Qué es y para qué sirve una máquina de vapor

Si has escuchado hablar alguna vez sobre una máquina de vapor, y no sabes muy bien qué es y cómo funcionan estos artefactos, llegaste al lugar indicado. En este artículo te estaremos describiendo cada uno de los datos que debes conocer sobre la máquina de vapor, para que así puedas conocer su historia y su funcionamiento.

Por muchos años, las máquinas de vapor han servido a la humanidad como instrumentos generadores de energía eléctrica, así como para una gran cantidad de tareas y artefactos que la utilizan como fuente de energía para su funcionamiento.

Así que, si quieres saber cómo funciona una máquina de vapor y cuáles son sus funciones, toma nota de cada uno de los datos que te daremos a continuación.

¿Qué es la máquina de vapor?

Cuando hablamos de la máquina de vapor, nos referimos al instrumento que funciona como un motor de combustión externa, el cual se encarga de transformar la energía térmica emitida por una cantidad de agua, en energía mecánica.

Es decir, se trata de un artefacto que genera energía mecánica, a base del vapor generado por el calentamiento de cierta cantidad de agua. Esta energía sirve para hacer funcionar una gran cantidad de máquina industriales, e incluso medios de transporte como barcos, locomotoras, etc.

¿Cuál es el origen de la máquina de vapor?

La primera vez que escuchamos sobre las máquinas de vapor en el mundo, fue a mediados del siglo I. En ese entonces fue el ingeniero griego Heron de Alejandría el encargado de construir la que es considerada la primera máquina de vapor conceptual, formada a partir de la unión de una cámara de aire y dos tubos, por donde era expulsado el vapor.

Esta primera máquina de vapor fue llamada Eolípila y su mecanismo es explicado en gran parte por la Ley de Acción y Reacción, gracias a que el vapor que era expulsado a través de los cilindros de la cámara, hacían que esta girara al entrar en funcionamiento.

Varios años más tarde, hacia 1712, el herrero Thomas Newcomen creaba la primera máquina de vapor de uso doméstico, la cual contaba con un mecanismo bastante práctico y fácil de utilizar, lo que facilitaba y mejoraba en gran medida el rendimiento de las bombas de agua que se utilizaban en las tareas de minería hacia los años de la revolución industrial.

Luego, con el pasar de los años, la máquina de vapor ha pasado por una serie de modificaciones que la han llevado a lucir de diferentes formas, creando máquinas con diferentes diseños y mecanismos, pero siempre manteniendo el mismo propósito de servir como fuente energía para máquinas industriales.

¿Cómo funcionan las máquinas de vapor?

El funcionamiento de las máquinas de vapor dependerá mucho del tipo de máquina que se esté utilizando y del modelo del que estemos hablando. Recordemos que se trata de un artefacto que pasó por varias modificaciones y que cuenta con diferentes modelos a nivel mundial.

En primer lugar, comenzaremos hablando del modelo inventado por Newcomen, el cual se encargaba de enfriar el vapor de agua en el cilindro que se encuentra ensamblado a la máquina, lo que permitía que el cilindro se enfriara, generando pérdidas en la producción de la máquina.

Luego de este modelo, llegó la máquina de vapor de James Watt, conocida también como condensador o cámara de condensación. En este caso, la máquina contaba con un mecanismo especialmente ensamblado para permitir que el vapor se condensara fuera de los cilindros de la máquina, para así lograr un mejor funcionamiento, manteniendo el calor del cilindro.

¿Cuáles son las partes de una máquina de vapor?

Por tratarse de una maquinaria pesada, las máquinas de vapor cuentan con varias piezas ensambladas de manera muy cuidadosa para así permitir el correcto funcionamiento de cada una de sus piezas.

Las partes de la máquina de vapor son las siguientes:

• Caldera: Donde el agua se transforma en vapor.
• Válvula de Entrada: Donde ingresa el vapor a la máquina, justamente regulando la cantidad de vapor que circula por el sistema.
• Cilindro: El cual contiene el pistón con dos tubos para la entrada y salida del vapor.
• Sistema Biela-Manivela: Que permite transformar el movimiento lineal del pistón en un movimiento circular.
• Pistón: Sobre su cabeza se ejercerá la presión (del vapor), y su movimiento se verá conectado al sistema de la biela-manivela.

Cada una de estas piezas ensambladas en la máquina de vapor, permiten el calentamiento de los cilindros por donde se emite el vapor del agua que se calienta en la caldera, para así generar la energía que alimenta al artefacto que utilice esta máquina como mecanismo de funcionamiento.

Evolución de la máquina de vapor en el tiempo

La máquina de vapor ha sido una de las herramientas que más cambios ha sufrido con el pasar de los años, debido principalmente a la cantidad de modificaciones que se le ha realizado a su mecanismo, con el objetivo de mejorar cada vez más su funcionamiento.

Para hacerte un resumen de cada uno de los cambios que ha sufrido este importante artefacto para la historia de la industria a nivel mundial, a continuación te los mencionamos en el siguiente listado, junto con el nombre de sus creadores y el año de creación:

• Siglo I EC: Héroe de Alejandría demuestra una esfera giratoria a vapor llamada Eolípila.
• Siglo XVI d. C.: el arquitecto italiano Giovanni Branca (1571-1640) utiliza un chorro de vapor para hacer girar las palas de una pequeña rueda, anticipándose a la turbina de vapor desarrollada por Sir Charles Parsons en 1884.
• 1680: El físico holandés Christiaan Huygens (1629–1693) fabrica el primer motor de pistón con un cilindro y un pistón simples impulsados ​​por pólvora explosiva. El asistente de Huygens, Denis Papin (1648-c. 1712), se da cuenta de que el vapor es una mejor manera de impulsar un cilindro y un pistón.
• 1698: Thomas Savery (c. 1650-1715) desarrolla una bomba de agua a vapor llamada Amigo del minero. Es una simple máquina de vapor recíproca (o máquina de viga) para bombear agua de las minas.
• 1712: El inglés Thomas Newcomen (1663-1729) desarrolla un diseño de motor de bombeo de agua a vapor mucho mejor que el de Savery y generalmente se le atribuye la invención de la máquina de vapor. Un ingeniero escocés llamado James Watt (1736-1819) descubre una forma mucho más eficiente de generar energía a partir del vapor después de mejorar un modelo de la máquina Newcomen. Las mejoras de Watt en el motor de Newcomen llevaron a la adopción generalizada del vapor.
• 1770: el oficial del ejército francés Nicolas-Joseph Cugnot (1725–1804) inventa un tractor de tres ruedas propulsado por vapor.
• 1797: el ingeniero de minas inglés Richard Trevithick (1771–1833) desarrolla una versión de vapor de alta presión del motor de Watt, allanando el camino para las locomotoras de vapor.
• 1803: el ingeniero inglés Arthur Woolf (1776–1837) fabrica una máquina de vapor con más de un cilindro.
• 1804: el industrial estadounidense Oliver Evans (1775-1819) inventa un vehículo de pasajeros a vapor. Al igual que Trevithick, reconoce la importancia del vapor a alta presión y construye más de 50 vehículos propulsados ​​por vapor.
• 1807: el ingeniero estadounidense Robert Fulton (1765-1815) dirige el primer servicio de vapor a lo largo del río Hudson.
• 1819: el barco oceánico a vapor Savannah cruza el Atlántico desde Nueva York a Liverpool en solo 27 días.
• 1825: el ingeniero inglés George Stephenson (1781-1848) construye el primer ferrocarril de vapor del mundo entre las ciudades de Stockton y Darlington. Para empezar, las locomotoras de vapor solo arrastran pesados ​​camiones de carbón, mientras que los pasajeros son transportados en carruajes tirados por caballos.
• 1830: El ferrocarril de Liverpool y Manchester se convierte en el primero en utilizar energía de vapor para transportar pasajeros y carga.
• 1882: El prolífico inventor estadounidense Thomas Edison (1847-1931) abre la primera central eléctrica comercial del mundo en Pearl Street, Nueva York. Utiliza motores de vapor de alta velocidad para alimentar los generadores de electricidad.
• 1884: el ingeniero inglés Sir Charles Parsons (1854-1931) desarrolla la turbina de vapor para su barco de vapor de alta velocidad Turbinia.

Como puedes ver, son muchos los cambios que se les ha realizado a la máquina de vapor a través del tiempo, hasta llevarla a la última máquina que se utilizó para generar la electricidad de importantes medios de transporte que revolucionaron la historia mundial.

¿Para qué sirven las máquinas de vapor?

Como te hemos mencionado a lo largo de este artículo, en su época, las máquinas de vapor sirvieron de mucha ayuda para la revolución industrial y de transporte a nivel mundial. Los usos principales que se le dio en un principio a este tipo de artefacto fueron los siguientes:

• Industria Textil
• Barcos de vapor
• Ferrocarriles
• Bombas de vapor

Con la llegada de estas máquinas, el transporte de cargas pesadas entre países se hizo de una forma mucho más fácil y rápida, gracias a que los ferrocarriles podían funcionar perfectamente con este mecanismo, y además a un precio mucho más bajo.

Sin duda alguna, la creación de la máquina de vapor significó un importante avance para la historia industrial de la humanidad, y además abrió las puertas a futuros inventos que de igual forma buscaban generar la energía necesaria para el funcionamiento de las grandes maquinarias industriales.