Motor a vapor
MAQUINA DE VAPOR
Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad
de agua en energía mecánica.
El vapor a presión se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro.
Uno de sus principales creadores fue James Watt ingeniero escocés. Quien descubrió mejorías en la máquina de Newcomen que dieron lugar a la conocida máquina de vapor .
En la máquina de vapor se basa la primera Revolución Industrial que, desde fines del siglo XVIII en Inglaterra y hasta casi mediados del siglo XIX, aceleró portentosamente el desarrollo económico de muchos de los principales países de la Europa Occidental y de los Estados Unidos. Solo en la interfase que medio entre 1890 y 1930 la maquina a vapor impulsada por hulla dejó lugar a otros motores de combustión interna: aquellos impulsados por hidrocarburos derivados del petróleo.
¿Cómo funciona una máquina de vapor?
Las máquinas de vapor trabajan por su motor de vapor alimentado, los mismos que han alimentado a las locomotoras y otras maquinarias entre los años 1800 y 1950. Aunque existen en diferentes tamaños y formas, básicamente todos funcionan de manera muy similar.
En una caldera se hierve determinada cantidad de agua incesantemente. Tras calentarse por un fuego alimentado por diversos combustibles como madera, carbón o petróleo, esta hierve. Cuando hierve en la caldera, el vapor que se genera se concentra generando una alta presión y en ese estado se lo dirige a una cámara cerrada conocida como cámara de vapor.
El vapor de la caldera entra en la cámara, en donde en el extremo delantero se encuentra un cilindro, que por la expansión del volumen del agua, empuja un pistón. A través de un mecanismo de biela-manivela el movimiento circular de este pistón se convierte en un movimiento de traslación o de rotación.
Este movimiento es capaz de hacer girar ruedas por ejemplo de una locomotora o incluso provocar la rotación de un rotor en un generador eléctrico. Cuando acaba con el ciclo, el émbolo vuelve al lugar en el que comenzó y todo el vapor se expulsa con inercia aplicando la energía cinética (la misma que tanto tiene que ver en el funcionamiento de la montaña rusa).
Al mismo tiempo, mediante una serie de válvulas se produce una renovación en la entrada y la salida de los flujos de vapor, también de forma constante.
Antecedentes
El ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:
Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón. Mediante un mecanismo de biela - manivela(es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación, o viceversa), el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia (almacenamiento de energía cinética).
La historia de los primeros pasos de la máquina de vapor nos exige algunas aclaraciones previas sobre los principios en que está basada y en particular sobre la evolución de las ideas referentes a la presión atmosférica.
En 1644 Torricelli enunció que la presión de la atmósfera era igual a la ejercida por una columna de mercurio de unos 760 milímetros de altura aproximadamente.
En 1654, Von Guericke, con su famoso experimento de Magdeburgo, hizo una espectacular demostró de la inmensa fuerza que la atmósfera podía ejercer. Mostró que cuando dos hemisferios de 50 centímetros de diámetro perfectamente ajustados eran unidos de manera que formasen una esfera y se hacía el vacío en su interior, dos tiros de ocho caballos cada uno no podían separarlos.
En otro experimento más inmediatamente relacionado con la historia de la máquina de vapor mostró que cuando se creaba un vacío parcial bajo un émbolo de grandes dimensiones introducido en un cilindro, la fuerza sumada de cincuenta hombres no podía evitar que la presión atmosférica llevase el émbolo al fondo del cilindro.
Tales experimentos dieron vida a la idea de que si se pudiese encontrar algún medio sencillo para crear el vacío repetidas veces se podría utilizar la presión atmosférica como una ventajosa fuente de energía. En ello se basan las máquinas de vapor llamadas atmosféricas. La importancia de la máquina de vapor
Radica en su participación en la llamada Revolución Industrial, que modificó el curso de la historia de la civilización en los últimos decenios del siglo XVIII. Como consecuencia de la creación y difusión de estos equipos, se verificó una expansión económica sin precedentes en Inglaterra, con expansión posterior hacia el resto de Europa Occidental, los Estados Unidos y otras naciones del mundo. La mayor producción industrial resultante modificó el patrón de comercio en los cinco continentes e influyó indirectamente en la independencia de las colonias imperiales en distintas regiones de la Tierra.