CURSO Mquinas Trmicas 1

PROFESOR Ing. Echevarria Ardiles Hernan

ALUMNO Rodriguez Poma Oscar Philliph

TEMA Informe sobre Maquina de Vapor 2015

Cmo funcionan las mquinas de vapor?La revolucin industrial del siglo XVIII no hubiese sido posible sin el poder de las mquinas de vapor, que con su motor de combustin externa, se convirtieron en las primeras de uso generalizado.Su vital implementacin en la industria trajo consigo grandes avances en todos los mbitos, especialmente a nivel econmico, social y tecnolgico. Por todas estas razones hoy en OjoCientfico quiero invitarte a conocer, entre otros aspectos, el desarrollo y funcionamiento de la mquina de vapor, uno de los ms grandes inventos de la historia.

Qu es una mquina de vapor?

Se le llama mquina de vapor a las mquinas, que con motores de combustin externa, trabajan para convertir la energa trmica (la fuerza del calor) del agua hirviendo en energa de tipo mecnica.

El calor resultante de la quema de ciertas cantidades de carbn hace hervir el agua que se convierte en vapor. Ese vapor es capturado y dirigido para alimentar una serie de elementos que ponen en marcha la mquina.

Quin invent la mquina de vapor?

Thomas Newcomen invent la mquina de vapor en el ao 1705. Con la ayuda de algunos colegas como el fsico Robert Hooke y el mecnico John Calley, Newcomen fue el primero en realizar una mquina de vapor propiamente dicha.Algunos aos despus se utiliz como base para varios de los inventos ms importantes de la Revolucin Industrial como la locomotora, los barcos de vapor y en las fbricas, entre otras cosas. Varios aos ms tarde, James Watt (el de las bombillas), le realiz importantes mejoras, hasta que en 1769 termin perfeccionndola.

Thomas Newcomen

Cmo funciona una mquina de vapor?

Las mquinas de vapor trabajan por su motor de vapor alimentado, los mismos que han alimentado a las locomotoras y otras maquinarias entre los aos 1800 y 1950. Aunque existen en diferentes tamaos y formas, bsicamente 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, carbn o petrleo, esta hierve. Cuando hierve en la caldera, el vapor que se genera se concentra generando una alta presin y en ese estado se lo dirige a una cmara cerrada conocida como cmara de vapor.

El vapor de la caldera entra en la cmara, en donde en el extremo delantero se encuentra un cilindro, que por la expansin del volumen del agua, empuja un pistn. A travs de un mecanismo de biela-manivela el movimiento circular de este pistn se convierte en un movimiento de traslacin o de rotacin.

Este movimiento es capaz de hacer girar ruedas por ejemplo de una locomotora o incluso provocar la rotacin de un rotor en un generador elctrico. Cuando acaba con el ciclo, el mbolo vuelve al lugar en el que comenz y todo el vapor se expulsa con inercia aplicando la energa cintica (la misma que tanto tiene que ver en el funcionamiento de la montaa rusa).

Al mismo tiempo, mediante una serie de vlvulas se produce una renovacin en la entrada y la salida de los flujos de vapor, tambin de forma constante.

Cmo funciona una mquina de vapor?

Partes principales de una mquina de vapor

Haycuatro partes diferentes en una mquina de vapor:1. Unfuegoen el que el carbn se quema.2. Unacaldera llena de aguaque el calor calienta para generar el vapor.3. Uncilindro y un pistn, bastante parecido al de la bomba de la bicicleta pero mucho ms grande. El vapor de la caldera es entubado dentro del cilindro, causando que el pistn se mueva primero de una forma y luego de otra. Este movimiento de entrada y salida (el cual es conocido como alternativo) se utiliza para conducir4. unamquina unida al pistn. Podra ser cualquier cosa desde una bomba de agua a una mquina de fbrica o incluso una locomotora de vapor gigante corriendo arriba y abajo por unas vas de ferroviarias!

Tipos de motores de vapor

Nuestro diagrama superior muestra una mquina de vapor simple, con un nico cilindro que genera la suficiente energa para que la locomotora se mueva. Esto se conoce con el nombre de mquina de vapor rotatoria, porque el trabajo del pistn es hacer que las ruedas roten.

La primera locomotora de vapor funcion de diferente forma. En lugar de rotar las ruedas, el pistn empujaba una viga de arriba abajo con un sencillo movimiento de vaivn de ida y vuelta.Motores alternativos de mquinas de vapor fueron usados para bombear agua hacia el exterior de las inundadas minas de carbn en el siglo 18. Cuando el vapor empuja el pistn y la locomotora lo dirige en el sentido contrario, estamos hablando de una mquina de vapor de simple efecto. El diseo es bastante ineficiente debido a que el pistn solamente tiene energa suficiente la mitad del tiempo.

Los mejores diseos utilizan tuberas y vlvulas extra para que el vapor empuje el pistn, primero de una forma y luego de otra. Esto se conoce como mquina de vapor de doble efecto (o contraflujo). Es mucho ms poderosa debido a que el vapor est conduciendo el pistn todo el tiempo

Realmente, ha muerto el vapor?El carbn era barato y abundante durante la Revolucin Industrial, pero la invencin del motor de gasolina (petrleo) en la mitad del siglo 19 anunci una nueva era: durante el siglo 20, el petrleo sustituy al cabrn como el combustible predilecto del mundo.Los motores de vapor son extremadamente ineficientes, pierden alrededor del 80-90% de la energa que produce del carbn. Lo que significaba quetenan que quemar enormes cantidades de carbn para producir enormes cantidades de energa til.

El motor de vapor es tan ineficiente porque el fuego que quema el carbn est totalmente separado del cilindro que convierte la energa del calor del vapor en energa mecnica para mover la mquina. Este diseo es conocido como motor de combustin externa debido a que el fuego y la caldera estn fuera del cilindro. Es ineficiente porque la energa se pierde en forma de calor y vapor al viajar desde el fuego a la caldera y de ah al cilindro.

Los motores de gasolina y diesel se han basado en un diseo totalmente diferente, motores de combustin interna. La gasolina o el diesel son quemados dentro del cilindro no fuera, y esta combustin interna del motor los hace ms eficientes considerablemente.

Se tardaban horas en arrancar un motor de vapor para poder usarlo; ahora con el motor diesel en menos de un minuto puedes estar viajando.

Sera genial si todo procediera de las energas renovables (turbinas de viento, paneles solares, y as), pero muchas an proceden delcarbn quemado en centrales elctricasa kilmetros de distancia de nuestros hogares y fbricas. Dentro de una planta de energa, el carbn an es quemado para generar vapor,moviendo dispositivos de molinos de viento llamados turbinas de vapor,mucho ms eficientes que los motores de carbn.Cuando las turbinas de vapor rotan, hacen girar generadores electromagnticos produciendo electricidad.As que, como ves, a pesar de que las locomotoras de vapor han desaparecido de nuestros rales, la energa del vapor sigue viva y sigue siendo tan importante como lo fue siempre!