. A máquina então avança e consegue decolar inclinando o sistema do rotor.

Alguns autogiros podem decolar “em salto”, aumentando de muito a velocidade do rotor com a utilização do motor; a força é então des­ligada e, aumentando o passo do rotor, o autogiro salta, usando a energia acumulada, e continua depois em autorrotação. Quando as velocidades do motor e da hélice são reduzidas, a velocidade de avanço também diminui e o autogiro toma um rumo firme de descida.

O ar que flui para cima através do rotor mantém a velocidade deste, produzindo uma força de sustentação que, apesar de ser insuficiente para manter a altitude da máquina, evita que ela caia como uma pedra. Até a hélice parar, o autogiro descerá em segurança, perdendo sua veloci­dade de avanço no processo.

Nesse sentido, o autogiro tem uma vantagem sobre o helicóptero pois, no caso de pane de motor neste último, o ângulo de ataque de su­bida dos rotores (cerca de 11°) fará com que estes parem rapidamente mais rapidamente. A fim de manter os roto­res girando, o piloto deve reduzir rapidamente o ângulo de ataque das pás, buscando uma posição que possibi­lite a “autorrotação” para uma aterrissagem segura, embora isso se torne um tanto difícil, uma vez que al­guma altura valiosa terá sido perdida.

A gênese do autogiro na história

Juan de la Cierva e um de seus autogiros (1925). As pequenas asas (ailerons) ajudavam a manter o equilíbrio.

O primeiro autogiro bem sucedido foi projetado por Juan de la Cierva e voou em 9 de janeiro de 1923, no Aeródromo de Getafe, perto de Madrid. Este era seu quarto projeto e os três anteriores tinham uma grande tendência a capotar. A instabilidade era devida ao uso de pás rígidas no rotor. Com a máquina avançando e o rotor em movimento, a pá que gira para dentro da cor­rente de ar sofre uma força de sustentação maior que a pá oposta, a qual, no momento, está se movimentando para trás.

Com as pás do rotor rígidas, essa falta de equilíbrio é transmitida para todo o aparelho, produ­zindo uma tendência a tombar. Para eliminar essa ins­tabilidade, Cierva projetou um sistema de rotor com as pás ligadas ao cubo por dobradiças apropriadas, de ma­neira que em vez de transmitirem a instabilidade a todo o aparelho, absorviam-na, movimentando-se apropria­damente.

Na base de cada pá, Cierva colocou duas do­bradiças. Uma permitia que a pá se movimentasse para cima e para baixo e era chamada de “dobradiça verti­cal”; a outra possibilitava o movimento lateral e era chamada “dobradiça horizontal”. A pá do rotor do au­togiro (ou helicóptero) por si só não é suficientemente rígida para carregar o peso da máquina. É a enorme força centrífuga da rotação que mantém os rotores em nível.

O autogiro foi precursor do helicóptero e contri­buiu para o seu desenvolvimento. Depois de um período de estagnação, ele vem sendo utilizado mais amplamente na aviação geral e de maneira recreativa, por sua relativa simplicidade de cons­trução e manutenção, bem como operação estável e efi­ciente em diferentes velocidades.

astrolábio

Astrolábio: o instrumento astronômico que você provavelmente não conhece

O astrolábio é um antigo instrumento astronômico, hoje em dia totalmente obsoleto, que teve muita importância nas atividades relacionadas com a obser­vação do posicionamento dos corpos celestes. Foi de grande utilidade para os primeiros navegadores, na orientação por meio da posição do sol e das estrelas.

O modelo mais antigo, denominado astrolábio planisfé­rico, foi provavelmente inventado pelos gregos ou pelos alexandrinos, aproximadamente no ano 150 a.C., e mais tarde aperfeiçoado pelos árabes.

Como funciona o Astrolábio

foto de um astrolábio de frente

Astrolábio de 1572, construído por Gualterus Arsenius. O anel na parte superior permite pendurar o instrumento na vertica. Os pequenos relevos curvos indicam certas estrelas, nem sempre brilhantes, com os homes escritos em latim.

Esse instrumento primitivo, que atualmente é encon­trado apenas como objeto de decoração, consiste basi­camente de dois discos planos, geralmente feitos de cobre, com cerca de 25 cm de diâmetro.

Um deles, chamado placa, representa a Terra, e é marcado com as linhas de latitude, longitude, horizonte do observa­dor, e outras linhas, indicando ângulos acima do hori­zonte. O outro disco é um mapa simples do céu, com as posições das estrelas, indicadas por ponteiros curvos, e com o zodíaco ou eclíptica (trajeto que o sol parece percorrer em seu movimento anual), chamado rete (rede, em latim) ou teia, devido à sua aparência. Cada astrolábio tinha que ser projetado para utilização em determinada latitude, e possuía normalmente várias placas, para as diversas posições.

Os discos de placa e teia são montados em outro disco maior, chamado matriz, que apresenta uma escala ho­rária e uma escala de graus em torno da borda externa. A escala horária fica na metade correspondente à face posterior da matriz, enquanto a escala de ângulos é lo­calizada na metade correspondente ao lado oposto.

Principais usos do Astrolábio

Face posterior de um astrolábio islâmico do século XII. Desse lado fica a alidade ou visor para medir ângulos acima da linha do horizonte, além de uma escala com signos astrológicos.

O disco da teia é ligado ao centro da matriz, com a rotação livre. Para se medir as posições reais do sol e das estre­las, um dispositivo óptico, chamado alidade, é montado no mesmo eixo, mas no verso da matriz, indicando as inclinações na escala de ângulos. O astrolábio fica pen­durado no alto, por meio de um anel, sempre na posição vertical.

A alidade também era utilizada na agrimensura, para se conhecer, por exemplo, a altura de um edifício ou de um monte a partir do cálculo do ângulo formado por sua sombra. Neste caso, usava-se geralmente uma escala retangular, com um braço horizontal represen­tando o nível do solo, e outro, vertical, que representava o edifício.

Astrolábio islâmico esférico, construído em 1480. Esse é um modelo mais avançado e também mais raro. O globo representa a terra, e, por meio de um eixo, que há se perdeu com o tempo, podia ser utilizado em qualquer latitude.

O observador ficava de pé na borda da som­bra projetada pelo edifício, pendurando o astrolábio de maneira que a sombra de uma das pontas da alidade coincidisse com a outra ponta. Consequentemente os ângulos marcados na escala do astrolábio eram exata­mente iguais aos do edifício e da sombra, podendo-se calcular a altura do prédio.

O astrolábio marítimo foi desenvolvido a partir desse instrumento primitivo, divulgado na Europa pe­los árabes. Foi muito utilizado no século XV, como ins­trumento de observação pura e simples, principalmente pelos portugueses, durante o ciclo das grandes navega­ções. Era empregado para medir a altura do sol acima da linha do horizonte, ou de uma estrela sobre o oceano, de maneira a se poder determinar a latitude. Funcio­nava com discos de placa e teia, e era suficientemente pesado para continuar pendurado na posição vertical apesar dos balanços do navio.

Quando os cálculos astro­nômicos foram se tornando mais exatos, e com a inven­ção do quadrante, no século XVII, o astrolábio tor­nou-se obsoleto.

simulador de voo antigo

Simulador de Voo antigo: como funcionava?

Em tempos em que o Microsoft Flight Simulator 2020 traz uma experiência ultrarrealista para a casa dos apaixonados por aviação (a não ser que você só consiga rodar jogos para PC fraco), antigamente o poder da simulação e do Simulador de Voo era infinitamente mais limitado.

Ainda que primitivo, esse era um aparato necessário no processo de treinamento dos pilotos e também na criação e padronização de vários sistemas e procedimentos que hoje nos parecem naturais. Nesse post, vamos mostrar um pouco como eram os simuladores de voo antigos.

O que é um Simulador de Voo?

O simulador de voo é o meio através do qual os pilo­tos apreendem todo o procedimento necessário para a pilotagem dos aviões modernos, sem ter que dei­xar o solo nem colocar seus instrumentos, o aparelho e a si mesmo em risco.

Quando o piloto está na cabine de comando de um simulador desse tipo, ele “pilota” uma réplica exata dos controles e instrumentos de um avião de verdade, tendo à sua frente uma projeção deta­lhada da área que “sobrevoa”.

Durante o exercício de treinamento, o piloto controla o simulador exatamente como faria num aparelho real, encontrando virtualmente todas as possíveis situações de voo, inclusive imprevistos, como tempestades, ne­voeiros, turbulência do ar e defeitos no motor ou no sis­tema do aparelho. O piloto não se restringe à interpre­tação visual: a fuselagem do simulador está montada em uma suspensão hidráulica ou, nos sistemas maiores, suspensa em uma espécie de quadro, a fim de propor­cionar as mesmas variações de movimento que o piloto teria num avião real.

Vista do painel de comando em um simulador do Lockheed L-1011 TriStar, mostrando a aproximação de pista projetada numa tela plana. O filme colorida torna a cena ainda mais real (veja sobre os tipos de simulação antigos mais abaixo).

O ruído do motor e outros sons produzidos pelo aparelho também são fielmente repro­duzidos, a fim de que o realismo seja completo. O sis­tema é totalmente controlado por computador — o que na época era um sistema digital de alta velocidade.

Os simuladores de voo são usualmente empregados na adaptação de tripulações, ou seja, no treinamento de equipes inteiras na operação de tipos de aviões com os quais elas nunca trabalharam antes. Já nos anos 1980 o trei­namento se completava em apenas 3 ou 4 horas de voo nos aparelhos reais, sendo os restantes 80% dos treina­mentos realizados em simuladores.

Parte de um sistema de visualização em tela de TV a cores, em circuito fechado: maquete do solo e guindaste para transporte da câmera (veja mais sobre os principais métodos de simulação antigos abaixo).

As fuselagens dos simuladores são construídas exata­mente dentro das especificações das fuselagens dos apa­relhos reais, com maior rigidez estrutural, a fim de que o conjunto possa ser montado na moldura de suspensão. A maior parte do equipamento da cabine de comando que guarnece a fuselagem é composta de peças verda­deiras, obtidas junto aos fabricantes.

Os controles de voo, manches, manetes, pedestal e to­dos os outros dispositivos que necessitam de esforço para serem movidos estão montados em uma armação que faz parte da base da fuselagem. Proporcionam uma simulação exata quanto à manipulação de controles, tanto constante quanto variada. Como num aparelho de verdade, as alavancas do manche necessitam de uma força de impulso inicial para serem postas em movi­mento, e de fricção subsequente, conforme vão sendo movimentadas. Além disso, os controles de voo têm uma característica de variação de carga muito real, de acordo com a velocidade do avião que está sendo simu­lado. Macacos hidráulicos possibilitam esses efeitos.

Simulador usado para treinamento dos pilotos do Tristar, um antigo trimotor comparado ao MD-11. O abrigo branco tem em seu interior um sistema de visualização em tela e a cabine de comando, montados numa base que se apoia sobre seis eixos de movimentação.

O instrutor dispõe de um ponto de controle na tra­seira da cabine de comando. Dali, ele estabelece as con­dições de voo, selecionando-as a partir de uma lista de exercícios de treinamento pré-programados, podendo monitorizar o programa constantemente por meio de uma tela. O instrutor pode ainda gravar e reproduzir novamente partes de um exercício de treinamento, veri­ficar o voo todo ou demonstrar, por meio do simulador, de que forma um piloto experiente conseguiu enfrentar determinada situação. Em vez de se usar comunicação direta entre o instrutor e o aluno, pode-se simular o auxílio por rádio, para levantamento de voo, seleção de cursos, aterrissagens e mensagens gravadas de torres de controle e estações localizadas em terra, a fim de que a simulação do voo pareça mais real.

Os simuladores de voo baseados em computadores digitais

Diagrama da instalação completa de simulação, com sistema de movimentação a seis eixos. A parta da fuselagem é suspensa da base por acionadores hidráulicos que produzem os efeitos de movimentação. Os acionadores são operados pela unidade de controle de movimentos de voo, subordinada, por sua vez, ao computador. Os efeitos visuais eram transmitidos por uma câmera de TV que percorria a maquete, na extremidade da instalação, projetando imagens numa tela localizada diante da unidade da fuselagem.

O simuladores de voo antigos já utilizavam computa­dores digitais para lidar com a enorme quantidade de informações que têm de ser armazenadas e tornadas instantaneamente disponíveis no momento em que se­jam necessárias. Esses computadores são aparelhos que operam a altíssimas velocidades e que podem realizar, em tempo real, os cálculos matemáticos necessários para que o voo pareça real.

Os dados necessários ao apa­relho são convertidos em programas de computador, em geral perfurados em fita de papel e depois carregados na memória do computador (é, meus amigos, nada de arquivos digitais na época). É preciso converter os si­nais analógicos para a forma digital e vice-versa, o que é efetuado pela interface do equipamento.

Qualquer ação da tripulação de bordo, como por exemplo o posicionamento do altímetro, é um evento físico que vai gerar um sinal analógico, convertido pos­teriormente em sinal digital, de forma que o computa­dor possa processá-lo.

O resultado do processamento tem que ser reconvertido a sinal analógico, que será usado a fim de ativar os instrumentos adequados do painel de voo. Essas conversões são feitas quase que si­multaneamente, para garantir o realismo, razão por que se usam unidades de interface de estado sólido, ca­pazes de executar vinte conversões por segundo.

Cockpit de um simulador de voo antigo em comparação com um simulador de voo atual.

O corpo humano é extremamente sensível a mudan­ças de direção e velocidade, sendo essencial dar ao pi­loto a sensação de movimento no simulador, a fim de tornar seu treinamento mais completo. Obtém-se esse resultado adaptando-se a cabine de simulação a um sis­tema gerador de movimentos, que reproduz todos os efeitos sentidos dentro de uma unidade de voo. Cada um desses efeitos resulta de uma série de macacos hi­dráulicos diferentes que movimentam a cabine. Os sis­temas mais modernos da época proporcionavam três tipos de rota­ção e três tipos de deslocamento.

Os movimentos de rotação consistem em inclinação vertical, inclinação la­teral e guinada de lado a lado; os deslocamentos são a aceleração (movimento para a frente e para trás), salto (para cima e para baixo) e o escorregamento (deslizamento lateral). Devido ao peso e às dimensões das cabines de comando, adicionados à plataforma de movimentação na qual a cabine e o sistema de visualização estão montados, utilizam-se mecani­smos auxiliares de impulsionamento e servo-mecani­mos poderosos, capazes de controlar até 40 toneladas.

Simulador de voo por maquete tridimensional

Havia, habitualmente, dois tipos principais de sistemas visualização em uso, e mais um terceiro, cuja importância ainda estava crescendo. O mais popular era o sistema de televisão a cores, de circuito fechado, no qual a câmara visualizava a maquete tridimensional de uma paisagem, através de uma sonda óptica que a vai percorrendo, de forma a simular o voo de um avião so­bre ela, em resposta a sinais emitidos pelo computador.

Simulador de voo por reprodução audiovisual

O segundo sistema, em ordem de importância, usa fil­mes coloridos tirados do alto, reproduzindo rotas espe­ciais. Técnicas de projeção avançadas permitem que a imagem seja distorcida de forma a simular movimenta­ção em torno da linha da rota gravada, bem como uma variação da “velocidade”. Ambos os sistemas podem ser usados na simulação de voos noturnos e diurnos.

Simulador de voo por computador

O terceiro sistema, então conhecido como Imagem Gerada por Computador (IGC), fazia mudar continuamente o mo­delo da cena, armazenado no computador, de forma a corresponder à posição simulada, bem como à altitude e à velocidade teóricas do aparelho, conforme estas vão mudando. A imagem era mostrada ao piloto por meio de um visor a tubo de raios catódicos (mesmo sistema de tela de TV). No inicio do uso dessa tecnologia, havia uma limitação e os únicos sistemas IGC fabri­cados para uso comercial visualizam cenas noturnas.

O simulador de voo em casa

Jogar Flight Simulator 2020

É impressionando como a tecnologia avançou e o que antes era algo ainda engatinhando hoje podemos contar no conforto de nossas casas. A qualidade da simulação avançou muito e hoje um jogo que pode ser comprado por qualquer pessoa tem a qualidade de um simulador de voo centenas de vezes superior aos primeiros modelos, que formaram milhares de pilotos para o céu.

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perfuração petrolifera como funciona

Perfuração Petrolífera: como é feita?

O primeiro poço produtor de petróleo foi perfurado na Pensilvânia, Estados Unidos, em 1859. Desde então, mais de dois milhões de poços já foram perfurados em todo o mundo. Muitos deles não chegam a produzir quantidades suficientes de petróleo e apenas alguns mostram-se excepcionalmente produtivos.

Em qualquer região do mundo a exploração petrolífera é um empreendimento muito dispendioso e bastante arriscado; daí a importância das pesquisas geológicas preliminares. Se a presença de uma jazida é por vezes revelada através de resíduos que surgem em cursos de água, emanação de gás natural ou pequenos afloramentos de petróleo, a verdadeira prospecção não pode depender apenas da descoberta acidental desses indícios. Ela tem que se basear em vastas operações, planejadas e executadas cuidadosamente.

A instalação uma torre de perfuração é demasiado custosa em terra firme, e mais dispendiosa ainda sobre o leito marítimo, embora ambas tenham, basicamente, muita semelhança entre si. A maioria dos poços de petróleo têm sido perfurados em terra firme; contudo, em parte porque a maioria das áreas de exploração já foram utilizadas, a perfuração marítima tem se intensificado.

A complexidade da Perfuração Petrolífera

foto do primeiro poço de perfuração petrolífera, nos Estados Unidos

Este foi o primeiro poço de petróleo, perfurado pelo “Coronel” Drake na Pensilvânia (EUA), em 1859. O material da torre era usado na perfuração de poços de água. O petróleo foi encontrado a 21 metros de profundidade.

Para demonstrar a complexidade envolvida na perfuração de um poço petrolífero, a operação tem sido descrita como análoga ao trabalho do dentista ao aplicar a broca a um dente, cujo paciente encontra-se afastado a uma distância equivalente ao tamanho de um campo de futebol. Através desse exemplo, pode-se imaginar a dificuldade de controlar, da superfície, uma broca operando no fundo de um poço de até 8 quilômetros de profundidade.

Assim, a principal função da torre de perfurações é orientar o equipamento perfurador, de modo que ele permaneça na posição vertical. A. elevada estrutura metálica — algumas chegam a atingir 80 metros de altura — deve estar solidamente afixada numa base de fundação de concreto, pois deve suportar conjuntos cujo peso pode ultrapassar 400 toneladas e suportar as vibrações intensas e constantes das perfurações em rochas muito duras.

A perfuração propriamente dita é feita por meio de brocas. As formas, tamanhos e constituição dessas brocas dependem do diâmetro do poço que se deseja abrir, do tipo de rocha em que devem penetrar e da profundidade que alcançarão. Elas são feitas de ligas metálicas muito resistentes e dotadas de dentes de aço duríssimo ou de uma coroa de diamantes industriais.

diagrama de uma estação de perfuração petrolífera submarina

Diagrama de uma plataforma marítima gigante, utilizada na prospecção de petróleo da plataforma continental da Inglaterra. De sua parte mais alta até a base, no fundo do mar, mede 213 metros. Sua estrutura está projetada para resistir a ondas de 29 metros e ventos de 200 km/h.

Qualquer que seja a espécie de broca, ela é sempre fixada a uma coluna de tubos que, por sua vez, recebe e lhe imprime um movimento rotatório no trabalho de perfuração. Em solos mais resistentes pode-se levar uma hora para perfurar apenas 2 cm de rocha, embora em camadas menos duras a média seja de aproximadamente 100 metros de perfuração por hora e trabalho.

A coluna de tubos é constituída por seções que medem normalmente 9 m de comprime-ri-ti, e diâmetro cerca de H a 14 cm. Esses tubos ligam-se entre si porcas resistentes, de perfil cônico. Os mais pesados, colocados logo acima da broca, denominam-se “colarinhos da broca” e servem para imprimir maior peso, forçando a penetração no solo enquanto mantêm o resto da coluna sob tensão. A medida que o poço se aprofunda, a coluna vai aumentando de peso até atingir algumas centenas de toneladas. Se operar sob pressão, corre o risco de se romper com facilidade ou de se danificar no interior do poço. Por isso, a maior parte de seu peso tem que ser suportada pelo equipamento de perfuração que permanece na superfície.

A elevada altura das torres de perfuração é necessária para que a coluna de tubos seja erguida até a posição adequada em que os tubos são agrupados e atarraxados uns aos outros. O movimento rotatório da coluna no interior do poço é fornecido por uma mesa rotativa instalada na base da torre, impulsionada por um motor aze lhe imprime 120 rotações por minuto. Essa mesa possui uma abertura central, por onde um tubo quadrado ou hexagonal, conhecido corno haste, pode deslizar. É esse tubo, que constitui a parte superior da coluna de perfuração, que faz todo o conjunto girar.

Partes essenciais da Perfuração Petrolífera

brocas utilizadas na perfuração petrolífera

Brocas rotativas de três cones. A broca é movida sob o peso do “colarinho”, que força a penetração dos dentes na rocha. Abaixo da saliência existente em cada cone, vê-se o orifício por onde passa a lama.

Constituída pela haste, pelos tubos e pela broca, a coluna de perfuração é suspensa do alto da torre por meio de cabos e roldanas. Conforme a broca penetra no solo, a haste desliza pela abertura central da mesa rotativa, usando a broca já profunda, ou até quase o equivalente ao comprimento da haste, colocam-se cunhas nas laterais da coluna de perfuração e a haste é desatarraxada; em seguida, um novo tubo é acrescentado à coluna, a haste é novamente a atarraxada e a perfuração pode, então, recome ar.

Em um poço de 6 000 m de profundidade essa operação terá que ser repetida por mais de 600 vezes. Cada vez que ela é necessária um grupo de homens tem que realizar um trabalho exaustivo e preciso, atarraxando e desatarraxando tubos, colocando e retirando cunhas, para que novos tubos possam ser acrescentados e a broca atinja maior profundidade. Além de árduo e altamente qualificado, esse trabalho é a parte mais importante na perfuração propriamente dita dos poços de petróleo.

À medida que a perfuração prossegue, a broca se desgasta. A inutilização de uma broca pode ocorrer em apenas algumas horas de trabalho árduo, quando se encontra pela frente a resistência de rochas muito duras. Quando isso acontece, toda a coluna de perfuração tem que ser retirada do poço, para que a broca possa ser removida e substituída. Essa operação pode levar até um dia inteiro para ser executada. Neste caso, quando os tubos vêm à superfície, são desatarraxados em grupos de três em três, e não isoladamente, para apressar a operação de substituição da broca.

A coleta das amostras do terreno alcançado pela broca não pode ser feita por interrupção da perfuração e total desmontagem da sonda — além de tornar o trabalho ineficiente, isso seria economicamente impraticável. O problema é, então, resolvido através do bombeamento de um tipo de lama especialmente preparada, que é vertida no interior da coluna de perfuração e passa para o exterior depois de atravessar um orifício existente na broca.

foto onde mostram-se as hastes utilizadas na perfuração petrolífera

Uma torre de perfuração em terra firma destacando-se a haste, a mesa rotativa e a tubulação destinada à perfuração. Quando a broca se gasta, toda a tubulação tem que ser retirada do interior do poço.

À medida que a broca trabalha, essa lama — geralmente uma mistura de argila betonística e barita, formando uma suspensão coloidal complexa, quase sempre em água — injetada por bomba na haste, desce pelo interior da sonda e, desembocando no orifício da broca, retorna à superfície pelo espaço anular existente entre as paredes da coluna de tubos e a superfície circular e vertical do poço. Esse espaço anular resulta do fato de o diâmetro da broca ser sempre maior que o diâmetro da coluna de tubos. Ao chegar à superfície a lama passa por um sistema de filtragem e refinação que a livra dos detritos antes de ser reaproveitada em novas operações.

Além de trazer amostras do terreno perfurado, a lama cumpre ainda outras funções importantes. A 4 000 m de profundidade as paredes do poço sofrem uma pressão lateral de cerca de uma tonelada por centímetro quadrado. Essa pressão é contrabalançada pela pressão da lama, exercida em sentido oposto. E ainda a lama que resfria a sonda e lubrifica a broca, diminuindo seu atrito com as paredes do poço. Finalmente, sua existência ajuda a controlar a saída violenta de gás, petróleo ou água, quando seus depósitos são alcançados.

torre de perfuração petrolífera terrestre

Torre de perfuração, tendo ao lado os diversos tubos de prolongamento da haste de sondagem. Os tubos são rosqueados uns nos outros, formando seções que levam a broca a atingir mais de 6.000 metros de profundidade.

O peso da coluna de lama é geralmente maior que qualquer pressão natural possível, de maneira que o petróleo ou o gás não atingem a superfície antes que o peso da coluna de lama seja controladamente reduzido. Nos primeiros poços, anteriores à utilização do sistema de lama, o petróleo encontrado sob pressão jorrava imediatamente à superfície, num fluxo de difícil controle e sujeito a incendiar-se facilmente.

Para evitar fluxos in controláveis, alguns tipos de poços modernos utilizam também o método chamado válvula de segurança. Trata-se de um conjunto de pistões pesados, com ponta de borracha, que podem ser hidraulicamente fechados, vedando inteiramente o poço. A perfuração é feita por etapas, iniciando-se com a abertura de um orifício com cerca de 45 cm de diâmetro e prosseguindo com diâmetros cada vez menores. Feito o primeiro furo e alcançada a profundidade desejada, a sonda é retirada e em seu lugar é introduzido um tubo de aço. Esse tubo é cimentado e, a seguir, inicia-se a perfuração do estágio seguinte. O conjunto da válvula de segurança é cimentado nesse tubo de revestimento.

Dependendo da tendência à desagregação apresentada pelas camadas rochosas, bem como do programa de perfuração, pode-se introduzir o tubo de revestimento em todo o poço ou apenas em parte dele.

Encontrando o petróleo escondido

estação petrolífera no mar da austrália

Plataforma marítima, na Austrália. A estrutura está apoiada no fundo do mar e tem altura suficiente para resistir a ondas de mais de 20 metros. A área marcada com um círculo azul destina-se ao pouso de helicópteros.

Normalmente, a primeira indicação de que o petróleo foi encontrado é fornecida pela análise do material levado à superfície pela lama. Contudo, esses indícios não bastam para obter todas as informações necessárias ao trabalho de perfuração. Para isso utilizam-se sondas especiais, dotadas de diversos tipos de instrumentos e detectores. A identificação dos materiais perfurados também pode ser feita por um sonda neutrônica, Esse equipamento emite radiações que tornam radiativas as paredes do poço. Um contador situado na própria sonda capta a radiação devolvida pelas rochas e a transforma em sinais elétricos que são enviados à superfície para análise definitiva.

Confirmada a presença de um lençol petrolífero, o orifício aberto pela sonda é consolidado por cimentação e a sonda é retirada. Então, o depósito natural é submetido a vários testes de qualidade e capacidade de vazão.

Se o resultado for satisfatório, monta-se uma “árvore de natal” na cabeça do poço. A “árvore de natal” é um dispositivo composto por um conjunto de válvulas e tomadas para tubos que, mediante o acionamento de registros, permite escoar o petróleo ou introduzir no poço lama, água salgada ou gases que impelirão o petróleo para cima quando este não possuir pressão suficiente para fazê-lo aflorar naturalmente. Em alguns casos torna-se necessário inclusive adaptar uma bomba mecânica para efetuar a extração. Finalmente, a torre de prospecção é desmontada e sua equipe parte em busca de outra jazida.

Perfuração Petrolífera submarina

plataforma de perfuração semi-submergível

Plataforma de tipo semi-submergível para exploração de petróleo e gás natural. Mediante a queima de amostras do gás, os técnicos podem determinar a pressão e a qualidade de todo o gás contido na jazida.

Quando se trata de prospecção petrolífera submarina o trabalho é consideravelmente mais complexo. Ali, além de todas as dificuldades que acompanham a perfuração em terra firme somam-se os fatores do meio adverso. Contudo, esse tipo de perfuração tem sido realizado em muitas partes do mundo, sendo que as zonas mais ativas situam-se no mar do Norte, uma área de trabalho especialmente difícil devido às condições meteorológicas pouco favoráveis, bem como à distância entre a costa e a maioria dos campos.

Mas as águas exploradas no mar do Norte, variando em grande parte entre 30 e 200 metros de profundidade, são rasas em comparação com as dos oceanos, onde se processam prospecções intensivas e em circunstâncias mais penosas. A grande maioria das prospecções submarinas, contudo, se dá nas chamadas plataformas continentais, que constituem cerca de 10% do solo marinho.

Para acomodar a torre de perfuração submarina, o equipamento secundário e o alojamento do pessoal, é necessário possuir algum tipo de plataforma flutuante.

Os primeiros poços foram perfurados a partir de navios adaptados para esse fim e que, apesar de utilizados ainda hoje, têm sido substituídos por plataformas, devido à sua tendência a arrastar até mesmo as âncoras mais pesadas durante as tempestades. Nas águas rasas, com profundidades de aproximadamente até 30 metros, utilizam-se plataformas fixas, fundeadas no solo marinho. Em águas mais profundas, até um limite de 90 metros, usam-se plataformas móveis auto-eleváveis devido ao esforço de flexão aplicado às colunas de sustentação.

Depois de rebocadas até o local da prospecção, essas plataformas têm suas colunas de sustentação baixadas até o fundo do mar; posteriormente, as colunas são elevadas, até que toda a plataforma se encontre bem acima do nível das águas, a salvo das ondas mais fortes e perigosas e do movimento das marés.

A técnica mais aperfeiçoada consiste na utilização de conjuntos flutuantes semi-submersíveis, que possuem grandes cascos, com longas colunas sustentando a plataforma. Os cascos são ‘astreados até afundarem cerca de 20 metros. Como no caso anterior, a plataforma se mantém bem acima do nível das águas e livre do embate das ondas. O conjunto é fixado no local da perfuração por meio de âncoras ou posicionado dinamicamente. Neste caso, unidades múltiplas de propulsão, instaladas na plataforma, respondem a sinais enviados por uma baliza colocada no fundo do mar e mantêm o conjunto flutuante na posição exata com relação à baliza, mesmo quando as correntes marinhas e as condições meteorológicas sejam as piores.

Ao nível da linha de flutuação, uma plataforma semi-submersível pode ter aproximadamente 60 m de largura por 76 m de comprimento, com um calado de 18 a 27 metros. Uma plataforma desse tipo custava, em 1974, até 192 milhões de cruzeiros. A maior delas existente no mar do Norte em fins de 1973 podia, a 300 m do fundo oceânico, perfurar um poço de 10 000 m de profundidade e resistir a ventos de até 220 km/h, bem como a ondas de até 26 m de altura.

Após sua utilização em determinada área, as plataformas de prospecção submarina são transferidas para outros locais de trabalho. Depois de realmente constatada a existência da jazida de petróleo e da viabilidade econômica da exploração do poço, as plataformas de prospecção são substituídas por suas congêneres destinadas exclusivamente à produção. Tratam-se de enormes estruturas de aço ou concreto que se apoiam efetivamente no fundo do mar e que, utilizando uma técnica conhecida como perfuração direcional, podem explorar até 30 poços cada uma. Na maioria dos casos o petróleo é tratado na própria plataforma, sendo separado do gás e da água, antes de ser conduzido à terra firme por meio de oleodutos ou navios-tanque.

Tem-se feito vários projetos para a perfuração e a exploração submarinas de poços de petróleo sem a utilização de plataformas de produção, trabalhando-se no fundo do mar em compartimentos colocados à entrada dos poços e abastecidos por meio de vasos de pressão montados na superfície das águas. Essa técnica ainda em desenvolvimento pode ser considerada altamente econômica, se comparada à perfuração feita apenas por meio de plataformas flutuantes.

lente acromática como funciona

Lente Acromática: o que é e como funciona?

Os vários comprimentos de onda da luz, que determinam as cores do espectro visível, possuem diferentes índices de refração, ou seja, de força de inclinação da luminosidade. Assim, quando a luz branca (que reúne todos os comprimentos de onda do espectro) passa através de uma lente simples, as várias ondas das cores se separam e vão focalizar-se em pontos diferentes.

O resultado final é uma imagem óptica que se apresenta com suas bordas franjadas de várias cores, isto é, com uma aberração cromática. Esta aberração apresenta uma intensidade que varia de acordo com o grau de curvatura da lente e o índice de refração do vidro com que ela é feita.

Vidros de diferentes composições químicas apresentam diferentes índices de refração da luz, de modo que um tipo pode ser empregado para compensar a aberração cromática produzida por outro. Utilizando-se esse princípio, pode-se construir uma lente composta, acromática. As lentes acromáticas, portanto, são sempre combinações de duas ou mais lentes simples que, juntas, corrigem as aberrações cromáticas.

Na verdade, quando a luz branca atravessa uma lente acromática corrigida para, por exemplo, azul e vermelho, continua sempre havendo uma ligeira aberração cromática de outras cores, como o verde. Contudo, o projeto da lente composta pode tornar insignificante, na prática, essa aberração residual.

Lentes Acromáticas com diferentes vidros

feixes de luz vermelha e azul passando por lente objetiva comum

Quando raios de luz vermelha e azul passam através de uma lente simples, os azuis sofrem refração maior e se focalizam muito mais perto da lente que os vermelhos.

As lentes acromáticas de uso mais comum são produzidas com a utilização de dois tipos de vidro diferentes, conhecidos como vidro flint e vidro crown. O tipo flint, composto com maior quantidade de óxido de chumbo, possui grande índice de refração e alto poder de dispersão da luz, enquanto o tipo crown é de pequena refração e baixa dispersão.

Utilizando pelo menos uma unidade convexa de vidro flint cimentada a uma unidade côncava de vidro crown, a lente composta assegura o acromatismo. Essas lentes são hoje usadas nas objetivas das câmaras fotográficas e cinematográficas, microscópios, telescópios e numerosos outros instrumentos ópticos de alta qualidade.

Este é o efeito da aberração cromática na foto de uma grade negra sobre fundo claro, tirada através de uma objetiva simples.

Para trabalhos fotográficos de elevado índice de qualidade a correção acromática é realizada com lentes compostas que utilizam três ou mais tipos de vidro, constituindo as objetivas chamadas apocromáticas, popularmente conhecidas como “processadas”. Elas são fundamentalmente indispensáveis para os trabalhos fotográficos ou cinematográficos a cores.

A história da Lente Acromática

Telescópios imensos foram construídos nos séculos XVII e XVIII para corrigir a aberração cromática. Este modelo foi usado por Hevelius, em Danting, por volta de 1670. As placas quadradas com orifícios centrais são máscaras para clarear o céu em volta das lentes que estão situadas nas extremidades do aparelho.

Antes da invenção das lentes acromáticas por John Dollon em 1758, era muito difícil a construção de um telescópio refrativo poderoso. Podia-se diminuir a aberração cromática com a utilização de uma lente com pequeno grau de curvatura, ou seja, com uma distância focal bastante grande. Na prática, isto resultava em um telescópio extremamente longo e, conseqüentemente, de pouca maneabilidade. Os poucos instrumentos desse tipo que chegaram a ser construídos tinham que ficar suspensos em torres ou estruturas pouco estáveis, o que prejudicava ainda mais o seu uso.

No século XVII, acreditando que nenhuma lente poderia superar o problema da aberração cromática, Isaac Newton inventou o telescópio astronômico de reflexão, munido de espelho em lugar de lentes. Como o espelho reflete todas as cores igualmente, Newton resolveu o problema da aberração cromática dos vidros, e seu telescópio continua em uso em todo o mundo.

Ainda hoje, mesmo com os modernos instrumentos ópticos de fabricação precisa, a aberração cromática continua a se verificar nas lentes — especialmente quando, através de um telescópio ou de um binóculo, se observa um objeto escuro contra um céu luminoso. A lente acromática bem corrigida apresentará apenas levíssimas franjas, quase invisíveis, em verde bem claro e vermelho quase púrpura, nas bordas da imagem. Mas, as lentes de produção menos acurada mostrarão franjas em azul vivo e alaranjado.

mecanismo de disparo como funciona

Mecanismo de disparo: como funciona?

Os primeiros mecanismos de disparo de armas leves entraram em uso entre os séculos XV e XVII. O mais primitivo deles consistia na serpentina, ou seja, um braço de ferro móvel, em forma de “S”, pivotado no centro.

A serpentina tinha seu eixo fixado ao lado da coronha, na altura do fim do cano dos arcabuzes. Na sua parte superior prendia-se uma mecha de cordão embebido em combustível. Para funcionar, a mecha devia estar constantemente acesa.

A parte inferior da serpentina servia como gatilho: quando comprimida trazia a ponta incandescente da mecha, fazendo-a entrar em contato com uma pequena quantidade de pólvora (pólvora de isca) previamente colocada numa caçoleta horizontal, logo abaixo de um pequeno orifício no cano.

Com a combustão da pólvora de isca, algumas faíscas passavam pelo orifício e inflamavam a carga principal, fazendo com que o arcabuz disparasse.

O surgimento do Mecanismo de Disparo

Diagrama de mecanismo de disparo
  1. Ao ser acionado o gatilho, a mecha, encaixada na serpentina, descia e incendiava a pólvora da caçoleta.
  2. O suporte da mecha era mantido longe da caçoleta por uma mola que pressionava a alavanca intermediária. O mecanismo só funcionava quando o gatilho era acionado e isso evitava que a arma disparasse acidentalmente.
  3. Vista externa do disparador de pederneira, com o cão armado para disparar em direção à chapa áspera.
  4. Vista interna do disparador de pederneira, após o disparo. O gatilho liberou o ferrolho do cão que, impulsionado pela mola, levou a pederneira a abrir a tampa da caçoleta e a produzir faíscas.
  1. O primeiro mecanismo de percussão: a espoleta, com material fulminante, explodia ao impacto do cão; um canal no interior do bico (tubo que substituiu a caçoleta) conduzia a faísca até a carga principal.
  2. O disparador de roda usava piritas de ferro. A roda, impulsionada por mola, passava por um sulco da caçoleta; o gatilho liberava a roda e fazia a pirita descer sobre ela, produzindo a faísca de ignição.
  3. O primeiro cartucho autônomo possuía um pino que, quando percutido, detonava uma espoleta interna.
  4. O cartucho autônimo de percussão central, usado até nossos dias, é dotado de uma espoleta externa.

O primeiro aperfeiçoamento desse mecanismo rudimentar de disparo foi a adoção de um dispositivo que acrescentava a pressão de uma mola sobre a serpentina.

A novidade impedia que a pólvora de isca entrasse em combustão acidentalmente La caçoleta. Para que a arma disparasse era necessário que o gatilho fosse intencionalmente pressionado, única forma de fazer a mecha atingir a pólvora de isca. Esse mecanismo rudimentar ficava montado ao longo de uma chapa metálica afixada na coronha. No interior dessa chapa, o suporte da mecha conectava-se com uma alavanca intermediária, cuja outra extremidade ligava-se com o gatilho. A mola pressionava a alavanca intermediária, de sorte que a mecha ficava afastada da isca.

O último aperfeiçoamento introduzido nesse tipo de mecanismo foi o gatilho de pressão, inventado na segunda metade do século XV. O gatilho já apresentava, naquela época uma forma semelhante à moderna, inclusive com a guarda protetora. Sua ação se fazia verticalmente, em ângulo reto, contra a alavanca intermediária que se encontrava embutida na coronha. Quando o gatilho era comprimido, levava o suporte da mecha a baixar até a caçoleta. Mas, além do perigo de se manter o fogo perto de tanta pólvora, a mecha incandescente não resistia à umidade e podia apagar-se nos momentos mais críticos para o atirador.

Mecanismo de disparo de arma espanhola
Disparador espanhol de pederneira do século XVIII. A tampa da caçoleta era combinada, na traseira, com uma chapa áspera e fazia eixo bem diante do depósito de pólvora de isca. Uma pequena moa em “V” mantinha a caçoleta fechada. Ao se puxar o gatilho, o cão descia contra a chapa áspera, abria a tampa da caçoleta e produzia as faíscas. A pólvora de isca entrava em combustão e disparava a arma.

A dificuldade foi contornada com a invenção do disparador de rodízio, em 1510, no sul da Alemanha. O novo mecanismo funcionava como um isqueiro moderno. Uma roda montada sobre a chapa base e movida por mola arrancava faíscas de uma pederneira, inflamando a pólvora de isca da caçoleta. A parte superior da roda penetrava em um sulco aberto na caçoleta.

Acima dela, girando sobre sua extremidade inferior, com eixo na chapa base, encontrava-se um braço mais ou menos longo, chamado cão. Na extremidade superior o cão possuía duas tenazes que mantinham seguro um pedaço de pirita de ferro. Uma pequena mola em forma de “V” mantinha o cão sempre em posição. O mecanismo era armado por uma chave semelhante à usada pelos afinadores de piano.

Mecanismo de disparo de arma alemã
Mecanismo de disparo de uma arma alemão do século XVII. O suporte da mecha descia por meio de pressão e uma pequena mola, quando o gatilho era acionado, incendiando a pólvora de isca. Esse modelo possuía uma caçoleta com tampa, para proteger a isca quando não estivesse em uso. A arma só disparava se o gatilho fosse intencionalmente pressionado e amecha deveria estar constantemente incandescente.

Com a chave, fazia-se a roda girar 3/4 de uma volta completa, até que um dente de sua parte interna se prendesse na extremidade da alavanca intermediária. No momento de disparar, colocava-se a pólvora de isca na caçoleta (fechada por uma tampa), puxava-se o cão para trás, sobre a tampa da caçoleta e comprimia-se o gatilho: libertada, a roda girava, abria a tampa da caçoleta e tirava faíscas da pirita, incendiando a pólvora de isca.

Até a invenção das armas carregáveis pela culatra, o mais importante dos aperfeiçoamentos introduzidos nos mecanismos de disparo foi o disparador de pederneira, surgido por volta de 1610. A tampa da caçoleta era combinada, na traseira, com uma chapa áspera e fazia eixo bem diante do depósito de pólvora de isca.

O Mecanismo de Disparo usado em série

Mecanismo de disparo do fuzil alemão Mauser
O fuzil alemão Mauser 8mm, modelo de ferrolho, de 1898. A cada disparo é necessário levantar a alça do ferrolho e trazê-lo para trás, ejetando a cápsula vazia e expondo a câmara, para carregamento do outro cartucho.

Uma mola em “V”, fixada na chapa base, encarregava-se de mantê-la fechada ou aberta. O pequeno cão em “S” que segurava a pederneira era engatado ao terminal quadrado de um ferrolho. No interior da chapa base, a mola principal pressionava o ferrolho, enquanto a alavanca intermediária, engatando-se num dente do ferrolho, impedia-o de mover-se. Os dentes do ferrolho permitiam que o cão ficasse posição de armado ou semi-armado. Antes de disparar a arma, punha-se a pólvora de isca na caçoleta e fechava-se sua tampa. No momento de disparar, o cão tinha que ser levado à posição de armado: só então se podia puxar o gatilho. Ao comprimir-se o gatilho, a mola principal empurrava para baixo o ferrolho, já que este se desengatava da alavanca intermediária. Isto fazia o cão descer com violência, levando a pederneira a se chocar com a chapa áspera; esta era empurrada para trás e abria a tampa da caçoleta. As faíscas produzidas pela pederneira podiam, então, incendiar a pólvora de isca.

Em 1805, Alexander Forsyth inventou o mecanismo de percussão. Nesse método, o cão percutia sobre uma mistura detonante (corno o fulminato de mercúrio), cuja explosão liberava a carga principal, não por combustão, mas por percussão. Ainda que o novo sistema surgisse com várias formas de funcionamento, a mais adotada foi a de espoleta de cobre, que consistiu em um elo de ligação entre os mecanismos externos de disparo e o cartucho de carga pela culatra. As partes internas do mecanismo de percussão assemelhavam-se muito às do disparador de pederneira, mas as externas se limitam a um cão em “S”, com a cabeça apresentando uma concavidade. Na culatra, um tubinho cônico — “bico” — substituiu a caçoleta; em sua extremidade superior colocava-se a espoleta de cobre, que detonava quando atingida pela concavidade do cão. As faíscas produzidas pela detonação passavam pelo interior do “bico”, liberando, em seguida, a carga principal.

O Mecanismo de Disparo e o surgimento do cartucho

A concepção do carregamento pela culatra era impraticável para as armas leves devido à má junção do cano com a culatra, que permitia a fuga dos gases da carga explosiva. A solução foi encontrada com o desenvolvimento do cartucho autônomo. O primeiro desses cartuchos foi aperfeiçoado na década de 1830, na França.

Tratava-se de um cilindro de papel com uma cápsula metálica na base. Dessa cápsula saía um pequeno pino ligado a uma espoleta interna. A queda do cão sobre esse pino fazia detonar o fulminato da espoleta e, conseqüentemente, a carga explosiva do cartucho. A explosão expandia as paredes do cartucho contra o cano, impedindo a fuga dos gases.

O cartucho de pino foi substituído pelo de percussão central em 1860. A espoleta, então chamada detonador, era posicionada externamente, na base do cartucho, onde a atingia o pino de disparo do percussor. As armas carregadas pelá culatra continuaram a usar sistemas isolados de mecanismos de disparo, embora muitos projetos criados entre 1860 e 1890 já tentassem combinar a culatra móvel com o mecanismo de disparo.

O cão externo continuava popular na década de 1890, mas já no decênio anterior havia sido projetado um novo tipo de mecanismo sem cão, com o percussor agindo no interior da culatra. Várias armas leves modernas (as chamadas “mochas”) ainda empregam esse sistema; em geral são espingardas, pistolas semi-automáticas ou revólveres.

O ferrolho usado em alguns fuzis é uma peça cilíndrica oca, com uma alça que se projeta para o lado da arma. Detrito do cilindro, uma mola age contra o percussor. Usando-se a alça para girar o ferrolho, a fim de abrir e fechar a culatra e colocar um cartucho na câmara de disparo, ao mesmo tempo arma-se a mola do percussor, que é liberada pelo gatilho.

O sistema de disparo semi-automático, desenvolvido comercialmente na década de 1930, tem como ideia básica o fato da explosão da carga do cartucho ser aproveitada para fazer retroceder todo o mecanismo da culatra. Ao retroceder, premido pela expansão dos gases da explosão, o mecanismo da culatra comprime uma mola interna, ejeta a cápsula vazia e permite que a mola do carregador empurre um novo cartucho para o local do usado. No sistema inteiramente automático o processo é o mesmo, com a diferença de que basta o gatilho ser acionado uma vez para que a seqüência de disparos ocorra automaticamente. Enquanto o gatilho estiver pressionado, a arma continua atirando, até esgotar os cartuchos do carregador.

broncoscópio como funciona

Broncoscópio: como funciona?

Os broncoscópios, instrumentos projetados para examinar visualmente o interior dos pulmões, são um tipo de endoscópio, nome pelo qual se designam os aparelhos destinados ao exame visual interno do corpo humano. Até cerca de 1950, todos os endoscópios consistiam basicamente de um tubo inflexível, com uma série de lentes e uma lâmpada em miniatura, montada numa das extremidades do lho e ligada a uma fonte de energia externa.

O endoscópio era normalmente provido de um revestimento externo, através do qual uma solução salina podia fluir, para assegurar um campo de visão limpo. Esse sistema tinha as desvantagens de uma intensidade de luz limitada e uma definição pobre, em decorrência da distorção causada pelo uso de um grande número de lentes.

Broncoscópio ou Endoscópio?

O interior da região bronquial de um pulmão, visto através de um broncoscópio.
O interior da região bronquial de um pulmão, visto através de um broncoscópio.

Nos instrumentos comuns, usam-se filamentos ópticos para a transmissão de luz à parte interior do corpo que está sendo examinada. Em alguns casos, a imagem é fornecida pelo mesmo meio. O filamento óptico opera segundo o princípio de que a luz pode ser conduzida ao longo de uma barra cilíndrica de vidro, curva, por meio de reflexão interna nas paredes.

Na prática, descobriu-se que a barra podia ter sua espessura reduzida à espessura do filamento de vidro flexível. Os filamentos são feitos de vidros com índices de refração diferentes, dotados de um núcleo central para transmitir a luminosidade, e uma camada externa, com um Índice de refração mais baixo, para evitar que a luz escape. Uma barra de vidro transmissor de luz é colocada dentro do tubo de vidro de índice de refração mais baixo. Depois de amolecidas num forno as duas partes são esticadas no formato de um filamento. Esses filamentos são, então, agrupados em Lixes e utilizados como guias de luz.

Diagrama de um broncoscópio
Corte transversal de um modelo de broncoscópio usual. Os orifícios, no tubo externo, permitem que o paciente respire e que o analgésico seja introduzido. O sistema de observação consiste de um telescópio e um guia de luz localizados num tubo menor que se projeta através do tubo principal.

Como a fonte de luz real está fora do corpo do paciente, podem ser usadas lâmpadas de intensidade extremamente alta, como as halogenas, sem o risco de a alta temperatura causar dano aos tecidos, o que oferece maior eficiência na visão direta ou na fotografia através do endoscópio. Quando os filamentos são agrupados em “feixes coerentes”, com cada filamento na mesma posição em qualquer extremidade do feixe, podem ser usados para transmitir também as imagens visuais. Cada filamento apreende um pequeno elemento do quadro geral, permitindo que uma quantidade razoável de detalhes possa ser distinguida sem qualquer distorção.

Contudo, o feixe usado para transmitir luz à área que vai ser observada pode ser “incoerente” ou composto de filamentos colocados de maneira aleatória.

Broncoscópio e a fotografia

Foto de médico utilizando broncoscópio em paciente.
Um médico segura o broncoscópio na posição correta em que estaria dentro do paciente. Na sua mão esquerda, ele mantém um tubo destinado a retirar as secreções.

Quando se tem que tirar fotografias coloridas através de um endoscópio, necessitando-se, portanto, uma boa definição de cores e um detalhe bem claro, por motivos de diagnóstico, usa-se um instrumento inflexível, operado pelo sistema Hopkins.

No instrumento tradicional, as lentes de vidro são colocadas dentro de um tubo cheio de ar. No sistema Hopkins, porém, usa-se uma barra de vidro sólido, com as lentes formadas por espaços de ar. As extremidades da barra (ou barras) são polidas numa curvatura apropriada. Esse sistema permite que a luz seja transmitida em quantidade nove vezes maior do que pelo método tradicional. Alguns tipos mais avançados de endoscópios são usados em certos procedimentos cirúrgicos, como a cauterização elétrica, ou para remover pequenas quantidades de tecidos destinados à biópsia.

O broncoscópio é um instrumento inflexível que penetra na traqueia, para a observação dos orifícios que levam aos pulmões, por meio de lentes colocadas em diagonal. A versão flexível de filamento óptico tem uma extremidade controlável, para que o instrumento penetre também nos bronquíolos.

lentes de contato como funcionam

Lentes de Contato: como funcionam?

Repousando sobre a córnea, calotas hidrofílicas corrigem a visão de pessoas que possuem alguma deficiência visual, cobrindo uma grande parte dos graus possíveis.

As lentes de contato, usadas para corrigir a visão, diferem dos óculos porque são colocadas diretamente sobre os olhos. Estritamente falando, não entram em contato com o globo ocular mas flutuam num filme delgado de fluido.

Tipos de Lentes de Contato

Tipos de lentes de contato mais comuns
Uma lente córnea e uma lente háptica. Esta, largamente usada há alguns anos, foi substituída pela lente córnea.

Existem dois tipos de lentes de contato: as córneas e as esclerais ou hápticas. A s lentes esclerais são colocadas sobre toda a frente do globo ocular (esclera é a cobertura da parte branca do olho) e as córneas repousam sobre a córnea, em frente da íris. As lentes hápticas, mais grossas, são mantidas no lugar pelas pálpebras e pela atração capilar, enquanto que as córneas, menores e mais leves, permanecem na posição correta graças ao raio menor da córnea.

As lentes hápticas são usadas por pacientes que praticam esporte, porque não escapam tão facilmente do lugar, ou por pessoas que têm moléstias ou lesões nos olhos ou nas pálpebras, para protegê-las contra infecções e ajudar na cicatrização. Nos casos em que o paciente tenha a córnea distorcida ou escarificada, as lentes hápticas podem possuir uma lente de lágrima, a fim de corrigir parte dessa distorção. Mas, atualmente, as lentes córneas são as mais populares em todo o mundo.

foto de paciente com a córnea cônica
O paciente cujo olho é visto nesta fotografia sofre da moléstia ocular chamada keratoconus, que dá à córnea um formato cônico. A mancha branca no centro do olho é uma distorção na refração da fonte de luz na córnea; essa distorção é análoga à visão distorcida do paciente, que deverá usar lentes de contato córneas. Em alguns casos, elas podem ser projetadas com uma lente de lágrimas por baixo, que ajudará a diminuir parte da distorção.

As pessoas geralmente usam lentes de contato por razões estéticas mas, na verdade, elas oferecem muitas vantagens sobre os óculos. Movendo-se com o olho, não restringem o campo da visão, facilitam certos tipos de correção visual e contribuem para restaurar a visão normal de pessoas que tenham sido operadas de catarata e não possam usar óculos, já que estes às vezes provocam distorções de imagem.

demonstração de elasticidade da lente de contato flexível
Uma demonstração da flexibilidade das lentes maleáveis (hidrofílicas). Essa experiência não é recomendável, pois existe o risco da lente se romper.

As lentes de contato são quase indispensáveis na correção da anisometropia. I\ esse caso, a capacidade de refração (desvio dos raios de luz pela córnea) de cada olho é diferente. Quem sofre de anisometropia pode necessitar de uma lente côncava e outra convexa. Se usar óculos, terá que mover a cabeça e não somente os olhos para olhar em diferentes direções. caso contrário enxergará uma imagem dupla. As lentes eliminam esse problema, pois como elas se movem com os olhos, não estão sujeitas à refração. Também são indicadas para os casos graves de keratoconus, uma moléstia progressiva, em conseqüência da qual a córnea assume uma forma cônica.

História das Lentes de Contato

diagrama de uma lente de contato

A primeira lente de contato refringente foi elaborada por E. A. Frick, em 1887. Em 1912 Carl Zeiss fabricou as primeiras lentes de contato de vidro. Em 1938 Obrig e Muller moldaram lentes esclerais em plástico acrílico.

O vidro é o melhor material para a fabricação de lentes de contato, mas o plástico tem mais resistência e menos peso, permanecendo no lugar com mais facilidade. Até cerca de 1950 as lentes eram, em sua maioria, do tipo escleral, elaboradas a partir de um molde feito sobre o globo ocular. Em 1948 Kevin Touhy fez a primeira lente de contato córnea de plástico, com 10.5 mm (menos de 1/2 polegada) de diâmetro. Era menor que a íris, não cobria a esclera, não a privava de ar e de água nem a sujeitava à pressão. A superfície interior (côncava), por ser mais plana que a córnea, permitia a circulação de ar e água, diminuindo a pressão. Na prática, porém, a lente escorregava, dando a impressão de estar solta. Na verdade, havia dificuldade em removê-la ocasionalmente.

Em 1954, o diâmetro das lentes foi reduzido para 9.5 mm, uma superfície 17% menor, que cobria menos 31% da área da córnea. Em 1957 a curva posterior central (cpc) foi novamente projetada, de maneira a ficar paralela ao raio maior da curvatura da córnea. Isso resultou em menos variação no ajuste e menores alterações de refringência num determinado período de uso.

O keratômetro ou oftalmômetro foi projetado para eliminar a necessidade de se ter que tirar o molde do globo ocular. Partindo do princípio de que a córnea é como um espelho convexo, altamente polido, o keratô­metro produz uma imagem a partir de uma fonte de luz que é então medida, proporcionando a informação sobre a curvatura necessária para a produção da lente.

Em 1958 apareceram as lentes bifocais, produzidas atualmente em dois tipos: a anular, cujos diâmetros externos e internos são cortados separadamente e que pode girar sobre o olho; a segmentada, que não gira e é moldada na borda inferior, para se sustentar sobre a pálpebra.

As lentes de contato podem ser produzidas em diferentes cores e formatos variados. Têm sido colocadas em crianças com menos de 3 anos de idade e em casos congênitos de pouca visão. Devem ser feitas com muita precisão, porque pequenos erros na espessura ou na curvatura resultarão em problemas relativamente grandes de refração. Não há nenhuma dificuldade nisso, porque as técnicas de fabricação estão de tal modo desenvolvidas que as lentes podem ser ajustadas individualmente, para cada paciente.

Efeitos colaterais das Lentes de Contato

Às vezes surgem problemas quanto à tolerância do organismo em relação às lentes. A córnea necessita de oxigênio, que é retirado do ar existente nas lágrimas, razão por que os olhos piscam várias vezes por minuto. Diz-se que a córnea do portador de lentes de contato é hipóxica, ou seja, não recebe ar suficiente, porque a lente interfere na quantidade de lágrimas que chegam a ela.

Quem usa lentes de contato deve se acostumar a essa condição e, por isso mesmo, usá-las durante apenas algumas horas, até que a tolerância seja alcançada. As pessoas mais velhas se adaptam melhor às lentes do que as jovens. Os diabéticos ou as pessoas que sofrem de hipotiroidismo, bem como as que tomam anticoncepcionais por via oral, podem apresentar uma tolerância menor. O uso de lentes por muito tempo, durante a fase de adaptação, causa muitas vezes uma sensação de queimadura ou comichão conhecida como “síndrome de uso exagerado”.

Desde 1970 as lentes hidrofílicas ou maleáveis têm surgido com mais freqüência. Apareceram em Praga, quando um cientista tcheco descobriu as propriedades originais de um plástico chamado polihidroxietilmeta­crilato. As lentes feitas desse material são hidratadas quando colocadas numa solução salina; absorvem a água da solução e se tornam maleáveis. Isso deve ser previsto na fabricação pois, dependendo do tipo de plástico usado, as lentes podem dobrar de peso durante a hidratação. Quanto mais água a lente absorver, mais maleável e confortável se tornará.

De acordo com a tolerância do indivíduo, o tempo de adaptação às lentes maleáveis diminuirá, podendo até mesmo ser eliminado. Contudo, as lentes desse tipo apresentam algumas desvantagens: são menos duráveis que as duras, a ponto de se romperem se não forem manuseadas com cuidado; e devem ser esterilizadas antes de cada colocação, porque a água pode conter bactérias. Há dois métodos de esterilização: as lentes são fervidas, ou guardadas numa solução germicida especial quando não estão em uso. Muitas pesquisas têm sido realizadas para simplificar o uso desse tipo de lentes e, a cada ano, seu uso tem aumentado consideravelmente.

As lentes de contato são fornecidas ao técnico pelo fabricante, já prontas, ou, se o técnico preferir ajustá-las ele mesmo, semi-acabadas. Estas ultimas têm somente as curvas de refração, ou seja, a curva anterior central (cac) e a curva posterior central (cpc). São produzidas por moldagem ou cortadas num torno especial, de alta precisão.

Existem quatro processos diferentes de se moldar uma lente: injeta-se o plástico numa forma, sob pressão; derrama-se livremente o plástico derretido na forma; comprime-se o plástico em pó entre dois moldes, sob calor e pressão. Comprime-se urna chapa de plástico entre moldes, sob calor e pressão. Corno todos os processos de moldagem envolvem a aplicação de calor, deve-se levar em conta o encolhimento da lente à medida que ela esfria. Na moldagem da chapa, a lente pode apresentar uma tendência a se tornar plana devido a uma propriedade conhecida como memória plástica. As lentes moldadas são produzidas em massa, por máquinas automáticas, com os graus mais usados de correção, mas o método mais comum de produzir lentes semi-acabadas é o de cortá-la num torno.

O corte da Lente de Contato

foto de um torno para confecção de lentes de contato
Pequeno torno projetado para a fabricação de lentes de contato. O bloco de plástico azul é fixado na máquina por ruma gota de cera. à medida que a ferramenta escavava o plástico, um micrômetro indica, com precisão absoluta, a profundidade de cada corte. Quando as curvas refringentes tiverem sido cortadas, a lente estará semi-acabada.

Obtém-se o bloco para as lentes semi-acabadas cortando-se a extremidade de um cilindro de plástico ou estampando-se a lente numa chapa do mesmo material (a chapa pode ser destemperada mais uniformemente na fabricação, enquanto que as qualidades de refração de um cilindro e plástico muitas vezes não são as mesmas, de uma extremidade para outra).

O bloco é fixado a um botão de aço por uma gota de cera derretida. Esse botão é então instalado num torno e, em seguida, centralizado magneticamente.

Enquanto o bloco gira, em alta velocidade, uma ferramenta executa vários cortes côncavos até que esteja formada a cpc desejada. Existem micrômetros indicadores na máquina para que o operador saiba exatamente quão profundo é o corte que ele está fazendo. Em seguida, um polidor feito de cera é ajustado com um gabarito que acompanha a curva da cpc. O botão com o bloco é instalado na parte superior de uma máquina de polimento, que mantém o bloco encostado ao polidor.

O bloco gira numa direção, enquanto o polidor gira na direção oposta. Ao mesmo tempo, a parte superior da máquina faz o bloco avançar ao redor do polidor, em pequenos movimentos, formando um 8. Um líquido polidor especial ajuda a polir a superfície do bloco, numa operação que dura de dois a quatro minutos.

processo de polimento da lente de contato
O polimento das lentes é feito com fluído de solução levemente abrasiva. A lente é mantida fixa no eixo por sucção ou por uma fita colante dupla. A operação necessária para polir a parte externa da lente de contato. A foto mostra a operação de corte da curva de ajuste, ou beirada da lente, mediante uma lâmina bem afiada. Cada etapa da produção requer minuciosa inspeção técnica.

O bloco é retirado do botão e inspecionado cuidadosamente quanto à qualidade de sua superfície e à precisão da curvatura produzida. A seguir, a superfície polida do bloco é montada com cera na extremidade torneada de um eixo de aço. O operador coloca o eixo no torno e executa uma série de cortes convexos, acompanhando os micrômetros indicadores, a fim de obter a espessura desejada e a precisão da curva anterior central (cac). O torno também pode aparar o diâmetro da lente, mas isso é geralmente deixado para o processo de acabamento das beiradas.

O lado anterior da lente é polido de uma maneira similar à usada para o lado oposto, exceto que o polidor tem agora uma forma côncava e não convexa, e o movimento em 8 não é feito pela máquina de polir. Com isso, o bloco fica então semi-acabado.

Nessa fase, restam elementos importantes a serem terminados pelo fabricante ou pelo técnico: a borda, a curva posterior periférica (cpp) e a curva posterior intermediária (cpi). Essas operações fazem parte do ajuste individual das lentes.

Em cada etapa do processo de fabricação faz-se um minucioso exame do produto por meio de lentes de aumento, microscópio binocular, aparelhos especiais de medição e outros dispositivos. Em alguns casos, as lentes são ajustadas no paciente, num teste preliminar.

Quando as lentes estão prontas, o técnico ou seu assistente ensina ao paciente como colocá-las corretamente. Elas devem ser molhadas com uma solução germicida que, além de limpá-las e esterilizá-las, quebra a tensão de sua superfície, permitindo que as lágrimas circulem com maior liberdade por baixo delas.

copiadoras como funcionam

Copiadoras: o que são e como funcionam?

Os processos de duplicação em papel, empregados há aproximadamente um século, são diferentes dos sistemas copiativos porque exigem a preparação de uma folha matriz, da qual a máquina produz as duplicatas. Há vários processos de duplicação, porém os mais difundidos são os de estêncil e o hectográfico.

O início das copiadoras: o estêncil

foto de copiadora estencial
Duplicadora de estencial. Fluindo de dentro para fora do cilindro, a tinha passa pelos sinais perfurados no estêncil e imprime a folha de papel-cópia.

O sistema de estêncil utiliza como matriz uma folha-suporte de papel firme e poroso, revestida de substância gelatinosa impermeável à tinta de duplicação. As letras ou desenhos são impressos na matriz por meio de datilografia ou de um estilete de ponta cega. Assim, o revestimento gelatinoso é perfurado, tornando permeáveis somente os traços e pontos correspondentes às perfurações. A natureza fibrosa da folha-suporte de papel-estêncil retém o centro das letras como o “o” e o “a”, de modo que somente seus traços periféricos ficam permeáveis à tinta.

A máquina duplicadora de estêncil (popularmente conhecida como mimeógrafo) possui um cilindro oco, cujo interior é saturado com tinta pastosa de viscosidade adequada. O estêncil é afixado na parede externa desse cilindro, com a face onde foi perfurada a escrita voltada para o lado de dentro. Então, imprimindo-se rotação ao cilindro, um mecanismo de alimentação apanha de um depósito próprio uma folha de papel-cópia e a deposita na mesa de duplicação, onde é levemente pressionada contra toda a superfície do estêncil. Como a parede do cilindro é suficientemente porosa, a tinta flui de seu interior e, passando através dos caracteres ou desenhos perfurados, imprime o papel-cópia, deixando-o com os mesmos sinais da matriz.

O estêncil moderno resulta do desenvolvimento de um antigo sistema de preparação da matriz que utili­zava a “lixa”, ou seja, uma tábua ou chapa de superfí­cie áspera, sobre a qual se colocava a folha estêncil en­cerada para que as linhas, letras e pontos fossem perfurados com estiletes de ponta cega.

O primeiro aperfeiçoamento importante nesse sistema ocorreu em 1882, quando David Gestetner introduziu a caneta ciclostyle, ou de carretilha. Tratava-se de uma caneta que, em lugar da pena, apresentava uma pequena carretilha denteada, semelhante à de marcar costura até hoje usada pelas costureiras. Com a ciclostyle, era possível efetuar a perfuração do estêncil sem ser necessário colocá-lo sobre a “lixa”. Logo depois o estêncil começou a ser feito em folhas de papel de fibras longas, fabricado no Japão, que dava à matriz uma base porosa mas, ao mesmo tempo, bastante firme. Por volta de 1890, um outro tipo de papel, também de origem japonesa, passou a ser empregado para as matrizes especialmente preparadas em máquinas de escrever, que nessa época já eram muito usadas.

No princípio as cópias de estêncil eram feitas em duplicadoras de base plana. Somente em 1896 é que os primeiros mimeógrafos rotativos foram patenteados nos Estados Unidos. O processo de duplicação era ainda complicado, e o cilindro tinha que ser girado manualmente por meio de uma manivela. Modelos realmente eficientes e práticos só apareceram no início do século XX. A partir daí a duplicação tornou-se fácil.

Os materiais empregados nas duplicadoras de estêncil também sofreram mudanças progressivas, permitindo que atualmente o processo produza maior número de duplicações de uma mesma matriz. As cópias obtidas são também mais limpas e de melhor qualidade, mas o princípio de funcionamento do estêncil permanece fundamentalmente inalterado.

O emprego de vários tipos de plástico para a confecção do estêncil é de introdução recente. Sua principal vantagem sobre os suportes anteriores é tornar a matriz mais resistente, possibilitando impressões de cópias mais nítidas.

Copiadoras hectográficas: os mimeógrafos

foto de copiadora hectográfica desmontada, também conhecida como mimeógrafo
Uma duplicadora hectográfica, parcialmente desmontada para mostrar o sistema de reservatório e distribuidor de álcool. As rodas de borracha, ligadas ao mecanismo de alimentação, apanham o papel-cópia e levam-no até o cilindro.

O processo hectográfico ou de duplicação a álcool é parecido com o sistema de estêncil. A designação hectografia é formada pela junção dos termos gregos hecto, que significa cem, e Graphite, escrever, porque originalmente assegurava-se que o processo era capaz de produzir cem cópias de cada vez — façanha não alcançada pelas matrizes de estêncil. No princípio a hectografia utilizava apenas uma tinta roxa, mas hoje pode empregar tinta de qualquer cor.

Da mesma forma que o sistema de estêncil, a hectografia vale-se de uma matriz de papel. A diferença entre os dois sistemas de duplicação reside no fato de que a matriz hectográfica não é perfurada. Ao invés disso, recebe a tinta de um papel carbono especial, colocado entre ela e uma folha-suporte.

Quando se escreve ou desenha sobre a matriz, à máquina ou com estilete de ponta cega, o corante de anilina contido no papel carbono passa para o verso do papel-matriz, deixando uma impressão invertida da imagem escrita ou desenhada. Depois de receber esse preparo, a matriz é afixada no cilindro ou tambor rotativo da máquina duplicadora — também da mesma forma que no processo de escrita, devendo-se apenas observar que a face escrita, por estar invertida, fique voltada para fora. Então, o papel-cópia apanhado pelo mecanismo de alimentação é, em seguida, umedecido com um fluido volátil (álcool, por exemplo), antes de receber uma leve compressão contra a superfície da matriz afixada no tambor. O fluido volátil dissolve uma finíssima camada do corante da matriz, transferindo as letras e sinais para o papel-cópia. Assim, sucessivas cópias são impressas, até o término da tinta.

foto de copiadora com máscaras
Duplicadora a álcool mais complexa, com um sistema de máscaras para cobrir partes da matriz, permitindo imprimir versões diferentes de um documento.

Um outro processo hectográfico utiliza uma lâmina de gelatina em lugar do líquido volátil. Este sistema requer o emprego de papel especial para a matriz, sobre a qual a imagem a duplicar é também impressa datilográfica ou manualmente. A face preparada da matriz é então pressionada contra a superfície de uma lâmina de gelatina especial, que recebe a imagem invertida.

Como a gelatina tem a propriedade de reter a umidade, a tinta pode conservar-se seca. Porém, quando uma folha de papel-cópia é pressionada contra ela, recebe uma impressão da imagem preparada. Em geral o sistema hectográfico tem um limite prático de utilização de cerca de 300 cópias por matriz.

Apesar de mais complicado que o processo de estêncil, o método hectográfico encontra grande aceitação, principalmente por ser mais limpo que o primeiro, não requerendo tanta atenção por parte do operador. Entretanto, ambos os sistemas são bastante competitivos quanto ao baixo custo de operação e manutenção.

A chegada das copiadoras Xerox

diagrama de funcionamento das máquinas de xerox
No processo xerográfico, uma chapa semicondutora, eletrostaticamente carregada, só retém sua carga nas áreas escuras de uma imagem projetada sobre sua superfície. A aplicação de um corante fino adere apenas nas partes carregadas, formando uma imagem que, então, é transferida ao papel e fixada.

A azografia é um processo duplicador semelhante ao hectográfico, mas emprega produtos químicos diferentes. Sua matriz tem componentes de duas cores, visíveis quando em contato com um fluido. Ambos os componentes unem-se quando se prepara a imagem na matriz, à máquina de escrever ou manualmente. O fluido é colocado na máquina duplicadora.

Entre os processos de duplicação mais utilizados situa-se o termográfico, introduzido comercialmente em 1973 pela empresa inglesa Rapid Data Ltd. Na termo-grafia a matriz é datilografada, deixando impressa numa base branca uma imagem preta de reprodução que absorve calor.

Uma vez que a matriz é afixada num cilindro aquecido da máquina reprodutora, somente a imagem em negro absorve calor suficiente para alcançar a temperatura ideal de reprodução, enquanto o resto da folha branca mantém-se vários graus Celsius abaixo. Ao girar, o cilindro aquecido entra em contato com uma cinta contínua feita de material encerado e altamente pigmentado. Parte da cera colorida derrete-se com o calor e adere à imagem da matriz, passando depois para as folhas de papel-cópia.

Foto de duplicadora com preparador térmico de estêncil
Esta duplicadora possui um preparador térmico do estêncil (à direita), que prepara a matriz a partir de um documento datilografado. Era uma máquina bastante comum em grandes escritórios, mas hoje é completamente obsoleta.

A grande vantagem desse processo é que a imagem já sai fixada da máquina, o que torna as cópias muito mais limpas e com possibilidade de utilização imediata. As cintas enceradas podem ser obtidas em diversas cores e ser pronta e facilmente substituídas a qualquer momento.

Finalmente, embora bastante difundido, o processo xerográfico (Xerox) é o mais complexo: produz reprodu­ções mediante carga eletrostática da imagem que, co­berta de colorante, transfere-se para as cópias.