Steam Engine Puzzle

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Una máquina de vapor es un motor térmico que realiza un trabajo mecánico utilizando vapor como fluido de trabajo.

El uso de agua hirviendo para producir movimiento mecánico se remonta a 2000 años, pero los primeros dispositivos no fueron prácticos. El inventor español Jerónimo de Ayanz y Beaumont patentó en 1606 la primera máquina de vapor. En 1698, Thomas Savery patentó una bomba de vapor que usó vapor en contacto directo con el agua que se bombea. La bomba de vapor de Savery usó vapor de condensación para crear un vacío y dibujar agua en una cámara, y luego aplicó vapor presurizado para bombear aún más el agua. El motor atmosférico de Thomas Newcomen fue el primer verdadero motor de vapor comercial que usaba un pistón, y se usó en 1712 para bombear en una mina.

En 1781, James Watt patentó una máquina de vapor que producía un movimiento rotativo continuo. [1] Los motores de diez caballos de fuerza de Watt permitieron alimentar una amplia gama de maquinaria de fabricación. Los motores podrían ubicarse en cualquier lugar donde se pueda obtener agua y carbón o combustible para madera. Para 1883, los motores que podrían proporcionar 10,000 hp se habían vuelto factibles. [2] Las máquinas de vapor también podrían aplicarse a vehículos como motores de tracción y las locomotoras ferroviarias. La máquina de vapor estacionario era un componente clave de la revolución industrial, lo que permitía a las fábricas ubicar donde la energía del agua no estaba disponible.

Las máquinas de vapor son motores de combustión externos, [3] donde el fluido de trabajo está separado de los productos de combustión. Se pueden usar fuentes de calor sin combustión como energía solar, energía nuclear o energía geotérmica. El ciclo termodinámico ideal utilizado para analizar este proceso se denomina ciclo Rankine. En el ciclo, el agua se calienta y se transforma en vapor dentro de una caldera que funciona a alta presión. Cuando se expande a través de pistones o turbinas, se realiza el trabajo mecánico. El vapor de presión reducida se condensa y se bombea nuevamente a la caldera.

En el uso general, el término máquina de vapor puede referirse a las plantas de vapor integradas (incluidas las calderas, etc.), como las locomotoras de vapor ferroviario y los motores portátiles, o puede referirse solo a la maquinaria de pistón o turbina, como en el motor de haz y la máquina de vapor estacionario. Los dispositivos especializados, como los martillos de vapor y los conductores de pilotes de vapor, dependen del vapor suministrado desde una caldera separada. Las máquinas de vapor de tipo de pistón a recíproco siguieron siendo la fuente dominante de potencia hasta principios del siglo XX, cuando los avances en el diseño de motores eléctricos y los motores de combustión interna resultó gradualmente en el reemplazo de las máquinas de vapor recíprocas (pistón) en el uso comercial y el ascenso de las turbinas de vapor en la generación de energía. [4] Teniendo en cuenta que la gran mayoría de la generación eléctrica mundial es producida por las máquinas de vapor tipo turbina, la "edad de vapor" continúa con niveles de energía mucho más allá de los principios del siglo XIX.