Steam Engine Puzzle
Una máquina de vapor es una máquina térmica que realiza un trabajo mecánico utilizando vapor como fluido de trabajo.
El uso de agua hirviendo para producir movimiento mecánico se remonta a más de 2000 años, pero los primeros dispositivos no eran 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 utilizaba vapor en contacto directo con el agua bombeada. La bomba de vapor de Savery utilizó vapor condensado para crear un vacío y aspirar agua hacia una cámara, y luego aplicó vapor presurizado para bombear aún más el agua. La máquina atmosférica de Thomas Newcomen fue la primera máquina de vapor comercial que utilizó un pistón y se utilizó en 1712 para bombear en una mina.
En 1781, James Watt patentó una máquina de vapor que producía un movimiento giratorio continuo.[1] Los motores de diez caballos de Watt permitieron alimentar una amplia gama de maquinaria de fabricación. Los motores podrían ubicarse en cualquier lugar donde se pudiera obtener agua y carbón o madera. En 1883, los motores que podían proporcionar 10.000 caballos de fuerza eran viables. Las máquinas de vapor también podrían aplicarse a vehículos como las locomotoras de tracción y las locomotoras de ferrocarril. La máquina de vapor estacionaria fue un componente clave de la Revolución Industrial, ya que permitió a las fábricas ubicarse donde la energía hidráulica no estaba disponible.
Los motores de vapor son motores de combustión externa,[3] donde el fluido de trabajo está separado de los productos de combustión. Se pueden utilizar fuentes de calor sin combustión, como la energía solar, la energía nuclear o la energía geotérmica. El ciclo termodinámico ideal utilizado para analizar este proceso se llama ciclo de 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 un trabajo mecánico. Luego, el vapor a presión reducida se condensa y se bombea de regreso a la caldera.
En el uso general, el término máquina de vapor puede referirse a plantas de vapor integradas (incluidas calderas, etc.), como locomotoras de vapor ferroviarias y máquinas portátiles, o puede referirse únicamente a la maquinaria de pistón o turbina, como en la máquina de viga y la máquina de vapor estacionaria. Los dispositivos especializados, como los martillos de vapor y los martinetes de vapor, dependen del vapor suministrado desde una caldera separada. Las máquinas de vapor de pistón alternativo siguieron siendo la fuente dominante de energía hasta principios del siglo XX, cuando los avances en el diseño de motores eléctricos y motores de combustión interna dieron como resultado gradualmente la sustitución de las máquinas de vapor alternativo (de pistón) en el uso comercial y el predominio de las turbinas de vapor en la generación de energía. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de la generación eléctrica mundial se produce mediante máquinas de vapor de turbina, la "era del vapor" continúa con niveles de energía muy superiores a los de principios del siglo XIX.
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