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Utilización del vapor en las máquinas

El empleo del vapor como fuente de energía se remonta a la antigüedad. Desde Arquímedes de Siracusa (287-212 a.C), con su cañón de vapor conocido como el “architronito” inventado para proteger a su polis del bloqueo militar de los romanos. Esta arma necesitaba una caja de carbones sobre la cual se colocaba un recipiente lleno de agua, al calentarse, el vapor se dirigía hacia la parte inferior del recipiente proyectando las balas.

 
Arquímedes de Siracusa                                                                                  El Architronito

Pero es a Herón de Alejandría (siglo I d.C) a quien se le considera como el primer inventor de una turbina a vapor. Esta máquina es conocida como la eolípila, está constituida por una cámara de aire, puede ser una esfera o un cilindro, con tubos curvos por donde es expulsado el vapor. La fuerza resultante por esta expulsión hace que el mecanismo comience a girar, según la ley de acción-reacción. El agua es calentada en otra cámara y unida a la anterior mediante tubos por donde pasa el vapor. Aunque para su época este artefacto fue muy ingenioso, con la decadencia del imperio Alejandrino, y con él la de la ciencia griega, hizo que esta máquina no fuera estudiada científicamente, permaneciendo en el olvido y sirviendo solo de juguete o entretenimiento, solo 16 siglos más tarde se le dio una utilidad práctica.

                       
Herón de Alejandría                                                                                      Eolípila

Fue hasta 1690, que el físico francés Denis Papin (1647-1712) volvió a considerar la idea de Herón, acerca de la fuerza de expansión del vapor de agua. A tal efecto, construyó una máquina en forma de cilindro dentro del cual se movía un émbolo que des­cansaba en una simple capa de agua. El agua del depósito elevado puede utilizarse para mover una rueda. Esta máquina de mayor complejidad es la precursora de todas las demás inventadas antes y durante la Revolución Industrial.

   
Denis Papin y su maquina de vapor (1707)

En 1698, el británico Thomas Savery construyó una máquina que utilizaba la presión del vapor de agua para bombear agua en las minas. El 14 de junio de 1699 Savery presenta la primera máquina de vapor en la Royal Society de Londres. Pero fue su socio en 1705, el también británico Thomas Newcomen quien la perfeccionó. En un comienzo la máquina de Savery era una bomba de vapor que trabajaba con altas presiones y con frecuencia provocaba accidentes. Para evitar estos problemas a Newcomen  se le ocurrió utilizar la fuerza del vapor para mover a distancia una bomba colocada en el pozo de drenaje de la mina, lo cual la hacía menos peligrosa de manejar, ya que se reducía el riesgo de explosiones en la mina.

La máquina de vapor de Newcomen era un motor de combustión externa que convertía el calor en energía mecánica, mientras que la de Savery era una bomba de vapor especializada en drenaje de minas.

 Thomas Savery y su máquina

  Máquina de Newcomen

En 1765, el escocés James Watt, al reparar una de las máquinas de Newcomen, introdu­jo una serie de innovaciones, y en 1769 patentó una nueva, diseñada con un recipiente especial para la condensación del vapor, que permitía mantener el cilindro constantemen­te caliente. Esta máquina fue la cumbre de todas las anteriores, fundamental en el desarrollo de la Revolución Industrial porque a partir de este momento, el uso de la máquina de vapor se extendió a los transportes, a la industria textil y a la siderurgia.

 
James Watt y el funcionamiento de su máquina de vapor

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