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Máquina de vapor. Física.

La máquina de vapor es un tipo de máquina térmica. Sus partes esenciales son: el depósito caliente (caldera), el cilindro con émbolo (pistón), el depósito frío (condensador) y la sustancia de trabajo (vapor de agua). En la máquina se aprovecha que al transformarse el agua en vapor, sufre una expansión que origina el volumen 1700 veces mayor al que tenía en su fase líquida. Con la enorme energía producida se realiza trabajo mecánico.

En una máquina térmica de vapor de doble acción, como la mostrada en la figura, se aprovechan los dos recorridos del pistón para realizar el movimiento (figura 1). En la caldera, el vapor generado se conduce al cilindro a través de la válvula 1 que en este momento permanece abierta. Al entrar el vapor, la presión que se origina en su interior empuja al pistón hacia la derecha realizando trabajo mecánico; mientras lo anterior ocurre, la válvula 4 se abre para que pueda escapar el vapor y las válvulas 1 y 2 permanecen cerradas. Al terminar su recorrido, se cierran las válvulas 1 y 4 para dar paso a la abertura de las válvulas 2 y 3, haciendo que el vapor empuje ahora al pistón a la izquierda para terminar su recorrido. Este movimiento se repite mientras la máquina funcione.

Figura 1. Partes de una máquina de vapor.

En la figura 2 se muestra la gráfica de presión y volumen, en la que se observan las etapas.

Figura 2. Diagrama expansión volumen.

En la figura 3 se muestra la descripción anterior, vista desde otra perspectiva de funcionamiento.


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