Cuándo se inventó la máquina de vapor

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Una locomotora de vapor es un vehículo ferroviario que proporciona la fuerza para moverse a sí mismo y a otros vehículos mediante la expansión del vapor[1]: 80 Se alimenta quemando material combustible (normalmente carbón, petróleo o -ahora raro- madera) para calentar el agua en la caldera de la locomotora hasta el punto en que se convierte en gas y su volumen aumenta 1.700 veces. Funcionalmente, es una máquina de vapor sobre ruedas.

En la mayoría de las locomotoras, el vapor es admitido alternativamente en cada extremo de sus cilindros, en los que los pistones están conectados mecánicamente a las ruedas principales de la locomotora. Los suministros de combustible y agua suelen ir con la locomotora, ya sea en la propia locomotora o en un ténder acoplado a ella. Las variaciones de este diseño general incluyen calderas eléctricas, turbinas en lugar de pistones y el uso de vapor generado externamente.

Cómo funciona una máquina de vapor

Una turbina de vapor es una máquina que extrae energía térmica del vapor presurizado y la utiliza para realizar trabajo mecánico en un eje de salida giratorio. Su manifestación moderna fue inventada por Charles Parsons en 1884[1][2] La fabricación de una turbina de vapor moderna implica una avanzada labor de metalistería para formar aleaciones de acero de alta calidad en piezas de precisión utilizando tecnologías que estuvieron disponibles por primera vez en el siglo XX; los continuos avances en la durabilidad y eficiencia de las turbinas de vapor siguen siendo fundamentales para la economía energética del siglo XXI.

La turbina de vapor es una forma de motor térmico que obtiene gran parte de su mejora en la eficiencia termodinámica del uso de múltiples etapas en la expansión del vapor, lo que resulta en una mayor aproximación al proceso de expansión reversible ideal. Dado que la turbina genera un movimiento rotatorio, es especialmente adecuada para ser utilizada para accionar un generador eléctrico -alrededor del 85% de toda la generación de electricidad en Estados Unidos en el año 2014 fue mediante el uso de turbinas de vapor-[3] Una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico se denomina turbogenerador.

Primera máquina de vapor

Un modelo de máquina de vapor es una pequeña máquina de vapor no construida para un uso serio. A menudo se construyen como un juguete educativo para los niños, en cuyo caso también se denomina máquina de vapor de juguete, o para los entusiastas del vapor vivo. Entre el siglo XVIII y principios del XX, los modelos de demostración también se utilizaban en universidades y escuelas de ingeniería, a menudo diseñados y construidos por estudiantes como parte de su plan de estudios[1].

Los modelos de máquinas de vapor han sido fabricados de muchas formas por varios fabricantes, pero la construcción de modelos de máquinas de vapor desde cero es muy popular entre los entusiastas del vapor adultos, aunque esto generalmente requiere el acceso a un torno y/o una fresadora[2] Aquellos que no tienen un torno pueden, alternativamente, comprar piezas prefabricadas[3].

A finales del siglo XIX, fabricantes como la empresa alemana de juguetes Bing introdujeron los dos tipos principales de maquetas/juguetes de máquinas de vapor, a saber, las máquinas fijas con accesorios que debían imitar una fábrica del siglo XIX,[4] y las máquinas móviles como locomotoras de vapor y barcos. Más tarde, sobre todo a principios del siglo XX, empezaron a aparecer rodillos de vapor, camiones de bomberos, máquinas de tracción y vagones de vapor. En el punto álgido de su popularidad, a mediados del siglo XX, había cientos de empresas que fabricaban juguetes y maquetas de vapor. En la actualidad, empresas como Wilesco (Alemania), Mamod (Reino Unido) y Jensen (Estados Unidos) siguen fabricando maquetas y juguetes de máquinas de vapor.

Historia de la máquina de vapor

La primera máquina de vapor rudimentaria de la que se tiene constancia fue el eolípilo descrito por Herón de Alejandría en el Egipto romano del siglo I.[1] Más tarde se experimentaron o propusieron varios dispositivos accionados por vapor, como el gato de vapor de Taqi al-Din, una turbina de vapor en el Egipto otomano del siglo XVI y la bomba de vapor de Thomas Savery en la Inglaterra del siglo XVII. En 1712, la máquina atmosférica de Thomas Newcomen se convirtió en el primer motor de éxito comercial que utilizaba el principio del pistón y el cilindro, que fue el tipo fundamental de máquina de vapor utilizado hasta principios del siglo XX. La máquina de vapor se utilizaba para bombear agua de las minas de carbón.

Durante la Revolución Industrial, las máquinas de vapor empezaron a sustituir a la energía hidráulica y eólica, y acabaron convirtiéndose en la fuente de energía dominante a finales del siglo XIX y permaneciendo así hasta las primeras décadas del siglo XX, cuando la turbina de vapor, más eficiente, y el motor de combustión interna provocaron la rápida sustitución de las máquinas de vapor. La turbina de vapor se ha convertido en el método más común de accionamiento de los generadores de energía eléctrica[2]. Se está investigando la posibilidad de revivir la máquina de vapor alternativo como base de la nueva ola de tecnología de vapor avanzada.