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.
En términos simplificados, 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.
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.
jueves, 20 de marzo de 2014
miércoles, 19 de marzo de 2014
Historia de la máquina de vapor
En 1764, James Watt recibió en el taller una máquina de Newcomen. Al repararla, se percató de la merma en su rendimiento por la cantidad de vapor que desperdiciaba y buscó la manera de evitar el continuo calentamiento y enfriamiento del cilindro de pistones.
A lo largo de 25 años, Watt y Boulton colaboraron, introduciendo numerosas mejoras en la máquina de vapor, como la producción de movimiento rotatorio, el pistón de doble acción, el indicador de presión, y el control centrífugo automático de la velocidad de la máquina.
De esta forma consiguió un instrumento práctico, con una potencia capaz de mover maquinaria pesada, lo que trajo consigo el surgimiento de fábricas y una producción en masa. Fue el inicio de la Revolución Industrial.
Las aplicaciones prácticas de las máquinas de vapor fueron muy importantes en la minería, donde se utilizaron sobre todo como dispositivos de accionamiento de las bombas destinadas a evacuar el agua de las galerías profundas, aunque desde muy pronto también se emplearon como máquinas de elevación, transporte y extraccióm
James Watt adaptó la máquina de vapor para impulsar los mecanismos industriales. En 1782 fabricaban máquinas de vapor para telares, fábricas de papel, molinos de harina, destilerías, canales, obras hidráulicas y talleres.
Pero más allá de su máquina de vapor, Watt, inventó una copiadora de manuscritos, un cuadrante topográfico, una máquina de dibujar y un instrumento que se acoplaba a los telescopios para medir distancias entre los planetas y las estrellas.
Además, y sin conocer la existencia de ningún trabajo al respecto, descubrió que el agua estaba compuesta de oxígeno e hidrógeno. Creó la unidad llamada caballo de vapor para comparar la potencia, término que se utiliza hoy en día, sobre todo en los vehículos.
En 1790 James Watt había recibido alrededor de 76.000 libras esterlinas en regalías por sus patentes y era un hombre adinerado. Fue miembro de la Royal Society de Londres, de la Academia francesa de Ciencias y de la Sociedad Lunar.
Muchos de sus escritos se conservan en la biblioteca 'Birmingham'. En 1806 la Universidad de Glasgow le nombró doctor honoris causa. Rechazó el título de barón.
Murió en agosto de 1819 en Heathfield Hall, cerca de Birmingham, a la edad de 84 años. En su honor se ha dado su nombre, vatio en castellano, a la unidad de potenciaen el Sistema Internacional.
La solución fue un condensador separado. De esta forma se evitaba la constante pérdida de energía, y se reducía a un tercio el consumo de carbón. Fue el primero y más importante de los inventos de Watt.
Ese mismo año se casó con su prima Margaret Miller, con quien tuvo seis hijos, antes de enviudar, nueve años después. En 1776 se casaría de nuevo con Ann MacGregor, con quien tuvo otros dos hijos.
Con un préstamo de su amigo el científico Joseph Black y con John Roebuck como socio capitalista, Watt construyó en 1768 el primer modelo de prueba de lo que un año más tarde patentaría como 'Método para disminuir el consumo de vapor y de combustible en máquinas de calor'.
La empresa quebró en 1772. Ese año se asoció con el dueño de las Manufacturas Soho, Matthew Boulton, a quien conoció a través de la Sociedad Lunar de Birmingham. Boulton fabricaba productos de metal y pronto comercializó con éxito el invento de Watt.
De esta forma consiguió un instrumento práctico, con una potencia capaz de mover maquinaria pesada, lo que trajo consigo el surgimiento de fábricas y una producción en masa. Fue el inicio de la Revolución Industrial.
Las aplicaciones prácticas de las máquinas de vapor fueron muy importantes en la minería, donde se utilizaron sobre todo como dispositivos de accionamiento de las bombas destinadas a evacuar el agua de las galerías profundas, aunque desde muy pronto también se emplearon como máquinas de elevación, transporte y extraccióm
James Watt adaptó la máquina de vapor para impulsar los mecanismos industriales. En 1782 fabricaban máquinas de vapor para telares, fábricas de papel, molinos de harina, destilerías, canales, obras hidráulicas y talleres.
Pero más allá de su máquina de vapor, Watt, inventó una copiadora de manuscritos, un cuadrante topográfico, una máquina de dibujar y un instrumento que se acoplaba a los telescopios para medir distancias entre los planetas y las estrellas.
Además, y sin conocer la existencia de ningún trabajo al respecto, descubrió que el agua estaba compuesta de oxígeno e hidrógeno. Creó la unidad llamada caballo de vapor para comparar la potencia, término que se utiliza hoy en día, sobre todo en los vehículos.
En 1790 James Watt había recibido alrededor de 76.000 libras esterlinas en regalías por sus patentes y era un hombre adinerado. Fue miembro de la Royal Society de Londres, de la Academia francesa de Ciencias y de la Sociedad Lunar.
Muchos de sus escritos se conservan en la biblioteca 'Birmingham'. En 1806 la Universidad de Glasgow le nombró doctor honoris causa. Rechazó el título de barón.
Murió en agosto de 1819 en Heathfield Hall, cerca de Birmingham, a la edad de 84 años. En su honor se ha dado su nombre, vatio en castellano, a la unidad de potenciaen el Sistema Internacional.
La máquina de Newcomen
La máquina de Newcomen, o máquina de vapor atmosférica, fue inventada en 1712 por Thomas Newcomen, asesorado por Robert Hooke, que era físico, y por el mecánico John Calley. Esta máquina supuso una mejora frente a la máquina de Thomas Savery.
FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento de ambas máquinas era similar. Ambas creaban el vacío en un depósito a base de enfriar vapor de agua. La diferencia estaba en que mientras en la máquina de Savery era el propio vacío del depósito el que absorbía el agua de lamina, en la máquina de Newcomen el vacío creado en un cilindro tiraba de una viga hacia abajo.
Esta viga estaba situada en forma de balancín, de modo que al llenarse el vacío del cilindro con vapor, la viga volvía a subir. Este movimiento de vaivén accionaba una bomba alternativa que extraía el agua de la mina.
Tanto la máquina de Savery como la de Newcomen presentaban un problema: su funcionamiento se basaba en calentar y volver a enfriar sucesivamente un depósito. Esto provocaba roturas del mismo, aparte de suponer una pérdida energética que hacía que el rendimiento de la máquina fuera bajo.
Posteriormente James Watt ideó una nueva máquina que contaba con un condensador independiente, de modo que cada parte de la máquina se mantenía a una temperatura determinada.
El funcionamiento de ambas máquinas era similar. Ambas creaban el vacío en un depósito a base de enfriar vapor de agua. La diferencia estaba en que mientras en la máquina de Savery era el propio vacío del depósito el que absorbía el agua de lamina, en la máquina de Newcomen el vacío creado en un cilindro tiraba de una viga hacia abajo.
Esta viga estaba situada en forma de balancín, de modo que al llenarse el vacío del cilindro con vapor, la viga volvía a subir. Este movimiento de vaivén accionaba una bomba alternativa que extraía el agua de la mina.
Tanto la máquina de Savery como la de Newcomen presentaban un problema: su funcionamiento se basaba en calentar y volver a enfriar sucesivamente un depósito. Esto provocaba roturas del mismo, aparte de suponer una pérdida energética que hacía que el rendimiento de la máquina fuera bajo.
Posteriormente James Watt ideó una nueva máquina que contaba con un condensador independiente, de modo que cada parte de la máquina se mantenía a una temperatura determinada.
Elementos principales
Los órganos principales del artilugio no pueden ser más sencillos: Un cilindro tapado por un extremo en cuyo interior se mueve un émbolo provisto de un vástago que se articula con una manivela, unida ésta por el eje a un volante de inercia:
- El cilindro y el émbolo están construidos con el mismo material, preferentemente con bronce o latón, que son aleaciones de metales (cobre, estaño y zinc, principalmente) que reúnen cualidades óptimas para las condiciones a las que someten estas piezas: soportan muy bien los golpes de fuego o calor, no se oxidan en contacto con el aire o el agua, son de fácil mecanizado, con mínimo coeficiente de rozamiento, etc.
- El cilindro es realmente una pieza prismática (sencillamente un paralelepípedo) taladrada a lo largo de su eje principal. Cuenta en una de sus caras con dos orificios, uno para la entrada y salida de vapor y otro para insertar un eje mediante el cual gira u oscila el cilindro sobre su soporte.
- El émbolo es una pieza cilíndrica con el mismo diámetro que el taladro del cilindro, de forma que se desplaza en el interior de éste ajustadamente. En la cara plana exterior del émbolo se inserta una varilla o vástago, que cuenta en su extremo libre con un orificio. Este conjunto émbolo-vástago lo denominaremos pistón, que se asemeja a la biela de los motores de explosión, con la diferencia de que el pistón de la máquina de vapor oscilante no tiene articulación entre el propio émbolo y su vástago, sino que es una unión fija.
- La manivela o cigüeñal es el elemento que permite transformar el movimiento de vaivén del pistón en giro. Consta de las siguientes piezas: un brazo excéntrico respecto al eje del cigüeñal que se inserta en el orificio del vástago del pistón, el propio cuerpo del cigüeñal y su eje.
- El volante de inercia es el elemento que salva la irregularidad de la impulsión del pistón, es decir, permite que la máquina continúe girando en los puntos muertos que se producen en el conjunto pistón-cigüeñal. También tiene la función el volante de mantener una velocidad de giro relativamente constante, ya que la presión de vapor varía dentro del cilindro y por tanto sin este volante la máquina funcionaría a sacudidas.
domingo, 16 de marzo de 2014
sábado, 15 de marzo de 2014
¿Cómo funciona la máquina de vapor?
Las maquinas de vapor funcionan con un motor de vapor alimentado, aunque existan de diferentes tamaños y formas todos funcionan de manera muy similar.
En una caldera se hierve una determinada cantidad de agua incesantemente, la caldera se calienta con fuego alimentado de combustibles como madera, carbón o petróleo y el agua hierve. Cuando hierve en la caldera, se concentra el vapor generando una alta presión y se dirige a una cámara cerrada conocida como cámara de vapor, en donde en el extremo delantero se encuentra un cilindro, que empuja un pistón por la expansión del volumen del agua. El movimiento circular del pistón se convierte en un movimiento de traslación o rotación por una biela-manivela.
Este movimiento hace girar ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico, cuando llega al final del cilindro vuelve a su posición inicial y expulsa el vapor usando a energía cinética. el vapor se controla mediante unas válvulas de entrada y salida.
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En una caldera se hierve una determinada cantidad de agua incesantemente, la caldera se calienta con fuego alimentado de combustibles como madera, carbón o petróleo y el agua hierve. Cuando hierve en la caldera, se concentra el vapor generando una alta presión y se dirige a una cámara cerrada conocida como cámara de vapor, en donde en el extremo delantero se encuentra un cilindro, que empuja un pistón por la expansión del volumen del agua. El movimiento circular del pistón se convierte en un movimiento de traslación o rotación por una biela-manivela.
Este movimiento hace girar ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico, cuando llega al final del cilindro vuelve a su posición inicial y expulsa el vapor usando a energía cinética. el vapor se controla mediante unas válvulas de entrada y salida.
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lunes, 10 de marzo de 2014
Evolución de la máquina de vapor hasta la actualidad
Las mejoras posteriores en el mecanismo propulsor de los buques de vapor
En la actualidad uno de los usos mas importantes que se hacen de la maquina de vapor es la producción de energía eléctrica. Para ello se hace pasar el vapor a través de la rueda de paletas y su energía mecánica se transforma en energía eléctrica.
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En la actualidad uno de los usos mas importantes que se hacen de la maquina de vapor es la producción de energía eléctrica. Para ello se hace pasar el vapor a través de la rueda de paletas y su energía mecánica se transforma en energía eléctrica.
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Cómo era antiguamente la máquina de vapor
La máquina de vapor ha sido el motor inicial de la Revolución Industrial que impulsa a la actualidad. 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 porhulla dejó lugar a otros motores de combustión interna: aquellos impulsados por hidrocarburos derivados del petróleo.
Las primeras maquinas de vapor trabajaban 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.
Las primeras maquinas de vapor trabajaban 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.
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.
Hoy día 10 de marzo continuamos buscando información sobre la máquina de vapor.
Hemos consultado distintas fuentes de información, para documentarnos sobre la maquina de vapor y sus distintas características.
No hemos tenido dificultades para encontrar la información y nos ha parecido bastante interesante.
Hemos consultado distintas fuentes de información, para documentarnos sobre la maquina de vapor y sus distintas características.
No hemos tenido dificultades para encontrar la información y nos ha parecido bastante interesante.
jueves, 6 de marzo de 2014
¿Qué es la Máquina de Vapor?
Una máquina de vapor 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 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.
La máquina moderna de vapor posee fundamentalmente, dos partes: la térmica y la mecánica. La primera tiene por objetivo convertir el agua en vapor. Consta de una o varias calderas donde se dispone el combustible. La parte mecánica la constituyen los cilindros y el juego de bielas y manivelas, que transforma el movimiento rectilíneo del émbolo en circular al hallarse acopladas a un volante o rueda.
La máquina moderna de vapor posee fundamentalmente, dos partes: la térmica y la mecánica. La primera tiene por objetivo convertir el agua en vapor. Consta de una o varias calderas donde se dispone el combustible. La parte mecánica la constituyen los cilindros y el juego de bielas y manivelas, que transforma el movimiento rectilíneo del émbolo en circular al hallarse acopladas a un volante o rueda.
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