Maquina De Vapor

Máquina de vapor

Máquina de vapor en funcionamiento. Por la flecha roja a la izquierda entra el vapor calentado, la válvula inmediata se puede cerrar para detener la máquina —dependiendo de la presión—. Por la flecha azul derecha sale el vapor ya pasado el circuito.

Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:

1. 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, 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.

2. 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.

El motor o máquina de vapor se utilizó extensamente durante la Revolución Industrial, en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover máquinas y aparatos tan diversos como bombas, locomotoras, motores marinos, etc. Las modernas máquinas de vapor utilizadas en la generación de energía eléctrica no son ya de émbolo o desplazamiento positivo como las descritas, sino que sonturbomáquinas; es decir, son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la denominación genérica de turbinas de vapor. En la actualidad la máquina de vapor alternativa es un motor muy poco usado salvo para servicios auxiliares, ya que se ha visto desplazado especialmente por el motor eléctrico en la maquinaria industrial y por el motor de combustión interna en el transporte.

Evolución histórica

Tren 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 medió entre 1890 y 1930 la máquina a vapor impulsada por hulla dejó lugar a otros motores de combustión interna: aquellos impulsados por hidrocarburos derivados del petróleo.

Muchos han sido los autores que han intentado determinar la fecha de la invención de la máquina de vapor atribuyéndola a tal o cual inventor; intento que había sido en vano, ya que la historia de su desarrollo estaba plagada de nombres propios. Desde la recopilación de Herón hasta la sofisticada máquina de James Watt, son multitud las mejoras que en Inglaterra y especialmente en el contexto de una incipiente Revolución Industrial en los siglos XVII y XVIII condujeron sin solución de continuidad desde los rudimentarios primeros aparatos sin aplicación práctica a la invención del motor universal que llegó a implantarse en todas las industrias y a utilizarse en el transporte, desplazando los tradicionales motores, como el animal de tiro, el molino o la propia fuerza del hombre. Jerónimo de Ayanz y Beaumont, militar, pintor, cosmógrafo y músico, pero, sobre todo, inventor español registró en 1606 la primera patente de una máquina de vapor moderna, por lo que se le puede atribuir la invención de la máquina de vapor. El hecho de que el conocimiento de esta patente sea bastante reciente hace que este dato lo desconozca la gran mayoría de la gente.

Sustancias puras (I)

Llamamos sustancia pura a cualquier material que tiene unas propiedades características que la distinguen claramente de otras. Algunas de estas propiedades son difíciles de medir comocolor, olor, sabor; pero otras se pueden determinar con exactitud, por ejemplo ladensidad o las temperaturas de fusión y ebullición en unas condiciones dadas. Como ejemplo, el agua pura obtenida en la investigación inicial sería transparente, sin olor ni sabor. Además, su densidad sería 1 g/ml a la temperatura de 15ºC, su temperatura de fusión 0ºC y la ebullición se produciría a 100ºC (todo ello a la presión de una atmósfera).

A veces no es fácil afirmar si una sustancia es pura o no. Realiza el ejercicio adjunto para comprobarlo.

Tampoco debemos confundir sustancia pura y sustancia simple. Algunas sustancias puras son simples (se denominan elementos), pero otras, que llamamos compuestos, se pueden descomponer en elementos.

Pulsa la flecha para comprender esta diferencia.

La transformación de la energía

La energía de las máquinas

Las primeras máquinas construidas por los seres humanos utilizaban fuentes de energía naturales: el viento, las corrientes de agua, el calor del Sol, la combustión de la leña o el esfuerzo de animales o del propio ser humano.

Pero a finales del siglo XVIII con el invento en Inglaterra de la máquina de vapor, la energía más usada era la proveniente de la combustión de lahulla. Esta fuente de energía moverá las máquinas de vapor de las fábricas, de los ferrocarriles y calentará los hogares.

Con posterioridad, se perfecciona la tecnología para extraer el petróleo llegando a ser mas barato que el carbón. Esta fuente de energía moverá los motores de combustión interna, los coches empiezan a fabricarse en serie. Es la energía que mueve casi todos los transportes.

FORMAS DE ENERGIA EN LA MAQUINA DE VAPOR

La máquina de vapor funciona de la siguiente manera:

Una caldera llena de agua se calienta hasta que hierve. Para eso se utiliza energía térmica (de calor), si hablamos de una máquina de tren antigua por ejemplo, esto se hace quemando leña o carbón.

Al hervir el agua produce vapor, el vapor de agua es incomprensible, esto no quiere decir que no se comprenda sino que no se comprime. Por tal motivo genera una presión muy fuerte y trata de escapar por donde pueda, y la máquina le provee de una chimenea para ese fin. Esto es energía hidráulica (de agua).

Al salir el vapor a gran presión mueve un dispositivo que puede ser un sinfín, una hélice, turbina u otro mecanismo provocando movimiento. Este movimiento se canaliza a través de engranes, pistones, flechas, etc. Para hacer mover la máquina. Esto es energía mecánica (de movimiento)

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