La Maquina de Vapor
Historia de La Maquina de Vapor
La Maquina de Vapor
Se llama máquina de vapor a toda máquina en que se utiliza como fuerza motriz la expansiva del vapor de agua y su principio fundamental es el de la conversión del calor en trabajo y este trabajo, realizado por una máquina de vapor, depende, como en todas las máquinas térmicas, del desnivel de temperatura, es decir, de la diferencia de la temperatura del vapor cuando entra en el cilindro y la que tiene al salir al exterior y se compone de dos partes: una en que se produce el vapor que ha de actuar como fuerza motriz y llamada generador o caldera y otra que constituye la máquina propiamente tal formada por el sistema de mecanismos encargados de recibir y transmitir la acción de la fuerza motriz del vapor y se compone esencialmente de un émbolo o pistón (posteriormente reemplazado por la turbina de vapor) que adquiere por la acción del vapor un movimiento de vaivén en el interior de un cilindro donde encaja y oscila constituyendo el receptor cuyo movimiento se transmite a otro émbolo por el intermedio de un balancín, haciendo la transformación de movimientos necesaria por medio de los artificios más convenientes.
la máquina de vapor constituye un modelo de motor de combustión externa. El calentamiento de agua con inducción de formación de vapor permite la liberación de grandes alícuotas de energía térmica, la cual es reconvertida en energía mecánica por medio de un proceso que involucra pistones, bielas y manivelas. Esta cadena de transmisión permite generar un movimiento de rotación que genera la propulsión necesaria para estructuras fabriles o para distintos vehículos, incluidos locomotoras y barcos.
El diseño original fue progresivamente sustituido por las modernas máquinas de vapor capaces de convertir la energía térmica en energía eléctrica. A tal fin, se genera un flujo continuo de vapor de agua, por lo cual se las considera en la actualidad como turbinas. Se advierte que, en virtud de la aparición de otros recursos técnicos, en los tiempos modernos las máquinas de vapor se utilizan sólo en forma ocasional y, en general, como elementos complementarios y auxiliares.
Como Funciona La Maquina 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.
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.
Historia de La Maquina de Vapor
En el siglo I dC, los científicos griegos se dieron cuenta de que mediante el vapor se podía generar fuerza o energía posible de utilizar. En este entonces, los antiguos griegos no usaron el vapor para mover maquinaria.
Recién a finales del siglo XVII, y tras miles de pruebas que habían fallado, se empezaron a usar las máquinas de vapor. Los ingenieros de esa época crearon las primeras. El Marques de Worcester y Thomas Savery fueron grandes contribuyentes en este tema. Savery pretendió usar la maquina inventada por él para bombear agua afuera de las minas.
La primera máquina de vapor que tenía realmente fines prácticos fue la creada en el año 1712 por Thomas Newcomen.
El escocés James Watt, fabricante de instrumentos, mejoró la máquina de vapor. Mediante sus aparatos se condensaba el vapor fuera del cilindro principal, lo que permitía ahorrar calor.
Las máquinas de vapor usaban a este para forzar a bajar el pistón y así aumentar la eficiencia. Las nuevas máquinas se convirtieron rápidamente en la mayor fuente de energía de las fábricas y minas. Las mejoras efectuadas luego incluyeron un motor más compacto y de alta presión usado en locomotoras y barcos.
Importancia de La Maquina de Vapor
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.
La gran importancia de las máquinas de vapor queda de manifiesto en su continuidad histórica, con distintas variaciones, casi hasta la primera mitad del siglo XX. En ese lapso, el impulso térmico generado por el carbón mineral movilizaba aún a las máquinas de vapor, hasta lograrse la mayor difusión de los modernos motores de combustión interna en los cuales se aplican combustibles fósiles. En una etapa posterior, la energía nuclear y las energías renovables (hidroeléctrica y eólica) parecen haber desplazado de modo definitivo a la máquina de vapor como recurso generador energético inmediato. No obstante, su muy bajo costo y su tecnología simple constituyen parámetros que hacen que la máquina de vapor puede constituir en una herramienta para comunidades pequeñas o como complemento para la obtención de energía en forma rápida y accesible.
Thomas Newcomen
Nacido el 13 de febrero de 1663 - 5 de agosto de 1729, herrero e inventor, nació en Dartmouth, Devon, Inglaterra. Es frecuentemente citado como el padre de la revolución industrial como su primer innovador y empresario.
En 1712 Newcomen, con su socio Thomas Savery, construyó una máquina de vaporatmosférica utilizada para bombear agua fuera de las minas de carbón y estaño existentes en la zona nativa de Newcomen, en el sudoeste de Inglaterra, particularmente en Cornualles.
Más máquinas fueron instaladas por el propio Newcomen en Inglaterra, lo que llevó a la construcción de más de 100 máquinas antes de que la patente expirara en 1733. El diseño fue mejorado más tarde por James Watt.
Maquina de Newcomen
La máquina aplicaba el principio que cuando el vapor se enfría y se condensa,su volumen se reduce muchísimo.Si este proceso se lleva a cabo en una cámara totalmente cerrada,se origina en ella un vacío.La cámara de Newcomen era un enorme ciclindro vertical abierto en su parte superior y provisto de un pistón que subía y baja se llenaba de vapor.Entonces invadía el ciclindro un chorro de agua fría, a fin de condensar el vapor y crear el vacío,momento en que actuaba sobre la cara superior del pistón la presión del aire,impeliéndolo hacia abajo y efectuando una carrera útil.El pistón subía nuevamente y se preparaba para una nueva carrera.Las máquinas de vapor de este tipo se denominaron de Newcomen (aunque no las construyera él todas),y también máquinas "de Fuego" o "Atmosférica".
James Watt
James Watt (Greenock, Escocia 30 de enero de 1736. Handsworth, Inglaterra, 25 de agosto de 1819) fue un ingeniero mecánico e inventor escocés. Las mejoras que realizó en la máquina de Newcomen dieron lugar a la conocida como máquina de vapor de agua, que resultaría fundamental en el desarrollo de la primera Revolución Industrial, tanto en Inglaterra como en el resto del mundo.
Mientras trabajaba fabricando instrumentos en la Universidad de Glasgow, Watt se interesó en la tecnología de las máquinas de vapor y se percató de que los diseños coetáneos desperdiciaban una gran cantidad de energía enfriando y calentando repetidamente el cilindro. Watt introdujo una mejora en el diseño, el condensador separado, que evitaba la pérdida de energía y mejoró radicalmente la potencia, eficiencia y rentabilidad de las máquinas de vapor. Finalmente adaptó este motor para producir un movimiento rotatorio, lo que amplió enormemente su uso más allá del simple bombeo de agua.
La Maquina De Watt
El rendimiento de la máquina de Newcomen era poco satisfactorio, más que nada porque el vapor se enfriaba en el propio cilindro. De ello se dio cuenta un mecánico escocés llamado James Watt , quien al reparar una máquina de Newcomen introduce en ella importantes modificaciones. Hace que el vapor se condense en un recipiente especial, el condensador, que conecta con un tubo al cilindro al que, además, cierra por sus dos extremos. De esta forma se podía mantener siempre caliente el cilindro, ahorándose una importante cantidad de combustible. Además introduciría otros adelantos en su máquina , como un mecanismo para regular la distribución del vapor, máquina de doble efecto, y una varilla que une el émbolo con un balancín articulado, la biela, por lo cual el movimiento rectilíneo se hace circular.
Richard Trevithick
Tregajorran, 13 de abril de 1771 - Dartford, 22 de abril de 1833) fue un inventor e ingeniero inglés constructor de máquinas, que desarrolló la primera locomotora de vapor capaz de funcionar.
Su padre también era ingeniero y trabajaba en la mina de Dolcoath. Asistió a la escuela en Camborne. A los 19 años trabajó en la mina East Stray Park, donde construyó y modificó máquinas de vapor.
A medida que adquiría experiencia, se iba ocupando de mejorar la máquina de vapor, especialmente en reducirla de tamaño y construir calderas potentes capaces de producir mayor presión y, por tanto, aumentar el rendimiento. En 1797 construyó Trevithick su primer modelo de vehículo a vapor. La caldera se calentaba mediante una barra de hierro al rojo vivo que se introducía en el tubo de calefacción en lugar del hogar. En 1801 la colocó en Camborne sobre ruedas y recibió el nombre de "Puffing Devil". Junto con el vehículo ideado por Nicolas-Joseph Cugnot en 1769, fue uno de los primeros vehículos en moverse por sí solo y era capaz de transportar pasajeros a la velocidad de 8 km/h, incluso por subidas. Dado que perdía pronto presión, tenía poco valor práctico, pero contaba como un invento importante para el desarrollo de la locomotora. Si bien en la patente se preveía el uso de un fuelle para atizar el fuego, Trevithick hizo escapar por la chimenea el vapor que salía de los cilindros. Con el tiro forzado que producía este escape, el fuego se avivaba más. Pero este invento cayó pronto en el olvido, hasta que George Stephensonlo volvió a emplear en 1816 en sus locomotoras.
La Maquina de Vapor en La Primera Locomotora del Mundo
Trevithick construyó en 1802 una máquina de alta presión para una planta siderúrgica en Merthyr Tydfil, Gales. La sujetó a un bastidor e hizo de ella una locomotora. La patente la vendió en 1803 a Samuel Homfray, el propietario de la ferrería, quien estaba tan impresionado que hizo una apuesta con otro industrial de que la locomotora podía arrastrar diez toneladas de hierro por unas vías hasta Abercynon, a una distancia de 15,7 km.
La apuesta se llevó a cabo el 21 de febrero de 1804. La locomotora de Trevithick remolcó cinco vagones con diez toneladas de hierro y 70 hombres a una velocidad media aproximada de 3,9 km/h (2,4 mph), y necesitó cuatro horas y cinco minutos para cubrir toda la distancia. Parece que la máquina sola alcanzaba los 25 km/h. Lo más llamativo de ella era el gran volante que se había adoptado de las máquinas estacionarias, así como la probada tobera. Aunque funcionaba, esta locomotora no tuvo éxito porque era demasiado pesada para los raíles de hierro fundido, ideados para carromatos tirados por caballos. A los cinco meses dejó de funcionar y se volvió a utilizarla como máquina estacionaria.
La Maquina de Vapor en La Actualidad
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 de combustión interna en el transporte.
Algunos de los medios de transporte turístico de vapor en la actualidad son el Tren de vapor turístico en la localidad gipuzkoana de Legazpi, la Fundación Lembur está recuperando los vestigios del hierro que tanta importancia tuvo en el desarrollo de la población, como las instalaciones de las minas junto a lo hornos de calcinación del alto de Aduna y la Ferrería de Mirandaola principalmente.
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