Un modelo de barco de vapor

Un modelo de barco de vapor.

Carlos Ramos Solís.

Durante una semana se realizó una investigación sobre el funcionamiento del vapor en distintos medios, con el fin de saber las transformaciones del calor sucedidas mediante distintos usos cotidianos. Además investigamos mediante una breve entrevista como es el impacto ambiental del vapor, además a que temperaturas se pude obtener vapor de agua, investigamos las diferentes máquinas de vapor e investigamos como interviene la teoría cinética con la máquina de vapor, además las comparamos con la tercera ley de Newton.

Participación de la presión y la temperatura para producir vapor de agua.

A una presión determinada, él agua (o cualquier líquido) debe calentarse hasta la temperatura de ebullición para producir vapor. Si se aumenta la presión sobre el líquido (porque está en una olla cerrada) entonces la temperatura de ebullición aumenta. Y si se disminuye, la temperatura de ebullición también disminuye, y por eso en un terreno muy alto (menos presión) el agua hierve a menos temperatura que en uno a nivel del mar.

En el caso del barco de vapor cuando encendemos la vela, el agua que está dentro del circuito de la lancha se calienta. Cuando se transforma en vapor, al ocupar más volumen termina expulsando el agua que queda en el circuito. Esto es lo que impulsa al barco por el principio de acción y reacción o Tercera Ley de Newton. Pero cuando el vapor entra en contacto con el agua, hace que se condense. Esto genera una disminución en la presión, y permite que el agua en estado líquido entre al circuito nuevamente. Es ahí donde el ciclo vuelve a comenzar, y así se repite hasta que la vela se agota.

Los diferentes tipos de máquinas de vapor.

Hay dos tipos de máquinas generadoras de vapor, esas son:

• Máquinas de émbolo

Las primeras máquinas de vapor se desarrollaron utilizando un émbolo o pistón acoplado a un mecanismo del tipo pistón-biela cigüeñal al que se le aplicaba el vapor a alta presión y temperatura sincronizado con un juego de válvulas para lograr el movimiento.

• Máquinas de turbinas.

Las viejas máquinas de vapor han ido dando paso a las turbinas por su durabilidad, seguridad, relativa simplicidad y mayor eficiencia.

En la turbina, un chorro de vapor de agua a elevada presión y temperatura, se hace incidir de manera adecuada sobre una hélice con  álabes de sección apropiada. Durante el paso del vapor entre los  álabes de la hélice, este se expande y enfría entregando la energía  y empujando los álabes para hacer girar la hélice colocada sobre el eje de salida de la turbina.

Relación con la teoría cinética.

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.

Contaminación de las máquinas de vapor.

Atmosférico: la actividad de generar vapor requiere utilizar como base el proceso de combustión generando emisiones de contaminantes atmosféricos como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, material particulado y los gases de combustión (CO, CO2) los cuales dependen del combustible utilizado.

• Se realizó una entrevista a distintas personas y negocios en las que se utilizan el vapor, entrevistamos a dos tintorerías, San Juan y Laurita, un señor que vende camotes, una cocina económica, en ella se usa la olla express generadora de vapor y a mi mama que utiliza la plancha de vapor, se hizo lo siguiente:

• Buenas tardes señor (a), vengo a resolver algunas dudas sobre el uso de vapor en diferentes medios y usos cotidianos, ¿sería posible realizarle una entrevista?

• si joven ¿Cuáles son las preguntas?

• Para iniciar ¿en qué actividad productiva se utiliza el vapor?

• Lavandería San Juan: principalmente se utiliza para planchar la ropa y secarla mediante el uso de vapor.

• Lavandería Laurita: se utiliza para secar la ropa instantáneamente, además se usa para poder plancharla mediante el escape de vapor.

• Carro de camotes: mira yo lo utilizo para que se cocinen los camotes y plátanos que vendo, además lo uso para hacer funcionar mi chicharra que llama a las personas que compren camotes.

• Cocina económica: se usa en la olla express  para que los alimentos hervidos se cocinen muy rápido, el vapor se escapa por un agujero de la tapa y hace que la comida no tarde tanto en cocinar.

• Mamá que utiliza plancha: mira se utiliza para que las arrugas de la ropa desaparezcan mediante el calor de la plancha y eso hace que se expulse a los lados.

• Y ¿Cómo funciona el dispositivo que produce vapor?

• Lavandería San Juan: las lavadoras y planchas utilizan el vapor caliente para secar la ropa y evitar arrugas, esto funciona mediante que las planchas y lavadoras usan agua y mediante una fuente de calor esta agua se evapora y sale por los lados esto seca ropa y además evita arrugas.

• Lavandería Laurita: las planchas usan agua que se transforma en vapor y hace que el fierro se caliente y evite arrugas.

• Carro de camotes: el carro tiene una entrada de agua y otra donde se le mete leña cuando el agua se calienta esta hace que se cocinen los camotes a vapor ¨sudados¨.

• Cocina económica: el calor de la estufa hace que el agua dentro de la olla se evapore y salga por un ollo pequeño en la tapa de la olla, haciendo que se cocine rápidamente.

• Mama que utiliza plancha: mediante una corriente eléctrica hace que se caliente el aparato y, ya con agua adentro, se evapora y hace que esto desaparezca arrugas.

• Pero ¿Dónde se ubica la salida de vapor de la maquina?

• Lavandería San Juan: mediante un tubo subterráneo que expulsa el calor.

• Lavandería Laurita: en un tubo de metal o PVC que recorre el piso y sale directo a la calle.

• Carro de camotes: mediante una chimenea que sale del horno de leña.

• Cocina económica: la olla express tiene un orificio en la tapa que hace que el vapor salga continuamente.

• Mama que utiliza plancha: mediante unos pequeños ollos en la base de la plancha.

• ¿Qué transformaciones de energía se realizan en el dispositivo?

• Lavandería San Juan: pues la fuente de calor hace que el líquido se convierta en gaseoso.

• Lavandería Laurita: pues la fuente de calor de la plancha hace que el agua que tiene dentro se evapore.

• Carro de camotes: pues el agua se convierte en gas al calentarse.

• Cocina económica: el agua cuando alcanza el punto máximo de ebullición hace que salga en forma de vapor minuciosamente en el orificio de la tapa.

• Mamá que utiliza plancha: pues el líquido se convierte en sólido, ya que la plancha hace que se caliente el agua y hace que salga vapor.

• ¿Qué es lo que contamina: el vapor o el combustible que calienta el agua?

• Lavandería San Juan: lo que la calienta, pues usa una representativa cantidad de energía eléctrica, y no desecha gases tóxicos, el vapor es puro.

• Lavandería Laurita: lo que la calienta por que el vapor no contamina representativamente, pero al gastar energía eléctrica si se contamina.

• Carro de camotes: lo que la calienta, ya que la leña desecha humo toxico, y el vapor está limpio, por eso es blanco.

• Cocina económica: las dos porque la estufa gasta gas contaminador, pero el vapor que sale ya sale contaminado con la esencia de la comida.

• Mamá que utiliza plancha: lo que la calienta por que el vapor no contamina representativamente, pero al gastar energía eléctrica si se contamina.

Pregunten a sus familiares lo siguiente:[pic 1]

• ¿Cuáles son las ventajas y desventajas en cocer frijoles en una olla de barro y una de presión?
• Abuelita: las ventajas de la olla de presión es que se cosen más rápido que a la de barro la desventaja es que agarran un sabor menos sabroso.
• Abuelito: es que en la olla de presión es más rápido, pero el tapón puede llegar a estallar.
• Mamá: en la olla express es más rápida la cocción pero la comida agarra otro tipo de textura.
• Papá: la olla de presión es más rápida para cocer y a mi parecer no tiene ninguna desventaja.
• Tía: en la olla de presión se cocinan más rápido pero las cosas saben más ricas en una de barro pero se tardan mucho para cocer.
• ¿Cuánto tardan en coser los frijoles en una olla de presión y una de barro?
• Abuelita: en la de presión una hora y en la de barro dos horas.
• Abuelito: en la de presión tres cuartos de hora pero en la de barro dos o tres horas.
• Mamá: en la de presión 45 minutos y en la de barro dos horas.
• Papá: en la de barro como hora y media, pero en la de presión como media hora.
• Tía: en la de presión 45 minutos y en la de barro dos horas.
• ¿se cocina en el mismo tiempo en un recipiente metálico que en uno de cerámica?
• Abuelita: no, el metal se calienta más rápido que la cerámica.
• Abuelito: no, el metal se calienta más rápido que la cerámica.
• Mamá: no, el metal se calienta más rápido que la cerámica.
• Papá: no, el metal se calienta más rápido que la cerámica.
• Tía: no, el metal se calienta más rápido que la cerámica.
• ¿Qué ventajas tiene una plancha de vapor a una tradicional?
• Abuelita: esta se calienta más rápido y las tradicionales se enfriaban rápidamente.
• Abuelito: las de vapor calientan bien y facilitan el planchado y las tradicionales a veces se pegan a la ropa o se enfrían.
• Mamá: que la de vapor plancha sin problemas y la tradicional a veces se atoraba o enfriaba.
• Papá: el vapor facilita el planchado a diferencia de las tradicionales.
• Tía: la de vapor se calienta rápido y plancha mejor a una tradicional.
• ¿Qué cuidados se debe tener al utilizar agua hirviendo o vapor?
• Abuelita: saber manejarla despacio por que puede causar quemaduras.
• Abuelito: usarla con guantes para no quemarse.
• Mamá: con el vapor usar una máscara especial, porque puede afectar la respiración.
• Papá: a los niños que les ayude un adulto para no quemarlos.
• Tía: supervisar el agua para que nadie se acerque y se queme.

Al final comprendemos la importancia del vapor en nuestra vida diaria, siempre lo utilizamos, desde lavar y planchar la ropa, hasta preparar alimentos, como obtener vapor de agua cuando hervimos algo, las fuerza que intervienen en el uso del vapor, como el vapor puede hacer que se mueva algo como un tren o un barco. Además de  las desventajas en el uso del vapor en nuestra vida diaria, a veces podemos contaminar el ambiente, caso de ello es el aire, es contaminado por los gases que el vapor llega a soltar. Pero nos puede facilitar tareas como cocinar alimentos rápidamente, nos ayudó a comprender cuál fue el proceso a seguir para hacer caminar algo con vapor y también reconocer científicamente como funciona, que hace con que funciona, entre muchísimas cosas más que podemos aprender con el uso de vapor.

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