MQUINA

DE

VAPOR

Alumna: Kojachi Bobadilla, Lihana Fiorella

Cdigo: 2011002588

Contenido

Intrroduccin

Resea Histrica

Evolucin Histrica

La Eclosin Del Maquinismo

Tipos De Mquinas

La Mquina De Savery

La Mquina De Watt

Importancia De La Mquina De Vapor

Bibliografa

Introduccin

Mquina de vapor, dispositivo mecnico que convierte la energa del vapor de

agua en energa mecnica y que tiene varias aplicaciones en propulsin y

generacin de electricidad. El principio bsico de la mquina de vapor es la

transformacin de la energa calorfica del vapor de agua en energa mecnica,

haciendo que el vapor se expanda y se enfre en un cilindro equipado con un

pistn mvil. El vapor utilizado en la generacin de energa o para calefaccin

suele producirse dentro de una caldera. La caldera ms simple es un depsito

cerrado que contiene agua y que se calienta con una llama hasta que el agua se

convierte en vapor saturado. Los sistemas domsticos de calefaccin cuentan con

una caldera de este tipo, pero las plantas de generacin de energa utilizan

sistemas de diseo ms complejo que cuentan con varios dispositivos auxiliares.

La eficiencia de los motores de vapor es baja por lo general, lo que hace que en la

mayora de las aplicaciones de generacin de energa se utilicen turbinas de vapor

en lugar de mquinas de vapor.

Resea Histrica

La mquina de vapor, o previamente conocida como motor de vapor, se emple

de forma activa durante el desarrollo de la Revolucin Industrial; aqu tuvo un

papel fundamental ya que se utilizaba para mover diversas mquinas tales como

locomotoras, bombas, motores marinos, etc.

La mquina de vapor moderna que se empleaban en la generacin de energa

elctrica no es ya de desplazamiento positivo o mbolo como las descriptas en el

prrafo anterior, stas son turbomquinas, decimos con esto que estn

atravesadas por un continuo flujo de vapor; las mismas reciben el nombre de

turbinas de vapor. Actualmente, la mquina de vapor alternativa es un motor muy

poco empleado para servicios auxiliares, ya que se ha vista desplazada por lo que

conocemos, en la mquina industrial, como el motor elctrico y por el motor de

combustin interna en el transporte.

Son muchos los investigadores y autores que han tratado de determinar la fecha

de la invencin de la mquina de vapor, tratando de encontrar su inventor, intento

en vano debido a que la historia de su invencin y desarrollo se encuentra plagada

de cientos de nombres. La historia de la mquina de vapor se relaciona con

Hern, y sigue su curso pasando por la sofisticada mquina de Watt, siendo

vctima de las mejoras en Inglaterra en la Revolucin Industrial, hasta hoy, en

donde la podemos utilizar en el transporte, entre muchas otras cosas.

Quin invento la mquina de vapor?

El primer registro de una mquina de vapor nos lleva hasta Egipto, Heron de

Alejandra posea un manuscrito en donde la mencionaba, pero la mquina de

vapor no era la nica, los artefactos que se describan all no se saben con certeza

si fueron confeccionados por el mismo Hern; en realidad nada en el texto seala

quien pudo ser el artfice de los dispositivos que all se describan.

De todas maneras Somerset no pudo recaudar los capitales suficientes para

vender o producir su mquina lo que lo llev a morir en la pobreza. Por esto,

probablemente, el hecho de que su invencin fue atribuido a Thomas Savery,

sobre esta mquina a vapor obtuvo una patente en 1668. La mquina de Savery

se introdujo en las minas inglesas de forma muy limitada, esto se debi a las

grandes riesgos de explosin que existan por un incontrolado incremento de la

presin en la mquina.

Un relato annimo afirma que si las mquinas de vapor no se utilizaban

correctamente podran causar hasta la muerte; este relato haca referencia a un

trabajador que por aadir una vlvula de seguridad confeccionada dos aos antes

para trabajar ms deprisa y obtener ms vapor, provoc una explosin debido a

que el vapor no puedo levantar el contrapeso ejercido y se acumul en el interior

de la caldera. Este incidente acab con la vida de este pobre hombre. Lo mismo

puede ocurrir hoy en da si no se utiliza la mquina de vapor con responsabilidad y

de forma adecuada; las grandes instalaciones son complejas y por ende

necesitamos que nos guen, al menos, cuando las utilizamos por primera vez.

Evolucin Histrica

En la mquina de vapor se basa la Primera Revolucin Industrial que, desde fines

del siglo XVIII en Inglaterra y hasta casi mediados del siglo XIX, aceler

portentosamente el desarrollo econmico de muchos de los principales pases de

la Europa Occidental y de los Estados Unidos. Solo en la interfase que medi

entre 1890 y 1930 la mquina a vapor impulsada por hulla dej lugar a otros

motores de combustin interna: aquellos impulsados por hidrocarburos derivados

del petrleo.

Muchos han sido los autores que han intentado determinar la fecha de la invencin

de la mquina de vapor atribuyndola a tal o cual inventor; intento que haba sido

en vano, ya que la historia de su desarrollo estaba plagada de nombres propios.

Desde la recopilacin de Hern hasta la sofisticada mquina de James Watt, son

multitud las mejoras que en Inglaterra y especialmente en el contexto de una

incipiente Revolucin Industrial en los siglos XVII y XVIII condujeron sin solucin

de continuidad desde los rudimentarios primeros aparatos sin aplicacin prctica a

la invencin del motor universal que lleg a implantarse en todas las industrias y a

utilizarse en el transporte, desplazando los tradicionales motores, como el animal

de tiro, el molino o la propia fuerza del hombre. Jernimo de Ayanz y Beaumont,

militar, pintor, cosmgrafo y msico, pero, sobre todo, inventor espaol registr en

1606 la primera patente de una mquina de vapor moderna, por lo que se le

puede atribuir la invencin de la mquina de vapor. El hecho de que el

conocimiento de esta patente sea bastante reciente hace que este dato lo

desconozca la gran mayora de la gente.

La Eclosin Del Maquinismo

Desde mediados del siglo XVIII, la mquina fue usurpando cada vez mayor

nmero de funciones al hombre, multiplicando enormemente la produccin y

propiciando importantsimos cambios en las condiciones de trabajo y en el marco

de las relaciones laborales imperantes.

La aplicacin del vapor Las mquinas de vapor de Savery y de Newcomen se

aplicaron principalmente al bombeo de agua tanto para abastecer ciudades y

ruedas hidrulicas algunas de las cuales movieron los primeros ingenios

textiles, como, sobre todo, para achicar agua de las minas. No obstante, tales

mquinas no eran capaces de producir movimiento rotatorio, lo que explica, entre

otras cosas, el enorme xito de la mquina de Watt-Boulton, que rpidamente se

utiliz en la siderurgia, sobre todo para mover los fuelles de fundicin de los altos

hornos (desde 1766) y para suministrar energa motriz a otras maquinarias, como

un molino harinero (1785).

Las primeras mquinas-herramientas aparecieron en 1783, cuando se aplic en

los talleres Wilkinson una de las mquinas de vapor para mover un martillo de

forja y en 1784 se us para elevar unas carretillas con mineral en una mina, que

se deslizaban por unos railes metlicos. Tambin se utiliz para accionar una

laminadora para hierro y pronto se realizaron los primeros experimentos para

aplicar el vapor a la navegacin fluvial (1815) y martima (1833) y al transporte

terrestre, para el que G. Stephenson puso a punto la locomotora entre 1814 y

1830, abriendo la era del ferrocarril, a la que seguir la del automvil desde el

descubrimiento del motor de explosin (1863).

Mquinas Para Hilar Y Tejer

En la industria textil y, en

concreto, en el algodn, tambin

se fueron aplicando mquinas

cada vez ms automatizadas y

rpidas, en un afn por

responder a las exigencias

impuestas por la libre

competencia y por la presin

para dominar el mercado. Tras

la introduccin de la lanzadera

volante de J. Kay (1733), los

primeros inventos se concentraron en los hiladores mecnicos, lo cual es lgico,

pues los hiladores seguan hilando a rueca o torno y no alcanzaban a satisfacer la

demanda de materia prima de los tejedores.

En 1769, un pequeo comerciante, R. Arkwright, patent un telar hidrulico muy

adecuado, que fabricaba un hilo fuerte y resistente. Al ao siguiente, el carpintero

e hilador, J. Hargreaves hizo lo propio con su spinning-jenny de usos mltiples,

que fue mejorada inmediatamente despus por Haley y resultaba muy apropiada

para los hilos de entramado. En 1774, S. Crompton perfeccion ambos inventos

con su mule, que obtena un hilo de extremada finura y resistencia, y el propio

Arkwright, en 1785, consigui una cardadora continua y totalmente mecnica.

Tales innovaciones permitieron la aparicin de la manufactura de tejidos hechos

totalmente a base de algodn, mucho ms baratos y de ms fcil lavado que los

habituales en la poca.

Adems, la introduccin de la mquina de Boulton y Watt para mover la

maquinaria de las grandes manufacturas algodoneras plante la necesidad de

contar con tejedores mecnicos capaces de absorber la enorme cantidad de

produccin de hilos. Los primeros ensayos debidos al predicador E. Cartwright

en 1791 no fueron satisfactorios y la siguiente mquina, inventada por J. M.

Jacquard en 1801, se aplic, primero, a la seda y en 1830 al estambre. R.

Roberts, por su parte, consigui en 1823 lo que podramos denominar el primer

telar normalizado, pronto perfeccionado y adaptado para la fabricacin de tejidos

de fantasa. A partir de entonces, el maquinismo se desarroll enormemente, no

slo con nuevos inventos, sino tambin difundindose por el mundo desarrollado,

a ritmos distintos segn los pases.

La Impresin A Gran Tirada

La necesidad de informacin aument de

forma paralela al desarrollo tcnico y

econmico, y la comunicacin escrita slo

pudo responder a estas nuevas exigencias

mediante la mecanizacin de los procesos

tipogrficos. En 1811, F. Koenig introdujo la

impresora cilndrica o de rodillo, movida por

energa mecnica y, en 1814, una versin

perfeccionada comenz a imprimir The

Times, produciendo 1.100 hojas por hora.

Esta impresora aprovech la innovacin de

L. N. Robert (1798), que permita fabricar

papel en rollo.

A finales del siglo XIX, se consigui el papel de celulosa de madera (C. F. Dahl y

B.J. Tilghman, con lo que se pudo satisfacer la enorme demanda de papel exigida

por una impresin cada vez ms rpida y de mayor tirada, sobre todo desde que

se aplicaron las mquinas de fundido de tipos en serie: la linotipia (O.

Mergenthaler, 1883-86), la monotipia (1885) y la tipografa (1890), que dominaron

el mercado hasta la llegada de la fotocomposicin en 1970. Pero an mayores

fueron los progresos en el campo de la ilustracin mecnica al aplicar los nuevos

inventos conseguidos en la fotografa y en la qumica: el fotograbado (K. Klic,

1879) y la fotocroma (O. Fussli).

Adems, a lo largo del siglo XX, el desarrollo de los sistemas fotogrficos y de

reproduccin rpida y la posterior aplicacin de la informtica a los procesos de

impresin han revolucionado el mundo de la comunicacin escrita. Todos los

procesos descritos alcanzaron progresos inusitados segn se fueron introduciendo

nuevas fuentes de energa electricidad y derivados del petrleo sobretodo,

alas que se aplicaron mquinas cada vez ms adecuadas y eficaces.

Tipos de Mquinas

Mquinas de mbolo

Turbinas

Mquinas de mbolo

Las primeras mquinas de vapor

se desarrollaron utilizando un

mbolo o pistn acoplado a un

mecanismo del tipo pistn-biela

cigeal al que se le aplicaba el

vapor a alta presin y temperatura

sincronizado con un juego de

vlvulas para lograr el movimiento.

Los vapores a alta presin y

temperatura procedentes de un

generador de vapor tal como una

caldera, se introducen a una cmara donde hay una vlvula de control. Esta

vlvula de control es accionada de manera sincronizada por un mecanismo

acoplado al cigeal de la mquina. El movimiento de desplazamiento de la

vlvula de control, hace que la cmara de entrada, donde est el vapor de

suministro, se comunique de forma alternada, a la parte superior o inferior del

mbolo empujndolo en ambas direcciones para hacer rotar el cigeal. Al mismo

tiempo esta vlvula de control establece la comunicacin del lado opuesto del

mbolo, al conducto de salida para dejar escapar los vapores fros y a baja presin

intiles ya, para entregar energa.

Esta mquina elemental es muy ineficiente porque los vapores que se vierten al

exterior estn an calientes y a suficiente presin como para realizar ms trabajo

til. Para resolver este asunto se utilizan las mquinas de varias etapas, donde el

vapor de desecho de una etapa se introduce en otra con un mbolo ms grande

para aprovechar ms aun la energa que contiene, el esquema que sigue

representa una mquina de vapor de mbolo de tres etapas.

Obsrvese que el vapor de una etapa se introduce en la que sigue para accionar

un pistn cada vez ms grande, de esta forma la energa del vapor final de salida,

se ha aprovechado al mximo.

Este incremento del tamao del mbolo es necesario para que cada etapa de la

mquina de vapor, pueda entregar aproximadamente la misma fuerza de

accionamiento, teniendo en cuenta que cada vez el vapor tiene menos presin, y

la fuerza de empuje es el producto de la presin, por el rea del pistn.

Observe tambin el funcionamiento de la vlvula de control en la comunicacin del

vapor a las partes de trabajo de la mquina

Turbinas

Las viejas mquinas de vapor han ido

dando paso a las turbinas por su

durabilidad, seguridad, relativa simplicidad

y mayor eficiencia. En la turbina, un

chorro de vapor de agua a elevada

presin y temperatura, se hace incidir de

manera adecuada sobre una hlice

con labes de seccin apropiada.

Durante el paso del vapor entre

los labes de la hlice, este se expande y

enfra entregando la energa y

empujando los labes para hacer girar la

hlice colocada sobre el eje de salida de la turbina.

La Mquina de Savery

La mquina de Savery utilizaba el vaci que hacia el

vapor de agua al condensarse para extraer el agua

del fondo de las minas de la siguiente manera.

Calentamos el agua el en depsito 1 y se convierte en

vapor. Abrimos la vlvula 3 y metemos el vapor en el

deposito 2. Como en este momento la Ve (vlvula de

entrada) est cerrada y la Vs (vlvula de salida) est

abierta, el vapor empuja el agua del depsito 2 hacia

arriba saliendo por 5 (Esto podra ser el primer ciclo

de la mquina). Ahora cerramos 3 y el vapor como

est en contacto con el agua lquida se enfra y hace

el vaci, succionando el agua del fondo de la mina 4,

y subiendo al depsito 2 (este podra ser el 2 ciclo

tiempo). En este momento volvemos abrir la vlvula 3

y se repite el proceso.

Pero su mquina tena 2 graves problemas: Trabajaba con altas presiones (riesgo

de explosin) y la caldera formaba parte de la mquina (estaba todo junto), lo que

haca que tena que estar la caldera en el interior de la mina. Esto causaba un

enorme riesgo para los mineros si explotaba la caldera. Muri por la explosin de

la caldera de una de sus propias mquinas.

Thomas Newcomen Herrero, inventor y socio de Thomas Savery, naci en

Darthmouth, Inglaterra. En 1705 desarroll la llamada por su inventor, mquina de

vapor atmosfrica. Newcomen resolvi los 2 problemas de Savery, construyendo

una mquina en la que incorporaba un cilindro con un pistn fuera de la mina que

se mova con el vapor producido por una caldera. Ese movimiento lo transmita al

otro extremo de un balancn moviendo una barra (hacia arriba y abajo) que

accionaba una bomba de extraccin colocada en el interior de la mina.

Esta mquina trabajaba con presiones ms bajas y adems la caldera estaba

situada en el exterior de la mina (separada de la bomba). Problemas resueltos.

Cmo funcionaba su mquina?

En la mquina de Newcomen vemos como utiliza el cilindro con un pistn en su

interior. El vapor mueve el cilindro hacia arriba y cuando est en la parte superior

se echa agua fra, procedente del pequeo depsito de agua y lo condensa

haciendo el vaci en el interior del cilindro y haciendo que este baje. Tambin se

ve el balancn que separaba la caldera de la bomba que estara en el otro extremo

del balancn haciendo el vaci con el movimiento de arriba-abajo y sacando el

agua de la mina (la bomba no se ve en el dibujo). Para m, y segn la humilde

opinin del que escribe este artculo, considero que Newcomen fue el verdadero

inventor de la mquina de vapor.

Pero eso no lo resolvi todo, su mquina tena otros problemas que tuvo que

resolver James Watt.

La mquina de Newcomen enfriaba el vapor de agua en el propio cilindro echando

agua, esto hacia que la mquina tuviera grandes prdidas por el enfriamiento del

cilindro. James Watt invento el condensador o cmara de condensacin que lo

que haca era condensar el vapor fuera del cilindro con un mayor rendimiento ya

que el cilindro se mantena siempre caliente. Esto fue un gran avance, pero

adems de esto la mquina de Newcomen solo se mova hacia arriba y hacia

abajo con el balancn, Watt invento un mecanismo que converta este movimiento

rectilineo en giratorio. Esto hizo que a partir de ahora se poda utilizar la mquina

de Watt para motores, locomotoras, bombas, mquinas-herramientas, etc. A

James Watt se le considera el creador e inventor de la verdadera mquina de

vapor que revolucionara el mundo y diera origen a la Revolucin Industrial

La Mquina de Watt

BIOGRAFA DE JAMES WATT

Nacido en Greenock, Escocia, fue discpulo de Joseph

Black en la Universidad de Glasgow; construy y

patent en 1769, a partir de una mquina atmosfrica

de Thomas Newcomen (1633-1729) y Savery de 1712,

el primer motor a vapor con cmara de condensacin

externa de uso prctico, la mquina de vapor de Watt,

hace que el vapor se condense en un recipiente

especial, el condensador.

Este condensador era conectado a un tubo externo con

forma cilndrica, al cual se le tapaba ambos extremos.

Usando este mecanismo, la mquina de Watt, lograba que el cilindro siempre se

mantuviera caliente, con lo cual, el ahorro de la energa proporcionada por la lea

o el carbn, era muy superior a lo logrado por la mquina de Newcomen. Con ello,

se evitaba la prdida de calor, lo cual haca que la performance de la mquina de

Newcomen, no fuera la deseada. Ms bien, la presentaba como una mquina

rudimentaria y artesanal.

La primera mquina de vapor que invent Watt, vio la luz en 1774. Gracias a la

ayuda econmica de Matthew Boulton. Ambos crearon una firma, para explotar la

patente de la mquina de vapor recin creada. Como hemos podido apreciar,

podemos sealar a James Watt como quien invent la mquina de vapor que

todos conocemos, sin desconocer todos los diseos y esfuerzos del pasado.

James Watt Nacido en Greenock, Escocia el 19 de enero de 1736, su padre era

armador de origen escocs y le ense en la fabricacin y uso de las herramientas

y tiles nuticos. Desde joven se interesa por las Matemticas y los aparatos de

medicin, conocimientos que incrementa tras viajar a Londres y contactar con

Morgan de Cornhill. Tras volver a su lugar de origen, participa en varios trabajos

para el Colegio de Glasgow, lo que le vale ser nombrado maestro dedicado a la

fabricacin de instrumentos matemticos en su Universidad.

Watt estudi los usos y aprovechamientos que pudieran ser derivados del vapor,

hasta ese momento poco aprovechados.

As, invent un prototipo que lograba reducir en gran medida el aporte de

combustible, aplicando la presin del vapor para mover el pistn de un cilindro.

En 1781 desarroll su segunda versin, de doble efecto; agregndose la corredera

de apertura y cierre de vlvulas en 1782, y la mejora del mecanismo biela-

manivelapara convertir movimiento rectilneo alternativo en rotatorio en 1783, con

lo que la mquina adquiri niveles de practicidad y confiabilidad que la hicieron

servir de base motriz para mquinas textiles (Richard Arkwright) y otros

dispositivos ms avanzados. La de Newcomen no haba tenido difusin por tener

muy bajo rendimiento.

El especial significado que tiene este desarrollo, es que nunca el hombre haba

contado con una mquina que le suministrara energa en forma confiable, sin

recurrir a su propia fuerza ni a la de los animales. Hacia 1800 la mquina

estacionara a vapor ya era un producto comercial, y la firma Watt & Boulton tena,

por patentes y por su habilidad comercial, casi el monopolio en toda Europa.

El precio era fijado segn la cantidad de caballos que poda reemplazar, de donde

sali luego el trmino horsepower. El constante perfeccionamiento de estos

motores, dio lugar a que en 1807 Robert Fulton y en 1814 George Stephenson

presentaran los primeros barcos y locomotoras, iniciando la era de las mquinas a

vapor mviles en barcos y ferrocarriles, dando lugar a los mayores

emprendimientos comerciales del siglo XIX.

En 1882 se designa con el nombre de Watt a la unidad de potencia, equivalente a

un Joule/seg o a una corriente de un Ampere pasando por una resistencia de un

Ohm. El kwatt = 1000 watt, tambin equivale a 102 kgm/seg = 1,36 CV = 1,34

HP

Finalmente, George Stephenson hizo practicable la locomocin a vapor por su

Roeket, que alcanz la excepcional velocidad de 31 millas por hora en la lnea de

Manchester a Liverpool (1830).

La Importancia De La Mquina De Vapor

La importancia de la mquina de

vapor radica en su participacin

en la llamada Revolucin

Industrial, que modific el curso

de la historia de la civilizacin en

los ltimos decenios del siglo

XVIII. Como consecuencia de la

creacin y difusin de estos

equipos, se verific una

expansin econmica sin

precedentes en Inglaterra, con

expansin posterior hacia el

resto de Europa Occidental, los

Estados Unidos y otras naciones del mundo. La mayor produccin industrial

resultante modific el patrn de comercio en los cinco continentes e influy

indirectamente en la independencia de las colonias imperiales en distintas

regiones de la Tierra.

En trminos simplificados, la mquina de vapor constituye un modelo de motor de

combustin externa. El calentamiento de agua con induccin de formacin de

vapor permite la liberacin de grandes alcuotas de energa trmica, la cual es

reconvertida en energa mecnica por medio de un proceso que involucra

pistones, bielas y manivelas. Esta cadena de transmisin permite generar un

movimiento de rotacin que genera la propulsin necesaria para estructuras

fabriles o para distintos vehculos, incluidos locomotoras y barcos.

El diseo original fue progresivamente sustituido por las modernas mquinas de

vapor capaces de convertir la energa trmica en energa elctrica. 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 aparicin de otros

recursos tcnicos, en los tiempos modernos las mquinas de vapor se utilizan slo

en forma ocasional y, en general, como elementos complementarios y auxiliares.

La gran importancia de las mquinas de vapor queda de manifiesto en su

continuidad histrica, con distintas variaciones, casi hasta la primera mitad del

siglo XX. En ese lapso, el impulso trmico generado por el carbn mineral

movilizaba an a las mquinas de vapor, hasta lograrse la mayor difusin de los

modernos motores de combustin interna en los cuales se aplican combustibles

fsiles. En una etapa posterior, la energa nuclear y las energas renovables

(hidroelctrica y elica) parecen haber desplazado de modo definitivo a la mquina

de vapor como recurso generador energtico inmediato. No obstante, su muy bajo

costo y su tecnologa simple constituyen parmetros que hacen que la mquina de

vapor puede constituir en una herramienta para comunidades pequeas o como

complemento para la obtencin de energa en forma rpida y accesible.

Bibliografa

http://www.abcpedia.com/construccion/maquinas/vapor.html

http://www.tecnologias.us/maquina%20de%20vapor.htm

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0314-01/la_maqva.htm

http://historiaybiografias.com/maquinavapor/

http://html.rincondelvago.com/maquina-de-vapor.html

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_vapor