A máquina a vapor foi a primeira máquina capaz de aproveitar, de uma maneira eficiente, a energia acumulada nos combustíveis para gerar movimento.
Também chamado de motor a vapor, uma de suas grandes vantagens era não depender mais das condições climáticas, como acontecia com a potência gerada por moinhos de vento.
História
A necessidade que deu origem à máquina a vapor foi a extração da água que inundava muitas minas de carvão na Inglaterra no século XVII. Para extrair a água, eram usadas bombas de extração impulsionadas por cavalos, porém esse sistema era pouco eficiente,
As primeiras máquinas a vapor foram projetadas pelos inventores, ferreiros e mecânicos ingleses Thomas Newcomen (1662-1729) e Thomas Savery (1650-1715). Logo, outras pessoas aperfeiçoaram essas máquinas. Na verdade, foi James Watt (1736-1819) quem conseguiu desenhar uma máquina bastante eficiente que revolucionou a atividade industrial.
O surgimento de sua máquina a vapor em 1769 marcou uma clara fronteira na história das máquinas. Seu invento fomentou a criação de máquinas especializadas na mineração, na indústria e nos transportes, todas baseadas em combustíveis como o carvão, de forma que já não era necessário que uma pessoa ou um animal movesse o mecanismo.
Esse fato transformou por completo a sociedade, pois o tempo necessário para realizar muitas tarefas repetitivas diminuiu tremendamente. Produziram-se mudanças bastante radicais no modo de vida das pessoas: deslocamento desde as zonas rurais até as cidades e o surgimento de novas profissões são alguns exemplos.
Esquema de funcionamento de uma máquina a vapor
Ao queimar combustível, obtém-se vapor de água, que percorre um circuito até chegar a um cilindro. Dentro do cilindro, o vapor de água empurra um pistão, que, por sua vez, ao se deslocar, move uma roda.
Quando o pistão alcança o extremo do cilindro, a válvula de saída se abre, liberando o vapor, e o pistão, empurrado pela roda, retoma a sua posição inicial, atingindo a outra extremidade do cilindro.
A válvula de saída, então, se fecha e a válvula de entrada volta a se abrir, fazendo com que o ciclo se inicie novamente. O efeito final obtido é o giro contínuo da roda.
Como funciona uma locomotiva a vapor
Os primeiros trens eram simplesmente vagões puxados por cavalos, utilizados principalmente em minas para transportar a matéria-prima extraída. A invenção da máquina a vapor revolucionou esse sistema de transporte. As locomotivas a vapor funcionaram até a aparição de máquinas com motor elétrico ou a diesel, em meados do século XX.
Pode-se descobrir como funciona uma locomotiva a vapor observando uma panela de pressão. Ao colocar no fogo uma panela de pressão com água, observa-se que, depois de certo tempo, a válvula da panela começa a girar. Se, nesse momento, é tirada a válvula o vapor sairá violentamente. Isso acontece porque, no interior da panela, parte da água evaporou e a pressão do vapor é muito maior que a pressão atmosférica.
A locomotiva, assim como qualquer máquina a vapor, utiliza a pressão do vapor para produzir movimento. Na locomotiva, o combustível é madeira ou carvão, que se queima em um forno. A combustão esquenta uma caldeira em que há água, produzindo vapor. Como em uma panela de pressão, o vapor se encontra em alta pressão. O vapor sai, então, por um duto e chega a um cilindro, no qual entra por uma válvula de admissão.
A alta pressão em que o vapor se encontra faz com que ele entre com violência e empurre o pistão que existe dentro do cilindro. Para retornar a sua posição inicial, o pistão faz com que o vapor, que perdeu pressão, saia por uma válvula de escape. O movimento dos pistões da locomotiva se transmite para as rodas por meio de um sistema biela-manivela.
Por: Paulo Magno Torres
Veja também:
- Máquinas Simples
- Tipos de Motores e Geradores
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