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Trem de vapor

Maquina de vapor

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Industrial 
steam machine

Máquina de vapor

Máquina de vapor

Um motor a vapor é um dispositivo que produz energia mecânica através do uso de vapor de água. Em particular, a energia térmica é transformada em energia mecânica por meio de vapor. O calor é tipicamente produzido pela queima de combustíveis fósseis, principalmente carvão, mas também pode ser proveniente de madeira, hidrocarbonetos ou reações nucleares.

De um ponto de vista mais físico, podemos definir um motor a vapor como uma máquina capaz de converter a energia térmica do vapor em trabalho físico. É uma conversão entre dois tipos de energia.

Como funciona um motor a vapor?

A operação básica de um motor a vapor é baseada no aquecimento da água para obter vapor e aproveitando a pressão do vapor para acionar um mecanismo mecânico. O mecanismo mecânico é basicamente um motor alternativo ou rotativo, dependendo da aplicação do motor a vapor.

Uma parte essencial do sistema que inclui o motor a vapor é o gerador de vapor ou a caldeira. Na caldeira, o vapor de água é obtido pela administração de calor na água líquida. O vapor é então enviado ao motor, que pode ser de dois tipos básicos: alternativo ou rotativo. Motores alternativos são usados ​​em máquinas de locomoção. Motores rotativos são usados ​​para acionar turbinas.

No motor alternativo, o vapor move as válvulas de atuação que permitem a explosão dos dois lados de cada pistão. Cada rotação do motor possui duas fases ativas. Nos motores térmicos de combustão interna, geralmente há uma expansão a cada 4 fases (motor a 4 tempos).

Desde a segunda metade de 1800, quase todos os motores a vapor usavam dois, três e até quatro cilindros em série para motores de expansão dupla e tripla.

Caldeiras a titânio para motores a vaporEm particular, a solução de expansão tripla foi adotada universalmente por todos os navios na segunda metade dos 800 e nos primeiros 900. Por exemplo, o transatlântico do Titanic foi equipado com dois motores a vapor de expansão tripla, um para cada um dos navios. duas hélices laterais de quatro cilindros, uma de alta pressão, uma de pressão intermediária e duas de baixa pressão. No lugar da hélice central, era conectada a uma turbina a vapor acionada por vapor de pressão muito baixa descarregada dos dois motores alternativos.

Somente a solução de turbina (adotada a partir de navios militares desde 1905) teria suplantado completamente em motores marítimos alternativos antes de ser substituída por motores de combustão interna e turbinas a gás. As turbinas a vapor permanecem em uso, especialmente em usinas de energia, como força motriz para a operação de alternadores trifásicos.

De fato, em aplicações tradicionais, hoje o motor a vapor foi quase completamente substituído pelo motor de combustão interna. Em relação ao motor a vapor, o motor térmico é mais compacto e potente e não requer a fase de pré-aquecimento para colocar a caldeira sob pressão.

Qual foi o primeiro motor a vapor?

O primeiro motor a vapor comercial foi uma bomba de água, desenvolvida em 1698 por Thomas Savery. Savery usou vapor de condensação para criar um vácuo que elevou a água por baixo e depois usou a pressão de vapor para aumentá-la ainda mais.

Motores pequenos eram eficazes, embora modelos maiores fossem problemáticos. Eles tinham uma altura de elevação limitada e eram propensos a explosões de caldeiras. O motor da Savery era usado em minas, estações de bombeamento e abastecimento de água às rodas hidráulicas que operavam máquinas têxteis. O motor a vapor de Savery era de baixo custo. Bento de Moura Portugal introduziu uma melhoria na construção do Savery "para que ele possa funcionar por conta própria". Continuou sendo fabricado até o final do século XVIII. Ainda se sabia que um motor estava funcionando em 1820.

Mais tarde, apareceu o primeiro motor a vapor de pistão: O primeiro motor comercialmente bem-sucedido que podia transmitir energia contínua a uma máquina foi o atmosférico, inventado por Thomas Newcomen por volta de 1712. O Newcomen melhorou a bomba de vapor de Savery, usando um pistão como Papin propôs.

Máquinas a vapor Papin

Não foi até o final do século XVIII que não havia motores a vapor confiáveis ​​e eficientes quando as primeiras tentativas sérias de propulsão naval foram realizadas com vapor. Em 1707, o inventor francês Denis Papin projetou um navio, movido pela força do vapor, com a intenção de fazer a travessia de Kassel, na Alemanha, para Londres.

Denis Papin fez em estudos médicos em Angers. Ele trabalhou anteriormente com Christian Huygens em Leiden, onde tenta desenvolver uma bomba de ar. Em 1679, ele inventou a panela de pressão, no momento do depósito, a patente com as palavras aqui presentes digestor produz muita quantidade digerível de alimentos, incluindo carne dura. Depois de trabalhar por algum tempo com Robert Boyle, ele voltou mais tarde com Huygens em 1680. Depois de uma estadia em Veneza como diretor de práticas na Academia Ambrosio Sarrotti e depois na Royal Society de Londres, foi nomeado professor de matemática em Marburg

Nesse ponto, a partir da experiência da panela de pressão, Papin constrói seu primeiro motor a vapor: um barco a vapor em 1707. Mas essa invenção magnífica envolveu muitas controvérsias para os barqueiros que ameaçavam destruir o navio. Papin voltou mais tarde para a Inglaterra, onde, apesar das novas pesquisas, os recursos estão diminuindo.

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Última revisão: 28 de fevereiro de 2020