Se llama máquina de vapor a las maquinas en las que sus motores de combustión externa transforman la energía térmica (Fuerza del calor) del agua en energía mecánica, es decir, es una máquina donde se utiliza el agua como principal recurso de producción de energía térmica para la conversión a energía mecánica.
Esta máquina utiliza agua y fuego (carbón). Luego de hervir el agua, el vapor de este es distribuido hasta llegar una rueda de transmisión donde más adelante se convierte en energía mecánica.
Las maquinas de vapor fueron muy conocidas durante la revolución industrial, ya que a través de ellas se podían poner en marcha diferentes maquinas y muchos aparatos, ejemplos claros de estos son:
- Los trenes.
- Locomotoras.
- Motores marinos.
Indice
¿Cómo funcionan las maquinas de vapor?
El proceso de funcionamiento de una máquina de vapor es bastante sencillo. La maquina transforma la energía calórica de una cantidad X de agua en energía mecánica y el vapor es generado al calentar el agua en una caldera (cerrada herméticamente).
El vapor se empieza a expandir a medida que aumenta la temperatura del agua hirviendo, generando una presión que empuja un pistón (elemento que se mueve de forma alternativa para interactuar con un fluido, en este caso vapor, dentro de un cilindro).
Luego el pistón realiza un movimiento lineal que se transforma en un movimiento circular a través de un sistema de biela-manivela, capaz de mover las ruedas de un ferrocarril.
Las válvulas son utilizadas para controlar la potencia que la maquinas de vapor generan, regulando el flujo de vapor que hace mover el pistón y evitando así los excesos de presión y un control sobre la potencia de energía que se quiere utilizar.
Partes de una máquina de vapor
Bomba
Es el dispositivo utilizado para forzar el agua a entran a la caldera.
Caldera
Se transfiere energía para hervir el agua.
Cilindro
Controla la acción motora sobre el sistema. Contiene el pistón con dos tubos de entrada y salida de vapor.
Válvula de entrada
Como su nombre lo indica regula la cantidad de vapor que pasa por el sistema.
Pistón
Utilizado para transferir fuerza a la biela en forma de pistón.
Biela
Componente del sistema de transformación del movimiento que une el pistón con el cigüeñal.
El cigüeñal o manivela
Es la que permite que parte del sistema (maquina) sea circular gracias a la inercia del volante.
Evolución de la máquina de vapor
- La primera máquina de vapor conceptual fue creada por Herón de Alejandría en el siglo I, se le llamo máquina de vapor Eolipia (Origen de la máquina de vapor). Formada por una cámara y dos tubos. Generaba un movimiento de rotación al vapor entrar en la cámara y ser despedido por los tubos.
- Luego se patento una maquina por Jerónimo Beaumont.
- A finales del siglo XVII Thomas Savery le dio a la máquina de Jerónimo una aplicación industrial.
- Más adelante Newcomen mejoro la idea presentada por Savery haciendo la maquina más potente con la finalidad de mejorar el rendimiento de las bombas de agua utilizadas en las minas y así mejorar la rentabilidad de estas. Es aquí (1712) donde Tomas Newcomen crea la primera máquina de vapor de uso práctico.
¿A quién se le conoce como el inventor de la máquina de vapor?
James Watt (1736-1819). Presento su primera máquina de vapor en el año 1769 y que revolucionaria el transporte del mundo. Este introdujo algunas mejoras a las maquinas ya existentes y que empleaban pobremente la fuerza de vapor.
- Añadió un cuarto donde el vapor se condensara.
- Hizo funcionar su máquina en un circuito cerrado.
- Que la maquina funcione siempre a la misma temperatura.
- Añadió ruedas que mas adelante fueron empujadas por la fuerza del vapor giraban, entre otras.
Importancia de las maquinas de vapor
La importancia de esta reside en su intervención en la revolución industrial, cambiando el curso de la historia de la civilización, ya que a partir de la fabricación de estas se dio una expansión económica nunca vista en Inglaterra, aplicándose en:
- Ferrocarriles.
- Industria textil.
- Bombas y barcos de vapor.
Actualmente, las maquinas de vapor tienen la capacidad de convertir la energía térmica en energía eléctrica, generando un flujo constante de vapor (agua) que actualmente se conocen como turbinas. La realidad es que, hoy en día las maquinas de vapor solo son utilizadas como elementos complementarios debido al surgimiento de otros recursos técnicos.
Tipos de maquinas de vapor
Los principales tipos de maquinas de vapor incluyen:
Máquinas de émbolo
Maquinas que utilizan vapor presurizado mediante pistones de doble efecto, mientras el vapor por un lado se libera y por otras se envía al consolador.
Motores de expansión múltiple
Utiliza varios cilindros que incrementan su diámetro y movimiento de manera progresiva.
Motor de flujo uniforme
Utiliza el vapor que solo fluye en una dirección (en cada mitad del cilindro).
Turbinas de vapor
Utilizan todo tipo de discos giratorios. Su principal uso es en las estaciones de generación de electricidad.
Motores de propulsión
Aquellos que utilizan los votes, submarinos, utilizan vapor de alta presión para atraer agua, mediante la absorción de agua en la parte delantera y la expulsión en la parte trasera.
