Invenção e desenvolvimento do motor a vapor

Os motores a vapor são mecanismos que usam calor para criar vapor, que por sua vez realiza processos mecânicos, geralmente conhecidos como trabalhos. Enquanto vários inventores e inovadores trabalharam em vários aspectos do uso do vapor como fonte de energia, o principal desenvolvimento dos primeiros motores a vapor envolve três inventores e três principais projetos de motores.

O primeiro motor a vapor usado para o trabalho foi patenteado pelo inglês Thomas Savery em 1698 e foi usada para bombear água dos poços das minas. O processo básico envolveu um cilindro que estava cheio de água. O vapor foi então entregue ao cilindro, deslocando a água, que fluía através de uma válvula unidirecional. Uma vez que toda a água foi ejetada, o cilindro foi pulverizado com água fria para diminuir a temperatura do cilindro e condensar o vapor no interior. Isso criou um vácuo dentro do cilindro, que retirou água adicional para reabastecer o cilindro, completando o ciclo da bomba.

Outro inglês, Thomas Newcomen, aprimorado na bomba de Slavery com um design que ele desenvolveu por volta de 1712. O motor da Newcomen incluía um pistão dentro de um cilindro. A parte superior do pistão estava conectada a uma extremidade de um feixe de rotação. Um mecanismo da bomba foi conectado à outra extremidade da viga para que a água fosse retirada sempre que a viga se inclinasse na extremidade da bomba. Para impulsionar a bomba, vapor foi entregue ao cilindro do pistão. Ao mesmo tempo, um contrapeso puxou a viga para baixo na extremidade da bomba, o que fez o pistão subir até a parte superior do cilindro de vapor. Quando o cilindro estava cheio de vapor, água fria foi pulverizada dentro do cilindro, condensando rapidamente o vapor e criando um vácuo no interior do cilindro. Isso causou a queda do pistão, movendo o feixe para baixo na extremidade do pistão e para cima na extremidade da bomba. O ciclo foi repetido automaticamente desde que o vapor fosse aplicado ao cilindro.

O design do pistão da Newcomen efetivamente criou uma separação entre a água que está sendo bombeada e o cilindro usado para criar o poder de bombeamento. Isso melhorou bastante a eficiência do design original da Slavery. No entanto, como Savery possuía uma patente ampla em sua própria bomba de vapor, Newcomen teve que colaborar com Savery para patentear a bomba de pistão.

escocês James watt melhorou significativamente e desenvolveu o motor a vapor na segunda metade do século 18, tornando-o um equipamento verdadeiramente viável que ajudou a iniciar o Revolução Industrial. A primeira grande inovação da Watt's foi incluir um condensador separado para que o vapor não tivesse que ser resfriado no mesmo cilindro que continha o pistão. Isso significava que o cilindro do pistão permanecia em uma temperatura muito mais consistente, aumentando consideravelmente a eficiência de combustível do motor. A Watt também desenvolveu um motor que poderia girar um eixo, em vez de uma ação de bombear para cima e para baixo, bem como um volante que permitia uma transferência suave de energia entre o motor e a carga de trabalho. Com essas e outras inovações, o motor a vapor tornou-se aplicável a uma variedade de processos, e Watt e seu parceiro de negócios, Matthew Boulton, construíram várias centenas de mecanismos para uso industrial.

O início do século 19 viu uma grande inovação nos motores a vapor de alta pressão, que eram muito mais eficientes do que os projetos de baixa pressão dos motores Watt e de outros pioneiros. Isso levou ao desenvolvimento de motores a vapor muito menores e mais potentes que poderiam ser usados ​​para acionar trens e barcos e para executar uma ampla gama de tarefas industriais, como operar serras em moinhos. Dois inovadores importantes desses motores foram o americano Oliver Evans e o inglês Richard Trevithick. Com o tempo, os motores a vapor foram substituídos pelo motor de combustão interna para a maioria dos tipos de locomoção e indústria. trabalho, mas o uso de geradores de vapor para gerar eletricidade continua sendo uma parte importante da produção de energia elétrica hoje.