As máquinas a vapor foram de extrema importância para a Revolução Industrial, impulsionando o desenvolvimento de diversas indústrias e transformando a maneira como o trabalho era realizado. Existem cinco tipos principais de máquinas a vapor que foram amplamente utilizadas durante esse período: a máquina a vapor de Watt, a máquina a vapor de condensação, a máquina a vapor de expansão, a máquina a vapor de locomotiva e a máquina a vapor de marinha. Cada uma delas desempenhou um papel crucial no avanço tecnológico e na expansão da produção industrial. Neste artigo, exploraremos cada um desses tipos de máquinas a vapor e sua importância na história da humanidade.
Tipos de máquinas a vapor: conheça as diferentes variações dessa tecnologia revolucionária.
As máquinas a vapor foram uma das invenções mais importantes da Revolução Industrial, transformando completamente a maneira como a sociedade produzia e se locomovia. Existem diferentes variações dessa tecnologia revolucionária, cada uma com suas próprias características e aplicações. Neste artigo, vamos conhecer os 5 tipos de máquinas a vapor principais.
1. Máquinas a vapor de cilindro único:
As máquinas a vapor de cilindro único são as mais simples e básicas. Elas possuem apenas um cilindro onde o vapor é admitido e expande, movimentando um pistão de um lado para o outro. Essas máquinas são ideais para aplicações de baixa potência.
2. Máquinas a vapor de dupla ação:
As máquinas a vapor de dupla ação são mais eficientes do que as de cilindro único, pois o vapor é admitido em ambos os lados do pistão, permitindo movimento em ambas as direções. Isso as torna ideais para aplicações de média potência.
3. Máquinas a vapor de expansão múltipla:
As máquinas a vapor de expansão múltipla são ainda mais eficientes do que as de dupla ação, pois o vapor passa por vários estágios de expansão, aumentando a eficiência energética. Essas máquinas são utilizadas em aplicações de alta potência.
4. Máquinas a vapor de condensação:
As máquinas a vapor de condensação utilizam um condensador para resfriar o vapor e convertê-lo em água, aumentando ainda mais a eficiência energética. Essas máquinas são comumente utilizadas em locomotivas e navios a vapor.
5. Máquinas a vapor de turbina:
As máquinas a vapor de turbina são as mais avançadas e potentes. Elas utilizam uma turbina para converter a energia do vapor em movimento rotativo, sendo amplamente utilizadas em usinas termoelétricas para gerar eletricidade.
Em resumo, as máquinas a vapor possuem diferentes variações que se adequam a diversas necessidades e aplicações, desde as mais simples e básicas até as mais avançadas e potentes. Essa tecnologia revolucionária continua a ser estudada e aprimorada até os dias de hoje, mantendo seu papel fundamental no desenvolvimento da sociedade.
Origens das primeiras máquinas a vapor: conheça as pioneiras dessa revolução tecnológica.
As máquinas a vapor foram fundamentais para a Revolução Industrial, impulsionando o desenvolvimento de diversas indústrias e mudando a forma como o trabalho era realizado. As primeiras máquinas a vapor surgiram no século XVII, graças aos esforços de inventores como Thomas Savery e Thomas Newcomen.
Thomas Savery foi o responsável pela criação da primeira máquina a vapor em 1698, conhecida como “máquina de Savery”. Esta máquina era utilizada principalmente para bombear água em minas de carvão, ajudando a resolver um dos problemas mais urgentes da época. Já Thomas Newcomen aprimorou a invenção de Savery, criando a “máquina de Newcomen” em 1712.
Em seguida, James Watt fez importantes contribuições para o desenvolvimento das máquinas a vapor, aperfeiçoando o processo e tornando-as mais eficientes. A invenção de Watt revolucionou a indústria, possibilitando a utilização da energia a vapor em diversos setores.
Além destes pioneiros, outros inventores também contribuíram para o avanço das máquinas a vapor, como Richard Trevithick e George Stephenson. Estes engenheiros desenvolveram locomotivas a vapor, que foram essenciais para a expansão das ferrovias e o transporte de mercadorias e pessoas.
Com o passar dos anos, as máquinas a vapor foram sendo aprimoradas e adaptadas para diferentes fins, como a geração de energia elétrica e o funcionamento de máquinas industriais. Mesmo com o surgimento de novas tecnologias, as máquinas a vapor continuam a ser reconhecidas como uma das maiores invenções da humanidade, que mudaram para sempre a forma como vivemos e trabalhamos.
Exemplo de máquina a vapor e sua funcionalidade na Revolução Industrial.
As máquinas a vapor desempenharam um papel crucial na Revolução Industrial, impulsionando a produção em diversas indústrias e mudando para sempre a forma como o trabalho era realizado. Existem cinco tipos principais de máquinas a vapor que foram amplamente utilizadas durante esse período histórico.
1. Máquina a vapor de Watt:
A máquina a vapor de Watt foi inventada por James Watt e foi uma das mais importantes da Revolução Industrial. Ela era mais eficiente do que as máquinas anteriores, o que permitiu um aumento significativo na produção de tecidos, mineração e outras indústrias.
2. Máquina a vapor de Cornish:
A máquina a vapor de Cornish era amplamente utilizada em minas de carvão devido à sua capacidade de bombear água para fora das minas. Isso foi essencial para manter as minas secas e aumentar a produtividade.
3. Máquina a vapor de locomotiva:
As locomotivas a vapor revolucionaram o transporte durante a Revolução Industrial, permitindo o deslocamento rápido de mercadorias e pessoas. Isso contribuiu para a expansão do comércio e da indústria.
4. Máquina a vapor de condensação:
A máquina a vapor de condensação era mais eficiente do que as máquinas tradicionais, pois reutilizava o vapor d’água, reduzindo assim o consumo de carvão. Isso ajudou a impulsionar a produtividade e reduzir os custos de produção.
5. Máquina a vapor estacionária:
As máquinas a vapor estacionárias eram usadas em fábricas e indústrias para acionar máquinas e equipamentos. Isso aumentou a capacidade de produção e permitiu a mecanização de muitos processos anteriormente realizados manualmente.
Em resumo, as máquinas a vapor desempenharam um papel fundamental na Revolução Industrial, impulsionando a produção e transformando a maneira como o trabalho era realizado. Os diferentes tipos de máquinas a vapor foram essenciais para o progresso tecnológico e econômico desse período histórico.
Qual é o nome da máquina a vapor mais eficiente que existe?
Não há dúvidas de que a máquina a vapor revolucionou a indústria e impulsionou a Revolução Industrial. Existem diversos tipos de máquinas a vapor, cada uma com suas próprias características e aplicações. Entre os cinco tipos principais, podemos destacar a máquina a vapor de Watt, a máquina a vapor de condensação, a máquina a vapor de alta pressão, a máquina a vapor de expansão múltipla e a máquina a vapor de locomotiva.
Entre essas variedades, a máquina a vapor de Watt é considerada uma das mais eficientes. Desenvolvida por James Watt no século XVIII, essa máquina a vapor revolucionou a maneira como a energia era gerada e utilizada. Com seu mecanismo de condensação separado, a máquina a vapor de Watt conseguiu melhorar significativamente a eficiência e a produtividade das máquinas a vapor.
Apesar de todas as inovações tecnológicas que surgiram desde então, a máquina a vapor de Watt ainda é reverenciada como um marco na história da engenharia e da indústria. Sua eficiência e durabilidade contribuíram para o avanço da Revolução Industrial e para o desenvolvimento de novas tecnologias.
Os 5 tipos de máquinas a vapor principais
Diferentes tipos de motores a vapor sofreram muitas mudanças ao longo da história e a tecnologia permitiu que eles evoluíssem de maneira notável.
Essencialmente, são motores de combustão externa que convertem a energia térmica do vapor de água em energia mecânica.
Eles foram usados para acionar bombas, locomotivas, navios e tratores, sendo essenciais para a Revolução Industrial . Atualmente, eles são usados para geração de energia elétrica usando turbinas a vapor.
Uma máquina a vapor consiste em uma caldeira usada para ferver água e produzir vapor. O vapor se expande e empurra um pistão ou uma turbina, cujo movimento faz o trabalho de girar as rodas ou dirigir outras máquinas.
O primeiro motor a vapor foi projetado por Herón de Alejandría no primeiro século e foi nomeado eolipila.
Consistia em uma esfera oca conectada a uma caldeira à qual estavam ligados dois tubos curvos. A esfera estava cheia de água fervendo, fazendo com que o vapor fosse expelido pelos tubos em alta velocidade, girando a bola.
Embora a eolipila não tenha um objetivo prático, certamente representa a primeira implementação do vapor como fonte de propulsão.
No entanto, a maioria dos sistemas que usam vapor pode ser dividida em dois tipos: máquinas de pistão e turbinas a vapor.
Principais tipos de motores a vapor
1- Máquinas de pistão
Máquinas de pistão usam vapor pressurizado. Através de pistões de dupla ação, o vapor pressurizado entra alternadamente de cada lado enquanto, por outro, é liberado ou enviado para um condensador.
A energia é absorvida por uma barra deslizante selada contra a fuga de vapor. Esta haste, por sua vez, aciona uma biela conectada a uma manivela para converter o movimento alternativo em movimento rotativo.
Além disso, outra manivela é usada para acionar a engrenagem da válvula, geralmente através de um mecanismo que permite a reversão do movimento rotativo.
Quando um par de pistões de dupla ação é usado, o avanço da manivela é deslocado em um ângulo de 90 graus. Isso garante que o motor sempre funcione, independentemente da posição da manivela.
2- Múltiplos mecanismos de expansão
Outro tipo de motor a vapor usa vários cilindros de ação simples que aumentam progressivamente seu diâmetro e movimento.
O vapor de alta pressão da caldeira é usado para acionar o primeiro pistão de menor diâmetro.
No movimento ascendente, o vapor parcialmente expandido é acionado em um segundo cilindro que inicia seu movimento descendente.
Isso gera uma expansão adicional da pressão relativamente alta liberada na primeira câmara.
Além disso, a câmara intermediária descarrega na câmara final, que por sua vez é liberada para um condensador. Uma modificação deste tipo de motor incorpora dois pistões menores na última câmara.
O desenvolvimento desse tipo de motor foi importante para o uso em navios a vapor, uma vez que o condensador, ao recuperar parte da energia , converteu o vapor novamente em água para reutilização na caldeira.
Os motores a vapor terrestres poderiam esgotar grande parte do vapor e serem preenchidos com uma torre de água doce, mas isso não era possível no mar.
Antes e durante a Segunda Guerra Mundial, o mecanismo de expansão era usado em veículos marítimos que não precisavam ir em alta velocidade. No entanto, quando mais velocidade era necessária, ela era substituída pela turbina a vapor.
3- Motor de fluxo uniforme ou uniforme
Outro tipo de máquina de pistão é o motor de fluxo uniforme ou uniforme. Este tipo de motor usa vapor que flui apenas em uma direção em cada metade do cilindro.
A eficiência térmica é alcançada com um gradiente de temperatura ao longo do cilindro. O vapor sempre entra nas extremidades quentes do cilindro e sai pelas aberturas no centro do refrigerador.
Isso resulta em uma redução do aquecimento e resfriamento relativo das paredes do cilindro.
Em motores uniflow, a entrada de vapor é geralmente controlada por válvulas de haste (que funcionam de maneira semelhante às usadas em motores de combustão interna) que são acionadas por uma árvore de cames.
As válvulas de entrada se abrem para admitir vapor quando o volume mínimo de expansão é atingido no início do movimento.
Em um momento específico da virada da manivela, o vapor entra e a entrada da bucha é fechada, permitindo a expansão contínua do vapor, acionando o pistão.
No final do movimento, o pistão descobrirá um anel de orifícios de escape em torno do centro do cilindro.
Esses orifícios são conectados ao condensador, diminuindo a pressão na câmara, causando uma liberação rápida. A rotação contínua da manivela é o que move o pistão.
4- Turbinas a vapor
As turbinas a vapor de alta potência usam uma série de discos rotativos que contêm um tipo de lâmina de hélice em sua borda externa.
Esses discos ou rotores móveis alternam com anéis ou estatores estacionários, fixados à estrutura da turbina para redirecionar o fluxo de vapor.
Devido à alta velocidade de operação, essas turbinas são normalmente conectadas a uma engrenagem de redução para acionar outro mecanismo, como a hélice de um navio.
As turbinas a vapor são mais duráveis e requerem menos manutenção do que as máquinas de pistão. Eles também produzem forças rotacionais mais suaves em seu eixo de saída, o que contribui para menores requisitos de manutenção e menos desgaste.
O principal uso de turbinas a vapor é em estações de geração de eletricidade, onde sua alta velocidade operacional é uma vantagem e seu volume relativo não é uma desvantagem.
Eles também são usados em aplicações marítimas, impulsionando navios grandes e subaquáticos. Praticamente todas as usinas nucleares geram eletricidade aquecendo a água e alimentando turbinas a vapor.
5- Motores de propulsão
Existe um motor de propulsão subaquática que utiliza vapor de alta pressão para atrair água através de uma saída na frente e expulsá-lo em alta velocidade pela retaguarda.
Quando o vapor se condensa na água, é criada uma onda de choque que expele a água por trás.
Para melhorar a eficiência do motor, ele atrai o ar através de uma abertura na frente do jato de vapor, que cria bolhas de ar e altera a maneira como o vapor se mistura com a água.
Referências
- Marshall Brain (2017). “Como funcionam os motores a vapor”. Recuperado em 14 de junho de 2017 em science.howstuffworks.com.
- Nova Enciclopédia Mundial (2015). “Motor a vapor”. Recuperado em 14 de junho de 2017 em newworldencyclopedia.org.
- Crianças SOS (2008-2009). “Motor a vapor”. Recuperado em 14 de junho de 2017 em cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017). “Motores a vapor”. Recuperado em 14 de junho de 2017 em explainthatstuff.com.