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• Carlos Enrique Rosas Lira

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Escuela Secundaria Técnica 44

“Acamapichtli”

Rosas Lira Pablo Elías Víctor Manuel Martínez Martínez Física 2 2017- 2018

La presente investigación tiene como fin responder a la pregunta ¿Cómo funcionan las máquinas de vapor? Ya que gracias a su aparición hubo grandes cambios en el mundo, propiciaron el inicio de la revolución industrial y despertaron el interés en la ciencia, lo que mejoro nuestro estilo de vida.

Yo en lo personal elegí este tema ya que tiene mucha relevancia en algunos aspectos ejemplo en la historia, marca el inicio de la revolución industrial, en la física aplica los principios de la presión atmosférica, la dilatación, densidad y gravedad.

Una máquina de vapor es una máquina que utiliza el vapor producido en un fluido (agua) al calentarlo para producir trabajo. A lo largo de la historia el hombre ha utilizado el vapor producido al calentar el agua. Varios inventos funcionaban con este vapor, pero no fue hasta 1972 cuando Newcomen inventó una máquina que realmente realizaba un trabajo para el hombre, bombeando el agua que se producía en el interior de la mina.

Hay escritos que datan de la época de los egipcios, en los cuales se dice que Herón (quien residía en la ciudad de Alejandría), habló alguna vez sobre las máquinas de vapor En estos manuscritos, se describe, existen otros personajes que habrían desarrollado este tipo de máquinas, aparte de los ensayos realizados por el mismo Herón. Nada de esto está muy claro. Calentaba agua dentro de una esfera de metal y el vapor de agua salía por los orificios en extremos opuestos, produciendo un giro en la bola.

En 1698, un ingeniero militar inglés, Thomas Savery, patentó una máquina muy primitiva (que él llamó El Amigo del Minero) que permitía subir agua desde los fondos de minas a la superficie usando el vapor de una caldera. La máquina de Savery opera de la siguiente manera: Mientras las válvulas C y D permanecen cerradas se abre la válvula B y la A. Así, el vapor a presión de la caldera desplaza el agua líquida presente en el cilindro rígido, haciendo que el agua llegue hasta afuera de la mina.

Una vez eliminada el agua se cierran las válvulas A y B y se abre la C. Agua fría cae sobre el cilindro provocando una condensación y una baja en la presión interna del cilindro. Al abrir la válvula D, por acción de la diferencia de presión, el agua del fondo de la mina es succionada al cilindro, repitiéndose el proceso. La máquina de Savery poseía algunos defectos: Como se podrá deducir de su método de operación, la altura desde la cual eleva el agua estará limitada por la presión atmosférica. La máquina como tal sólo podía ser usada para subir agua de profundidades y no tenía mayor aplicación en otros ambientes. Para colmo, las altas presiones en la caldera la hacían susceptible a explotar. Sin embargo, el concepto de poder utilizar un combustible para realizar una obra, y además no requerir de un ser viviente (que se cansa, tiene necesidades, etc.) o del capricho de alguna fuerza natural como el viento y el sol (que no siempre son constantes) era muy novedoso e impulsó la búsqueda de otros ingenios similares.

Por la misma época, otro inglés, Thomas Newcomen, diseñó y construyó la primera máquina de vapor que producía trabajo a partir de calor. En el dibujo podemos observar de manera simplificada el funcionamiento de dicha máquina.

Para operar la máquina de Newcomen inicialmente se abre la válvula A estando el cilindro prácticamente vacío, el pistón en la posición inferior y las válvulas B y C cerradas. El cilindro de peso despreciable se llena con vapor de agua a 1 atm y el pistón se eleva a su posición superior. Cuando el pistón llega al tope superior la válvula A se cierra y se abre la válvula C. El agua fría enfría el sistema y el vapor se condensa, disminuyendo su volumen y realizando el trabajo útil a medida que el pistón baja. La máquina de Newcomen se utilizó mucho durante el siglo XVIII. Para nuestros estándares actuales es una máquina mala, consume mucho combustible (carbón) y hace relativamente poco trabajo de manera discontinua y lenta. Sin embargo, para

la época representó un avance considerable frente al uso de trabajo de hombres y bestias.

En 1765 James Watt. Quien mejoró notablemente, la máquina creada por Newcomen; en este diseño anterior, el agua se enfriaba en el mismo cilindro, por lo que su forma, no era del todo lo que se esperaba. Él fue el que se considera el inventor de la primera máquina de vapor, aunque realmente fue una máquina basada en la de Newcomen.

Es así, como la máquina 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 cilíndrica, al cual se le tapaba ambos extremos. Usando este mecanismo, la máquina de Watt, lograba que el cilindro siempre se mantuviera caliente, con lo cual, el ahorro de la energía proporcionada por la leña o el carbón, era muy superior a lo logrado por la máquina de Newcomen. Con ello, se evitaba la pérdida de calor, lo cual hacía que la performance de la máquina de Newcomen, no fuera la deseada. Más bien, la presentaba como una máquina rudimentaria y artesanal.

A lo largo de este trabajo hemos aprendido cómo funcionan las máquinas de vapor de severy, Newcomen, james watt, en mi opinión estas máquinas son muy importantes ya que marcaron el inicio de la revolución industrial y evoluciono a tal grado que todo lo que utilizamos es industrial las maquinas en ese tiempo eran totalmente innovadoras. El objetivo de este fue explicar el funcionamiento de las tres primeras máquinas de vapor junto un esquema que explica muy bien. El principio básico de las máquinas de vapor es que transforman el calor en energía mecánica, esto ayudo a revolucionar la industria pues ahora el vapor era utilizado como fuente de energía, aunque estas contaminaban mucho por su excesivo derroche de dióxido de carbono y los combustibles que se usaban (carbón) al crearlos soltaban aún más dióxido de carbono y hacen mucha contaminación.

 Erich A. Müller. “Las máquinas de vapor”. Termodinámica Básica. https://laboratoriodefisicoquimica.files.wordpress.com/2009/.../maquinas-de-vapor.pdf l

Consultado 31 de enero 2018.

 LCTM Lista de Correo de Trenes Märklin.  

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