¡INTERESANTE! ¿Sabes cómo funciona una máquina de vapor? ENTRA Y APRENDE

Si empezamos hablando de “máquina de vapor”, lo más probable es que pienses en aparatos y vehículos antiguos, mucho antes de que se hicieran populares los motores de combustión, eléctricos y otras alternativas, no en algo que se use a diario.

Sin embargo, esa imagen de esas máquinas de vapor es muy desacertada; hoy en día, casi toda la energía que consumimos provienen de máquinas que usan el vapor de una manera o de otra. Ya sea usando carbón, energía solar o energía nuclear, en el proceso llega un momento en el que hay que hervir agua, como hacían hace 300 años.

 

 

Cómo funciona una máquina de vapor

El concepto es tan simple como hervir agua. Así como suena, detrás de una máquina de vapor lo que hay es una fuente de calor, que hierve agua y produce vapor que mueve un pistón. Bueno, así era una de las primeras máquinas de vapor, ideada por Thomas Newcomen en 1712.

Aunque Newcomen había logrado mover un pistón usando vapor de agua, la máquina en sí realmente no servía para mucho porque era ineficiente. Para comprender porqué no es tan fácil conseguir energía del vapor, primero es necesario analizar cómo funciona esta primeriza máquina, como señalan en Real Engineering.

Así eran las primeras máquinas de vapor

La máquina de Newcomen es la máquina de vapor más simple que te puedes imaginar. El fuego, es avivado con un combustible (carbón), el agua se calienta  y forma vapor, que pasa a un pistón, y gracias a este empuje que es mayor a la presión atmosférica, es capaz de subir.

En realidad, no es esta subida la que acciona el mecanismo, debido a que en realidad este esquema sólo puede tirar, no empujar. Para conseguir el movimiento se debe meter agua fría en el cilindro para que se enfríe y la presión atmosférica lo baje y así tirar de una cadena.

 

 

Con este método es demasiada la cantidad de energía que perdemos, ya sea porque no podemos contener el calor y se escapa al ambiente, o porque no permitimos que el vapor se expanda todo lo que debería. Sin embargo, al enfriar todo el piston empeoramos todo (aunque esto se solucionó al añadir un condensador al esquema).

Otro contratiempo estaba en el método de fabricación del pistón en sí. Hay que recorder que hablamos de los primeros años de la Revolución Industrial, y no fue hasta que se perfeccionó el método para fundir hierro y crear cilindros, que se pudieron crear pistones que soportasen mayores presiones sin filtraciones y que, aumentasen el rendimiento de la máquina de vapor.

Un concepto revolucionario que sólo había que pulir

El otro  problema de la máquina de Newcomen era que sólo era capaz de tirar de una cadena en vertical, y eso no servía para mucho. Había que convertir este movimiento lineal en un movimiento de rotación, y para eso era necesario un mecanismo de biela-manivela.

Hacer esto, trae sus propios problemas; al poner el mecanismo en horizontal, ya no se puede depender de la presión atmosférica para que el pistón vuelva a su posición inicial. Eso se pudo solucionar gastando vapor en hacer que el pistón se moviera en la dirección contraria, aunque eso supone implementar válvulas de entrada y salida, que regularan la cantidad de vapor que fluye hacia dentro y  fuera del cilindro.

Bien, ¡Ya tenemos movimiento de rotación! Pero es muy irregular. Debido al movimiento del mecanismo de biela-manivela, la fuerza ejercida va a ser diferente y ondulante, nunca constante; es lo que se conoce como par motor, y conseguir un par estable y lineal es totalmente necesario para poder mantener el mecanismo y poder usarlo, por no decir nada de la ineficiencia energética.

¿La solución? Una batería. Bueno, pero no una batería eléctrica como las de los vehículos, sino un volante de inercia, que es una batería mecánica, que “guarda” la energía cinética que recibe y luego la suelta de manera lineal.

En fin, es possible que ya no viajemos de un lugar a otro montados en esos  enormes trenes de vapor, pero la  diferencia ahora  es que estas máquinas cambiaron de sitio y ahora nos traen la energía en cables.

En resumen, la máquina de vapor marcó el inicio a una nueva era de ingeniería que en cierta forma  vivimos hoy en día, y lo más importante es que ahora sabes cómo funciona.