Motor a Vapor

 

 

Introdução

O motor a vapor foi o primeiro tipo de motor a ser amplamente usado. Ele foi inventado por Thomas Newcomen, em 1705, e James Watt (que lembramos a cada vez que falamos sobre lâmpadas de 60 watts) fez grandes melhorias nos motores a vapor, em 1769.

© istockphoto.com / Mark Ogle Máquinas à vapor foram a base da Revolução Industrial

Os motores a vapor movimentaram as primeiras locomotivas, barcos a vapor e fábricas e, dessa forma, foram a base da Revolução Industrial. Neste artigo, veremos exatamente como os motores a vapor funcionam.

Funcionamento do motor a vapor

O diagrama a seguir mostra os componentes principais de um motor a vapor de pistão. Este tipo de motor seria característico numa locomotiva a vapor.




O motor mostrado é um motor a vapor de dupla atuação porque a válvula permite vapor sob alta pressão entrar alternadamente em ambos os lados do cilindro. A animação a seguir mostra a máquina em ação:


Você pode ver que a válvula corrediça é responsável por permitir que o vapor em alta pressão entre em qualquer lado do cilindro. A haste de comando da válvula é geralmente conectada a uma ligação com a cruzeta, de modo que seu movimento faça a válvula funcionar deslizando. Na locomotiva a vapor, este arranjo também permite ao maquinista fazer o trem dar ré.
Você pode ver neste diagrama que o vapor, depois de usado, é simplesmente expelido, saindo para a atmosfera. Esse fato explica duas coisas sobre locomotivas a vapor:

• por que se deve carregar água na estação - a água é constantemente perdida com a descarga de vapor.
• o som "tchu-tchu" que vem da locomotiva - quando a válvula abre o cilindro para liberar a descarga de vapor, este escapa em pressão muito alta, fazendo o som "tchu" quando sai. Quando o trem dá partida, o pistão se move muito lentamente, mas quando o trem começa a andar o pistão ganha velocidade. O efeito disto é o "tchu... tchu... tchu... tchu-tchu-tchu-tchu" que ouvimos quando o trem começa a se mover.

Numa locomotiva a vapor, a cruzeta normalmente se liga a uma haste motriz, e daí às hastes de acoplamento que acionam as rodas da locomotiva.
No diagrama apresentado, a cruzeta é conectada à haste motriz que, por sua vez, se conecta a uma das três rodas motrizes. As três rodas são conectadas por hastes de acoplamento de modo que girem em uníssono, juntas.

Caldeiras

O vapor de alta pressão para um motor a vapor vem de uma caldeira. O trabalho da caldeira é aquecer a água para gerar vapor. Há dois métodos: tubo de fogo e tubo de água.
A caldeira com tubos de fogo era mais comum nos anos 1800. Ela consiste em um tanque de água atravessado por canos. Os gases quentes do fogo de carvão ou madeira atravessam os canos para esquentar a água no tanque, como mostrado aqui:



Numa caldeira com tubos de fogo, o tanque todo está sob pressão, então se o tanque estourar, gera uma grande explosão.

Mais comuns hoje são as caldeiras tubulares de água, nas quais a água corre através de um conjunto de tubos que ficam na passagem dos gases quentes do fogo. O diagrama simplificado a seguir mostra um esboço de uma caldeira de tubos de água:



Numa caldeira real, tudo é muito mais complicado porque o objetivo dela é extrair todo o calor possível do combustível queimado para melhorar a eficiência.

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