En el mundo moderno, la electricidad se ha convertido en una obviedad. Se la genera en plantas de energía eléctrica y lo saben incluso los niños. En este contexto nace la pregunta: ¿quién piensa en máquinas de vapor cuando enciende las luces en su casa, se prepara una taza de café o simplemente ve una película?
Hoy en día, la mayoría de la gente asocia las máquinas de vapor sólo con las primeras locomotoras y barcos de vapor que cambiaron el paisaje del siglo XIX y se convirtieron en el motor de la poderosa industrialización. Para muchos, las máquinas de vapor pertenecen al pasado y sólo en los museos se las pueden admirar. ¡Pues, nos hemos equivocado todos! Para sorpresa de muchos: las máquinas de vapor se utilizan con frecuencia también hoy en día y no parece que otra máquina las podría reemplazar.
En el mundo contemporáneo, el principio de la máquina de vapor se sigue utilizando en centrales eléctricas más modernas para generar electricidad. La historia de la máquina de vapor se remonta al siglo I d.C., pero hasta el siglo XVIII nadie consiguió perfeccionarla de tal modo que su funcionamiento fuera eficaz y económico. Por fin, el inventor británico James Watt la perfeccionó y en el año 1769 logró patentarla.
Dado que actualmente su nombre sólo se asocia con el vatio de una bombilla, en homenaje a James Watt, TradeMachines ha creado un resumen de la obra de su vida. Siga leyendo y aprenda más sobre esta fascinante personalidad que cambió el curso de la historia del mundo y a quien debemos nuestras vidas tan cómodas.
1. Vapor de agua y su potencial
El H2O, coloquialmente conocido como agua, es el único compuesto químico de la tierra que en la naturaleza se encuentra en tres estados de agregación: como líquido, como cuerpo sólido y como gas. El agua alcanza su estado gaseoso bajo la influencia del calor a través de la sublimación o la evaporación - en la tecnología y las ciencias naturales esto se denomina “vapor de agua”. Para el ojo humano es tan invisible como el aire: sólo el vapor de agua condensado, que tiene la forma de nubes de vapor, es visible.
En comparación con el estado líquido de agregación, el volumen de vapor de agua es aproximadamente 1600 veces mayor y a través del suministro de energía en forma de calor alcanza un enorme potencial energético, cuya fuerza, en el caso de algún percance, puede tener consecuencias fatales para los seres humanos. Ya en el siglo I d.C. los inventores sabían muy bien emplear esta energía poderosa en sus prototipos de máquinas de vapor.
2. Primeras máquinas de vapor
La primera máquina de vapor funcional la diseñó el inventor inglés Thomas Newcomen. El desarrollo de la máquina de vapor fue impulsado sobre todo por la minería. Entonces, la minería costaba vidas de muchos mineros que, inundados en pozos de minas, se ahogaban. La deshidratación de minas con la existente máquina de vapor no era suficiente económica, consumía demasiado carbón y requería mejoras urgentes.
3. Máquina de vapor de agua Watt
En 1764 James Watt (1736-1819) recibió el encargo de reparar el modelo de la máquina de vapor de Thomas Newcomen, y enseguida se dio cuenta de que después de cada ciclo una gran parte de la energía se iba perdiendo para calentar la pared del cilindro de nuevo. De este modo la máquina de vapor construida por Thomas Newcomen estaba gastando casi tres cuartos de la energía del vapor sólo en calentar el pistón y el cilindro.
Para minimizar esta pérdida de energía James Watt introdujo el condensador lo que incrementó significativamente la eficiencia de la máquina. Gracias a sus mejoras, el consumo de carbón duro para la deshidratación de minas podría reducirse en más de un 60%. Finalmente, en 1769 con el apoyo financiero de John Roebuck, James Watt consiguió patentar su máquina de vapor. En el registro inglés de patentes la dicha máquina obtuvo el número 913.
4. James Watt y su caballo de vapor
Para ilustrar la enorme potencia de su máquina de vapor, James Watt calculó una nueva y sofisticada unidad de medida: El caballo de vapor (CV). La unidad, derivada de la fuerza de trabajo de caballos de tiro, tenía por objeto especificar cuántos caballos podían producir la potencia de un motor. 1 CV correspondía a la potencia de un caballo fuerte que podía arrastrar un peso de 75 kilopondios a 1 metro de altura en 1 segundo.
Estratégicamente, este fue un movimiento muy inteligente de James Watt, ya que le permitió comercializar mejor su máquina de vapor. La unidad de medida de Watts tenía, especialmente para los propietarios de minas, mucho sentido porque se la podría imaginar fácilmente. Hoy en día, CV sigue utilizándose, sobre todo hablando de los automóviles, donde sirve para definir la potencia del motor.
5. Locomotoras y barcos de vapor
La máquina de vapor de James Watt literalmente puso al mundo en movimiento y se convirtió en el motor de la industrialización y la urbanización. En poco tiempo las primeras locomotoras a vapor se pusieron en marcha por todo el país y los primeros barcos a vapor empezaron a cruzar el Atlántico.
Finalmente, gracias a la innovadora infraestructura, se pudieron transportar grandes cantidades de mercancías y materias primas a una fracción del coste y en un tiempo mucho más corto. La máquina de vapor revolucionó completamente el transporte.
La gente podría desplazarse más fácil y barato. El uso de máquinas de vapor en fábricas facilitó la automatización y la optimización de procesos. Por desgracia, a consecuencia de estos cambios mucha gente perdió su trabajo y, en busca de nuevo empleo, se vio obligada a migrar a ciudades.
6. Modernas plantas de energía eléctrica
Incluso hoy en día, la máquina de vapor no es retro. Se suele utilizar en más modernas plantas de energía eléctrica. El 80% de la electricidad mundial es generada por vapor. Sin embargo, lo que ha cambiado, es el uso de enormes turbinas de vapor que reemplazaron a pistones utilizados antiguamente en máquinas de vapor.
En centrales eléctricas se usa la energía del carbón, de la luz solar, la biomasa, del viento o la energía nuclear para generar vapor que impulsa una turbina. El movimiento de la turbina genera a través de un turbogenerador síncrono la electricidad.
7. Turbinas de vapor
La turbina de vapor más grande del mundo hasta la fecha, nombrada Arabelle, se construyó para una central nuclear británica, el Proyecto Hinkley Point C (HPC). Es más larga que un Airbus 380 y más alta que un hombre.
Se espera que el HPC genere más de 3,2 GW de electricidad. La energía debería ser suficiente para cubrir la demanda energética de seis millones de hogares y evitar 9 millones de toneladas de CO2 al año. Esta cantidad de CO2 corresponde a las emisiones anuales de casi 2 millones de coches utilizados durante 4 horas al día.
