Aqueça a água até ponto de ebulição e muda de líquido para se transformar no vapor de gás ou água que conhecemos como vapor. Quando a água se torna vapor, seu volume aumenta cerca de 1.600 vezes, essa expansão é cheia de energia.
Um motor é uma máquina que converte energia em força ou movimento mecânico que pode girar pistões e rodas. O objetivo de um motor é fornecer energia, um motor a vapor fornece energia mecânica usando a energia do vapor.
Motores a vapor foram os primeiros motores de sucesso inventados e foram a força motriz por trás do revolução Industrial. Eles foram usados para alimentar os primeiros trens, navios, fábricas e até carros. E embora os motores a vapor fossem definitivamente importantes no passado, eles agora também têm um novo futuro em nos fornecer energia com fontes de energia geotérmica.
Como funcionam os motores a vapor
Para entender um motor a vapor básico, tomemos o exemplo do mecanismo a vapor encontrado em uma locomotiva a vapor antiga como a mostrada. As partes básicas do motor a vapor em uma locomotiva seriam uma caldeira, válvula deslizante, cilindro, reservatório de vapor, pistão e uma roda motriz.
Na caldeira, haveria uma fornalha onde o carvão seria retirado. O carvão seria mantido queimando a uma temperatura muito alta e usado para aquecer a caldeira para ferver a água produzindo vapor de alta pressão. O vapor de alta pressão expande e sai da caldeira através de tubos de vapor para o reservatório de vapor. O vapor é então controlado por uma válvula deslizante para mover-se para um cilindro e empurrar o pistão. A pressão da energia do vapor que empurra o pistão gira a roda motriz em um círculo, criando movimento para a locomotiva.
História dos Motores a Vapor
Os seres humanos estão cientes do poder do vapor há séculos. Engenheiro grego, Herói de Alexandria (por volta de 100 dC), experimentou vapor e inventou o aeolipile, o primeiro, mas muito bruto motor a vapor. O eolipile era uma esfera de metal montada em cima de uma chaleira com água fervente. O vapor viajou através de canos para a esfera. Dois tubos em forma de L em lados opostos da esfera liberaram o vapor, o que deu um impulso à esfera que o fez girar. No entanto, Hero nunca percebeu o potencial do aeolipile e séculos se passaram antes que um motor a vapor prático fosse inventado.
Em 1698, o engenheiro inglês, Thomas Savery patenteou o primeiro motor a vapor bruto. Savery usou sua invenção para bombear a água de uma mina de carvão. Em 1712, engenheiro e ferreiro inglês, Thomas Newcomen inventou o motor a vapor atmosférico. O objetivo do motor a vapor da Newcomen também era remover a água das minas. Em 1765, um engenheiro escocês, James watt começou a estudar o motor a vapor de Thomas Newcomen e inventou uma versão melhorada. Foi o motor de Watt que foi o primeiro a ter um movimento rotativo. O design de James Watt foi o que teve sucesso e o uso de motores a vapor se generalizou.
Os motores a vapor tiveram um efeito profundo na história do transporte. No final da década de 1700, os inventores perceberam que os motores a vapor podiam acionar barcos e o primeiro navio a vapor comercialmente bem-sucedido foi inventado por George Stephenson. A partir de 1900, os motores de combustão interna a gasolina e diesel começaram a substituir os motores a pistão a vapor. No entanto, os motores a vapor reapareceram nos últimos vinte anos.
Motores a vapor hoje
Pode ser surpreendente saber que 95% dos poder nuclear as usinas usam motores a vapor para gerar energia. Sim, as barras de combustível radioativo em uma usina nuclear são usadas como carvão em uma locomotiva a vapor para ferver água e criar energia a vapor. No entanto, o descarte de barras de combustível radioativas usadas, a vulnerabilidade das usinas nucleares a terremotos e outras questões deixam o público e o meio ambiente em grande risco.
A energia geotérmica é a energia gerada usando o vapor produzido pelo calor que emana do núcleo fundido da terra. As usinas geotérmicas são relativamente tecnologia verde. A Kaldara Green Energy, uma fabricante norueguesa / islandesa de equipamentos de produção de energia elétrica geotérmica, tem sido a maior inovadora no campo.
As usinas térmicas solares também podem usar turbinas a vapor para gerar sua energia.