Electronica basica
Energia vapor

Energia vapor

¿Cómo funciona la energía de vapor?

Para comprobar el increíble poder del vapor, no hay más que mirar en las erupciones de gases que se producen cuando la lava de los volcanes llega al mar. Nuestros antepasados pudieron comprobar esto y ver el potencial que tenía el vapor, y no tardaron mucho en desarrollar tecnología para aprovecharlo, desde una tetera básica a las modernas plantas nucleares. Independientemente del nivel de tecnología en que se basa, la potencia de la energía de vapor se basa en un principio muy básico: Cuando el agua es calentada hasta el punto de vaporización el agua vaporizada ocupa más espacio que el agua líquida que lo ocupo. Esto es porque los sólidos, líquidos y gaseosos están unidos por diferentes fuerzas de niveles moleculares. En los sólidos, las moléculas son compactas. En los líquidos están más separadas. En los gases, como el vapor, están mucha más apartadas.

Si calientas una lata de sopa en un fuego, el líquido que contiene se vaporizará y finalmente se expandirá hasta el punto en que la lata podría explotar para poder liberar la presión en su interior. Cuando esta presión es usada para hacer una tarea en particular – como por ejemplo girar una turbina o causando una tetera empiece a pitar – la tecnología usada en el vapor está aprovechándose de la energía del vapor. Los métodos de contener, calentar, canalizar y usar el vapor ha cambiado, pero los principios básicos siguen siendo los mismos. Aprender a controlar la potencia del vapor ha sido un largo proceso. Ya se teorizaba sobre la tecnología del vapor en la primera mitad del siglo uno. Sin embargo, tuvieron que pasar muchos años para construir el primer motor de vapor para drenar agua de minas y jardines. La era del vapor que surgió en un momento, moldeó el curso de la historia al potenciar la revolución industrial, transformando todos los sectores y tecnologías.

Los registros más tempranos sobre la tecnología aplicada al vapor, se pueden encontrar en Alejandría, en el año 75. Esto surgió a raíz de que el matemático Hero escribiera tres libros sobre mecánica y las propiedades del aire y presentó planes para un simple motor de vapor. El diseño propuesto consistía en una esfera vacía con tubos doblados emergiendo de cada lado. Este mecanismo era llenado de agua y se montaba dentro de un fuego. Según el calor causaba el agua en el interior de la escena que se vaporizase, el vapor era obligado a salir por los tubos.  La propulsión de vapor causaba que la esfera rotase – como una rueda con varios cohetes insertados. El método que tenía este matemático para transformar la energía de vapor en movimiento, fue la fundación de tecnologías de vapor que vinieron después. Sin embargo, un gran número de avances científicos fueron necesarios antes de que el concepto detrás de la turbina de vapor se le pudiera dar un uso práctico.

energia vapor energia vapor

Años más tarde,  Giovanni Battista dio al mundo algunas teorías sobre el papel del vapor al crear un vació. Teorizó que si agua convertido en vapor dentro de un contenedor cerrado resultaba en presión aumentada, el vapor condensado a agua dentro de una cámara cerrada  resultaría en una presión disminuida. Este nuevo entendimiento sobre el vapor jugó un papel importante en futuros desarrollos. Pocos años más tarde, otro científico y matemático francés llamado Papin, consiguió hacer realidad una teoría por medio de un proyecto muy simple, que fue ni más ni menos con la primera olla a presión. Lo hizo añadiendo un pistón deslizante en la parte superior de un cilindro cerrado lleno de agua. Cuando se calentaba, el vapor expandido empujaba el pistón hacia arriba. Según el vapor se enfriaba y se hacía líquido de nuevo, el vacío resultante dejaba caer el pistón de nuevo.

Ya casi en el siglo 18, Inglaterra se enfrentó a una crisis con la construcción de barcos y la necesidad de madera, hacía desaparecer bosques enteros. Los barcos eran necesarios para comerciar y para defensa, aunque el carbón era un buen sustituto para la madera. Sin embargo, producir más carbón significaba cavar minas más profundas, lo cual incrementaba la probabilidad de que se inundaran de agua. De repente se necesitaba una manera urgente de vaciar de agua las minas. Esto dio paso a una patente de motor de vapor que sería el “amigo del minero”. El dispositivo consistía en una cámara de ebullición que orientaba el vapor a un segundo contenedor, el cual iba por un tubo con una válvula que descendía en el agua que tenía que ser movida. Se vertía agua fría sobre el contenedor mientra el vapor de agua dentro se enfriaba a un estado líquido. El resultado era que el vacío cogía agua de la parte inferior. El agua absorbida era incapaz de regresar pasando la válvula de no retorno, y era luego drenada por otro tubo.

Por desgracia, el motor de bomba no consiguió el éxito esperado en la industria de la minería. La mayoría de las ventas fueron hechas a otros sectores donde el exceso de agua era un problema, como las casas y jardines. Al tener que manejar este dispositivo de manera manual, el motor era de alguna manera por práctico. El motor también tenía la limitación de no poder retirar agua de ciertas profundidades – una mina requería que los motores fueran instalados a varios niveles.

Un años más tarde se construyó un sistema de bombeo mucho más efectivo, gracias a Tomas Newcomen. Se combinaba una separación de compartimento de ebullición, el cilindro de vapor y un pistón para dirigir el vapor. La idea que se tuvo con esto fue sustituir mucho del trabajo que hacían los caballos. Este invento incluía una cámara llena de vapor que era enfriada con una rápida inyección de agua fría para crear un vacío inducido en la presión atmosférica. Sin embargo, esta vez la fuerza del vacío empujaba abajo un pistón y tiraba de una cadena que activaba una bomba en el otro lado de un objeto suspendido. Cuando el agua en el cilindro volvía a echar vapor, empujaba el pistón de nuevo y el peso al otro lado reiniciaba la bomba.

Para ver la siguiente parte del artículo, pulsa aquí.

Leer mas artículos relacionados

Artículos relacionados

¿Qué es una secadora de vapor?