Máquina de vapor

Este ciclo de trabajo se realiza en dos etapas: El motor o máquina de vapor se utilizó extensamente durante la Revolución Industrial, en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover máquinas y aparatos tan diversos como bombas, locomotoras y motores marinos, entre otros.

Desde la recopilación de Herón hasta la sofisticada máquina de James Watt, son multitud las mejoras que en Inglaterra y especialmente en el contexto de una incipiente Revolución Industrial en los siglos XVII y XVIII condujeron sin solución de continuidad desde los rudimentarios primeros aparatos sin aplicación práctica a la invención del motor universal que llegó 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.

La proposición 11 de Pneumatica describe un altar hueco parcialmente, lleno de agua, sobre el que se halla una figura en cuyo interior hay un tubo que termina sumergido en el agua.

El intento hubiera sido la primera vez que una máquina de vapor se utilizara con un propósito práctico.

Otra tentativa fue la que dejó reflejada Giovanni Branca[3]​ en su obra Le Machine en 1629.

[4]​ El común denominador de todos estos intentos es un tubo sumergido hasta prácticamente el fondo del recipiente de agua por donde esta asciende al incrementarse la presión en la superficie libre del líquido, trabajos directamente relacionados con los estudios teóricos de Galileo, Torricelli, Pascal y Von Guericke sobre la presión atmosférica que condujeron a mediados del siglo XVII al abandono de la teoría del horror vacui.

Con las especificaciones técnicas escritas y las huellas dejadas en los muros del castillo, Dircks —biógrafo de Somerset— pudo reconstruir la máquina construida en Vauxhall.

Conociendo, según afirman varios autores, los trabajos de su predecesor y en el que influyó, sin duda, el proselitismo realizado por Savery, quien no dejó pasar ocasión para mostrar su máquina.

Probablemente sea este el primer accidente laboral con una máquina de vapor del que se tiene constancia.

Son diseñadas para la industria de la madera y pueden transportarse ellas mismas a cada lugar.

Por lo tanto, necesita un suministro de calor que haga evaporar el agua.

Los dos métodos de transferencia del calor al agua más empleado son: Una vez se ha transformado el agua en vapor, algunas calderas usan sobrecalentamiento para aumentar la temperatura del vapor todavía más.

Como con todas las máquinas térmicas, se produce una considerable cantidad de calor residual a temperaturas relativamente bajas, que no puede ser aprovechado.

Alternativamente, a veces, el 'calor residual' es útil y por eso se pueden obtener mejoras en la eficiencia global de la instalación.

Por ejemplo, en la cogeneración se usa el calor residual del vapor para la calefacción urbana, obteniendo una más alta eficiencia.

La válvula más simple da lugar a acontecimientos de longitud fija durante el ciclo del motor y a menudo hacen saltar el motor en una única dirección.

Si el acontecimiento de expulsión es demasiado corto, no se puede evacuar todo el vapor del cilindro, de forma que queda bloqueado y da demasiada compresión (“contrapresión”).

La configuración combinada de estas válvulas daba una buena aproximación a los acontecimientos ideales, a expensas de una mayor fricción y desgaste, y una mayor complicación del mecanismo.

Al expandirse el vapor en un motor de alta presión, la temperatura disminuye, a causa del hecho que no se libera calor por parte del sistema, (expansión adiabática) y resulta en vapor entrante en el cilindro a alta temperatura y abandonándolo a baja temperatura.

Un método para disminuir la magnitud de este calentamiento y enfriamiento se inventó en 1804 por parte del ingeniero británico Arthur Woolf, que patentó su motor compuesto de alta presión Woolf en 1805.

Los motores de expansión doble (llamada a menudo compuesta) expanden el vapor en dos etapas.

En un caso (el primer prototipo del compuesto Vauclain), los pistones trabajaban en la misma fase moviendo un cigüeñal común, otra vez, a 90° para dar potencia a un motor de dos cilindros.

Esto es en parte debido al entorno de operación del ferrocarril y al espacio limitado debido a las restricciones en las dimensiones de los trenes (particularmente en Gran Bretaña, donde la composición no se empleó hasta el 1930).

Estos cilindros se diseñan para dividir el trabajo entre tres o cuatro, según conviene, porciones iguales por cada etapa de expansión.

Esto permitía un mejor balanceo del cigüeñal, de forma que se obtenía una respuesta más suave y rápida, con menores vibraciones generadas por el motor.

Los rotores tienen aspecto de ventilador, especialmente hacia el extremo más exterior.

El estator consiste en una serie de etapas similar a la del rotor, esta vez fijas a la carcasa, que sirven para redirigir el flujo de vapor hacia la siguiente etapa.

Esto da lugar a una configuración con una etapa de marcha atrás cuando se necesita potencia en la dirección contraria.

De este modo, producen un movimiento más suave y unas fuerzas rotacionales menores sobre el eje que da la potencia mecánica.

Esto contribuye a disminuir los requerimientos de mantenimiento y causar menor desgaste en la maquinaria en comparación con un motor alternativo.