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, TAMBIÉN es un conjunto de mecanismos por el cual se transforma en fuerza útil de trabajo la energía contenida en el vapor de agua. Desde tiempos muy remotos se pensó en aprovechar la fuerza expansiva del vapor ideándose ingeniosos dispositivos que si bien carecían de aplicaciones prácticas, fueron en cambio la base de un invento que tanto ha influido en la civilización y en las costumbres.
La máquina moderna de vapor posee substancialmente, dos partes: la térmica y la mecánica. La primera tiene por objeto convertir el agua en vapor.
¿ CUALES SON SUS ETAPAS DEL COMO FUNCIONAN ?
- 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.
- 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 son turbo máquinas; 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.
¿ QUIEN INVENTO Y MEJORO LAS MAQUINAS DE VAPOR ?
Se cree que la primera máquina de vapor como tal, fue desarrollada en 1633. Esta creación pertenece a Eduard Somerset. La idea para desarrollarla, era el llevar agua desde el primer piso, hasta el segundo en un castillo en Londres. Pero su invento pasó al olvido, ya que de manera posterior, no pudo continuar con su desarrollo debido a la falta de fondos frescos.
Tiempo después, Samuel Morland, quien trabajaba como mecánico en la corte real del rey Carlos II, llegó a mejorar la máquina de vapor desarrollada por Somerset.
Para 1705, se desarrolló la llamada por su inventor, máquina de vapor atmosférica. Esta fue desarrollada por el ingeniero Thomas Newcomen. La gracia de su máquina, era aprovechar de manera económica, el vapor desarrollado por la combustión de fósiles naturales.
Pero quien inventó la máquina de vapor que realmente revolucionó al mundo, fue el mecánico escocés James Watt.
SU ESTRUCTURA
MAQUINA DE VAPOR A LO LARGO DE SU HISTORIA
Pero el inicio de la era de las máquinas de vapor empezó con Eduard Somerst (marqués de Worcester, Inglaterra) en 1663. Basándose en el principio de que si en una botella de agua de plástico metemos vapor de agua y la ceramos, cuando enfriamos el vapor, al condensarse, la botella se aplastaría. Es decir el vapor de agua al enfriarse disminuye la presión. Si la boca de la botella estuviera abierta y en contacto con agua de un recipiente, el agua del recipiente entraría en la botella ascendiendo. Esta disminución de la presión del vapor de agua al enfriarse dio lugar a que Somerst pensará en una máquina capaz de subir agua en los pisos de la construcción. En 1663 presentó su libro "Un siglo de invenciones",donde ya plantea los principios de su máquina a vapor que elevaba volúmenes de agua.
El problema es que Somerst no encontró capital suficiente para vender y producir su máquina. Ni siquiera la patento, lo que hace que la mayoría de la gente no le considere el inventor de la máquina. Podríamos considerar a Somerst como el ideólogo (el que tuvo la idea) de la primera máquina de vapor.
En aquella época había en Inglaterra un gran problema. El agua que inundaba las minas. Tuvo que llegar Thomas Savery (1650-1715, mecánico inglés) que mejoró la máquina de Somerst y la patentó. Esto hace que se le considere el verdadero inventor de la máquina de vapor, ya que su máquina si se comercializó e incluso fue evolucionando. En su época constituyó un gran avance en la industria minera, resolviendo el problema del agua en las minas. Pero ¿Cómo funcionaba su máquina? .
El problema es que Somerst no encontró capital suficiente para vender y producir su máquina. Ni siquiera la patento, lo que hace que la mayoría de la gente no le considere el inventor de la máquina. Podríamos considerar a Somerst como el ideólogo (el que tuvo la idea) de la primera máquina de vapor.
En aquella época había en Inglaterra un gran problema. El agua que inundaba las minas. Tuvo que llegar Thomas Savery (1650-1715, mecánico inglés) que mejoró la máquina de Somerst y la patentó. Esto hace que se le considere el verdadero inventor de la máquina de vapor, ya que su máquina si se comercializó e incluso fue evolucionando. En su época constituyó un gran avance en la industria minera, resolviendo el problema del agua en las minas. Pero ¿Cómo funcionaba su máquina? .
La máquina de Savery utilizaba el vació que hacia el vapor de agua al condensarse para extraer el agua del fondo de las minas de la siguiente manera (ver ilustración de la izquierda). Calentamos el agua el en deposito 1 y se convierte en vapor. Abrimos la válvula 3 y metemos el vapor en el deposito 2. Como en este momento la Ve (válvula de entrada) está cerrada y la Vs (válvula de salida) está abierta, el vapor empuja el agua del depósito 2 hacia arriba saliendo por 5 (Esto podría ser el primer ciclo de la máquina). Ahora cerramos 3 y el vapor como está en contacto con el agua líquida se enfría y hace el vació, succionando el agua del fondo de la mina 4, y subiendo al depósito 2 (este podría ser el 2º ciclo tiempo). En este momento volvemos abrir la válvula 3 y se repite el proceso
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Pero su máquina tenia 2 graves problemas: Trabajaba con altas presiones (riesgo de explosión) y la caldera formaba parte de la máquina (estaba todo junto), lo que hacia que tenía que estar la caldera en el interior de la mina. Esto causaba un enorme riesgo para los mineros si explotaba la caldera. Murió por la explosión de la caldera de una de sus propias máquinas.
Thomas Newcomen Herrero, inventor y socio de Thomas Savery , nació en Darthmouth, Inglaterra. En 1705 desarrolló la llamada por su inventor, máquina de vapor atmosférica. Newcomen resolvió los 2 problemas de Savery, construyendo una máquina en la que incorporaba un cilindro con un pistón fuera de la mina que se movía con el vapor producido por una caldera. Ese movimiento lo transmitía al otro extremo de un balancín moviendo una barra (hacia arriba y abajo) que accionaba una bomba de extracción colocada en el interior de la mina.
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Pero su máquina tenia 2 graves problemas: Trabajaba con altas presiones (riesgo de explosión) y la caldera formaba parte de la máquina (estaba todo junto), lo que hacia que tenía que estar la caldera en el interior de la mina. Esto causaba un enorme riesgo para los mineros si explotaba la caldera. Murió por la explosión de la caldera de una de sus propias máquinas.
Thomas Newcomen Herrero, inventor y socio de Thomas Savery , nació en Darthmouth, Inglaterra. En 1705 desarrolló la llamada por su inventor, máquina de vapor atmosférica. Newcomen resolvió los 2 problemas de Savery, construyendo una máquina en la que incorporaba un cilindro con un pistón fuera de la mina que se movía con el vapor producido por una caldera. Ese movimiento lo transmitía al otro extremo de un balancín moviendo una barra (hacia arriba y abajo) que accionaba una bomba de extracción colocada en el interior de la mina.
¿ COMO FUNCIONA LA QUINA DE VAPOR DE WATT ?
Cómo funcionaba la máquina de Watt? (Ver imagen de abajo)
Podemos apreciar como el vapor entra por los dos lados del pistón. En la carrera ascendente entra el vapor por A y empuja el pistón hacia arriba. Una vez arriba entra el vapor por C y lo empuja hacia abajo, haciendo que el vapor anterior pase al condensador por D enfriándolo fuera del cilindro. Cuando metemos de nuevo vapor por debajo (por A) sube empujando el vapor de la parte superior hacia el condensador ya que C está cerrada y B abierta. Esto hace que empuje el agua que hay dentro del condensador por D de nuevo hacia la caldera. También se aprecia el mecanismo de biela-manivela para transformar el movimiento rectilíneo en circular.
Podemos apreciar como el vapor entra por los dos lados del pistón. En la carrera ascendente entra el vapor por A y empuja el pistón hacia arriba. Una vez arriba entra el vapor por C y lo empuja hacia abajo, haciendo que el vapor anterior pase al condensador por D enfriándolo fuera del cilindro. Cuando metemos de nuevo vapor por debajo (por A) sube empujando el vapor de la parte superior hacia el condensador ya que C está cerrada y B abierta. Esto hace que empuje el agua que hay dentro del condensador por D de nuevo hacia la caldera. También se aprecia el mecanismo de biela-manivela para transformar el movimiento rectilíneo en circular.
INTEGRANTES
Gonzalez Bravo Rodrigo
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