O que é uma máquina a vapor
Chama-se máquina a vapor a todo o motor que utiliza a expansão do vapor de água como força motriz. O seu princípio fundamental é a transformação da energia térmica em energia mecânica. Este processo depende da variação da temperatura, ou seja, da diferença de temperatura antes da expansão de vapor e da que tem quando sai para o exterior.
A pressão adquirida pelo vapor é utilizada para deslocar êmbolos que permitem o movimento das rodas de potentes locomotivas. Pode ainda ser empregada, pela transformação em energia cinética, ou energia de movimento, em imensas turbinas que impulsionam geradores elétricos e gigantescos transatlânticos.
O desenvolvimento da máquina a vapor no séc. XVIII contribuiu para a expansão da indústria moderna. Até então, os trabalhos eram executados na dependência exclusiva da potência dos músculos dos operários e da energia animal, do vento ou da água. Uma única máquina a vapor realizava o trabalho de centenas de cavalos. Fornecia a energia necessária para acionar todas as máquinas de uma fábrica. Uma locomotiva a vapor podia deslocar cargas pesadas a grandes distâncias num único dia. Os navios a vapor ofereciam transporte rápido, económico e seguro.
Como Funciona uma Máquina a Vapor
Uma máquina a vapor não cria energia, utiliza o vapor para transformar a energia térmica libertada pela queima de combustível em movimento de rotação e movimento alternado de vaivém, a fim de realizar trabalho. Uma máquina a vapor possui uma fornalha, na qual se queima carvão, óleo, madeira ou algum outro combustível para produzir energia térmica; dispõe ainda de uma caldeira com água, que aquecida com a queima de combustível, a transforma em vapor. O vapor expande-se, e ocupa um espaço superior ao da água. Essa energia da expansão pode ser aproveitada para produzir energia mecânica, deslocando um êmbolo num movimento de vaivém, acionando uma turbina, etc. As máquinas a vapor possuem êmbolos que deslizam com um movimento de vaivém no interior de cilindros. Vários sistemas de válvulas permitem a admissão do vapor no cilindro e a consequente impulsão do êmbolo, primeiro num sentido e depois noutro, antes de deixar escapar o vapor já usado. Uma locomotiva, entretanto, necessita de um movimento giratório para acionar as rodas. Esse movimento giratório é obtido através da ligação de um sistema de manivelas ligado ás extremidades dos êmbolos.
Evolução da máquina a vapor
No processo de desenvolvimento tecnológico da revolução industrial foram inventados dois tipos de motores que fazem uso da combustão como energia motriz: combustão externa e combustão interna. Utilizam diferentes tipos de movimento - motores de movimento alternativo, rotativo e queimam diferentes combustíveis – carvão, gasóleo, gasolina e gás. Diferem também segundo a forma como é realizada a combustão – por criação de vapor de água, por explosão e por compressão.
Nos motores de combustão externa, uma caldeira contendo água, é aquecida até gerar vapor altamente pressurizado que aciona um êmbolo em movimento alternado dentro de um cilindro.