Características de la máquina de vapor
Las principales características de la máquina de vapor son las siguientes:
- Es un tipo de motor de combustión externa.
- Convierte la energía calórica en mecánica.
- Realiza un proceso de combustión el cual se produce fuera del motor.
- Posee una serie de válvulas de salida y de entrada que se encarga de controlar el vapor.
- Realiza trabajo cinético o mecánico.
- Fue muy utilizada durante la Revolución Industrial.
Quién la inventó
La primera máquina de vapor que existió en el mundo es muy antigua y fue inventada por Herón de Alejandría en el siglo I. En esa época, se conoció con el nombre de Eolipila y se componía de dos tubos y de una cámara en la cual ingresaba el vapor para luego ser expulsado a través de los tubos produciendo un movimiento rotativo.
La primer máquina de vapor que fue creada con fines prácticos fue fabricada e inventada por Thomas Newcomen en el año 1712. La hizo con el objetivo de poder mejorar el rendimiento que se originaba en las bombas de agua de las minas para de esta manera poder obtener una mejor y mayor rentabilidad. Sin embargo, se considera como su inventor a James Watt, un ingeniero de origen escocés que hizo la presentación de la máquina en el año 1769.
Historia
La historia de la máquina de vapor está muy relacionada con la época antigua, específicamente en Egipto, cuando Herón creó una máquina que pudiera generar energía a partir del vapor, esto se encontró en varios manuscritos hechos por él. La máquina de vapor fue muy utilizada principalmente en la Revolución Industrial en donde tuvo un papel fundamental para la movilización de máquinas para transporte.
La primera máquina de este tipo fue inventada por Eduard Somerset, en el año 1663 y siguiendo este modelo se logró construir en el año 1665 el modelo llamado Vauxhall, sin embargo, nunca tuvo los fondos suficientes para poder desarrollar, construir y vender la máquina.
Fue James Watt quien logró incorporar una serie de mejoras en las máquinas de vapor que ya existían y le dio una mayor importancia al uso del vapor. Watt logró que el aparato pudiera funcionar en todo momento utilizando una misma temperatura lo que logró aumentar la eficiencia y fuera más eficaz. Posteriormente en el año 1765, creó un condensador separado para que ayudara a mantener la temperatura dentro del cilindro más elevada.
Partes
Las partes con las que cuenta una máquina de vapor son las siguientes:
- Caldera: esta es la parte en donde se da la transformación del agua en vapor.
- Válvula de entrada: es el lugar por el cual ingresa el vapor a la máquina y en donde se regula la cantidad de vapor que se mueve a través del sistema.
- Cilindro: en el cilindro se puede encontrar el pistón.
- Sistema biela-manivela: este tipo de sistema es el que permite la transformación del movimiento lineal que hace el pistón por medio de un movimiento circular.
- Pistón: el pistón es el encargado de ejercer la presión de vapor.
Cómo funciona
La máquina de vapor funciona transformando la energía calórica que existe en una cantidad de agua determinada en energía mecánica. Su funcionamiento se produce en dos etapas diferentes, primeramente se genera el vapor de agua que resulta del calentamiento de la caldera la cual está cerrada, lo cual se produce por la quema de combustible.
Posteriormente se introduce el vapor a presión en el cilindro y se empuja el pistón por completo. Para ello, se utiliza un volante de inercia y por medio de un mecanismo de biela. Una vez que el émbolo ha logrado alcanzar su punto máximo, entonces vuelve nuevamente a la posición inicial que tenía, dejando salir de esta forma el vapor de agua.
Para qué sirve
La máquina de vapor sirve y es utilizada en muchas aplicaciones de la vida diaria. Es usada en el campo textil, en los barcos de vapor, trenes, en bombas de vapor. Sirve para poder brindar una mayor cantidad de potencia a la máquina lo que genera un aumento en el rendimiento y en la eficiencia de la producción de energía. Son máquinas que sirven para poder poner en marcha grandes máquinas y una serie de diferentes aparatos como bombas y motores.
Tipos de máquina de vapor
Existen varios tipos de máquinas de vapor, estos se mencionan a continuación:
- Émbolo: este tipo de máquina posee un funcionamiento complejo y necesitan vapor presurizado para poder funcionar. El vapor en ellas ingresa por medio de los pistones y luego es expedido por las divisiones en donde se convierte el vapor en una fuerza de propulsión produciendo así movimientos rotatorios de fuerza.
- Expansión múltiple: es una máquina que tienen varios cilindros que se pueden mover de forma rotatoria y éstos no pueden ser manejados a una misma velocidad lo que los hace ser intrincados.
- De flujo uniforme: en este caso contienen una serie de cilindros para trasladar el vapor de un lado a otro. Poseen un sistema de calentamiento y enfriamiento sometido a vapor.
- De turbinas de vapor: son máquinas muy evolucionadas y cuentan con una serie de cilindros en los extremos que permite un mejor y mayor desplazamiento generando una velocidad más grande en la conducción del vapor.
- Motores de propulsión: funcionan por medio de cilindros grandes por medio de los cuales ingresa el agua a un cilindro para luego pasar a una cámara en donde será sometida a extremas temperaturas para luego llevar el vapor a otro cilindro el cual se encargará de expedirlo hacia el motor con fuerza.
Efectos en el medio ambiente
La generación de vapor necesita usar como base fundamental la combustión, proceso por medio del cual se pueden producir una gran cantidad de emisiones de productos que contaminan el medio ambiente tales como óxido de azufre, de nitrógeno y gases de combustión. Su uso también ha ocasionado que se exploten aún más todos los recursos naturales principalmente por parte de las grandes industrias de petróleo en los procesos que éstas realizan para poder extraer crudo y para refinarlo. Además, para poder general una mayor potencia en el vapor es necesario utilizar fuego, y éste produce grandes cantidades de humo que provocan también la contaminación del aire.
Importancia de la máquina de vapor
La importancia de la máquina de vapor se encuentra en su importante intervención en la Revolución Industrial ya que por medio de su invención se logró cambiar de forma importante toda la historia de la civilización actual. Gracias a la máquina de vapor, se logró conseguir una mejor expansión económica, se generaron más fuentes de trabajo y se mejoró todo lo relacionado con la comunicación.
