Calienta el agua a su punto de ebullición y pasa de ser un líquido a convertirse en el gas o vapor de agua que conocemos como vapor. Cuando el agua se convierte en vapor, su volumen aumenta aproximadamente 1.600 veces, esa expansión está llena de energía.
Un motor es una máquina que convierte la energía en fuerza mecánica o movimiento que puede girar pistones y ruedas. El propósito de un motor es proporcionar potencia, una máquina de vapor proporciona potencia mecánica utilizando la energía del vapor.
Máquinas de vapor fueron los primeros motores exitosos inventados y fueron la fuerza impulsora detrás del revolución industrial. Se han utilizado para alimentar los primeros trenes, barcos, fábricas y incluso autos. Y aunque las máquinas de vapor fueron definitivamente importantes en el pasado, ahora también tienen un nuevo futuro para suministrarnos energía con fuentes de energía geotérmica.
Cómo funcionan los motores de vapor
Para comprender una máquina de vapor básica, tomemos el ejemplo de la máquina de vapor que se encuentra en una vieja locomotora de vapor como la representada. Las partes básicas de la máquina de vapor en una locomotora serían una caldera, una válvula deslizante, un cilindro, un depósito de vapor, un pistón y una rueda motriz.
En la caldera, habría una caja de fuego donde se introduciría el carbón. El carbón se mantendría encendido a una temperatura muy alta y se usaría para calentar la caldera para hervir agua produciendo vapor a alta presión. El vapor a alta presión se expande y sale de la caldera a través de tuberías de vapor hacia el depósito de vapor. El vapor es controlado por una válvula deslizante para moverse dentro de un cilindro para empujar el pistón. La presión de la energía del vapor que empuja el pistón gira la rueda motriz en círculo, creando movimiento para la locomotora.
Historia de los motores de vapor
Los humanos han sido conscientes del poder del vapor durante siglos. Ingeniero griego, Héroe de Alejandría (alrededor del año 100 DC), experimentó con vapor e inventó el eolipile, la primera pero muy cruda máquina de vapor. El eolipilo era una esfera de metal montada sobre una caldera de agua hirviendo. El vapor viajó a través de tuberías a la esfera. Dos tubos en forma de L en lados opuestos de la esfera liberaron el vapor, lo que dio un empuje a la esfera que la hizo girar. Sin embargo, Hero nunca se dio cuenta del potencial del eolipilo, y pasaron siglos antes de que se inventara una máquina de vapor práctica.
En 1698, ingeniero inglés, Thomas Savery patentó la primera máquina de vapor crudo. Savery usó su invento para bombear agua de una mina de carbón. En 1712, ingeniero y herrero inglés, Thomas Newcomen inventó la máquina de vapor atmosférico. El propósito de la máquina de vapor de Newcomen también era eliminar el agua de las minas. En 1765, un ingeniero escocés, James Watt comenzó a estudiar la máquina de vapor de Thomas Newcomen e inventó una versión mejorada. Fue el motor de Watt el primero en tener un movimiento giratorio. El diseño de James Watt fue el que tuvo éxito y el uso de máquinas de vapor se generalizó.
Los motores de vapor tuvieron un profundo efecto en la historia del transporte. A fines de la década de 1700, los inventores se dieron cuenta de que las máquinas de vapor podían propulsar barcos y George Stephenson inventó el primer barco de vapor comercialmente exitoso. Después de 1900, los motores de combustión interna de gasolina y diesel comenzaron a reemplazar los motores de pistón de vapor. Sin embargo, las máquinas de vapor han reaparecido en los últimos veinte años.
Motores de vapor hoy
Puede ser sorprendente saber que el 95 por ciento de la energía nuclear Las plantas utilizan máquinas de vapor para generar energía. Sí, las barras de combustible radiactivo en una planta de energía nuclear se utilizan como el carbón en una locomotora de vapor para hervir agua y crear energía de vapor. Sin embargo, la eliminación de las barras de combustible radiactivo gastado, la vulnerabilidad de las centrales nucleares a los terremotos y otros problemas deja al público y al medio ambiente en gran riesgo.
La energía geotérmica es energía generada usando vapor producido por el calor que emana del núcleo fundido de la tierra. Las plantas de energía geotérmica son relativamente Tecnología verde. Kaldara Green Energy, un fabricante noruego / islandés de equipos de producción de energía eléctrica geotérmica, ha sido el principal innovador en el campo.
Las plantas de energía solar térmica también pueden usar turbinas de vapor para generar su energía.