La máquina de vapor fue el primer motor térmico que transformó la energía térmica del agua en energía mecánica, iniciando la revolución industrial. Fue inventada por diversos ingenieros a lo largo de la historia, pero la máquina de James Watt de 1781 fue particularmente importante por su eficiencia. La máquina de vapor impulsó la industrialización y los cambios en la sociedad y la economía durante el siglo XIX, al poder mover maquinaria en fábricas y ser útil para el transporte por barco, tren y otros medi

1. Máquina de vapor
Fenómenos Térmicos
Ingeniería civil
3°A

2. Motor Térmico:

3. ¿QUÉ ES LA MÁQUINA DE VAPOR?
La máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la
energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica.

4. FABRICANTE DE LA MÁQUINA DE VAPOR.
● Hero de Alejandria (130 a.C.)
● Matthesuis (1571)
● Ramelli (1588)
● Caus (1615)
● Branca (1629)
● Edward Somerset (1633)
● Denis Papin (1690)
● Thomas Savery (1698)
● Thomas Newcomen y John Cawley (1705)
● James Watt (1781)

5. IMPACTO QUE GENERÓ

6. La máquina de vapor de James Watt se convirtió
comenzó el cambio de lo que conocemos hoy en día
como revolución industrial que desencadenó un
proceso de profundas transformaciones económicas,
sociales, culturales y tecnológicas que se desarrolló
entre 1760 y 1840, tuvo su origen en Inglaterra y que
se extendió unas décadas después a gran parte de
Europa occidental y América.

7. Los motores de vapor fueron la fuerza de
la revolución industrial, siendo útiles para
mover maquinaria en fábricas, molinos,
estaciones de bombeo y aplicaciones de
transporte, como por ejemplo
locomotoras, barcos y vehículos
terrestres.

8. La Revolución Industrial marca un punto de inflexión
en la historia, modificando e influenciando todos los
aspectos de la vida humana. La producción tanto
agrícola como de la naciente industria se multiplicó a
la vez que disminuía el tiempo de producción. A
partir de 1800 la riqueza y la renta per cápita se
multiplicó como no lo había hecho nunca en la
historia, pues hasta entonces el PIB per cápita se
había mantenido prácticamente estancado durante
siglos.

9. La máquina de vapor fue el primer motor térmico con un
alto impacto en la sociedad, esta dio al ser humano la
capacidad de convertir el calor en fuerza de trabajo, lo
que dio como resultado la quema toneladas de carbón y
otros combustibles para alimentar la creciente industria.
En el funcionamiento de una máquina de vapor se
generan fundamentalmente dos tipos de gases, vapor de
agua, que es completamente inofensivo para el medio
ambiente y dióxido de carbono, uno de los principales
gases de efecto invernadero.

10. USO DE LA MÁQUINA A VAPOR
Las aplicaciones de la máquina de vapor han ido variando con el paso del tiempo. Sin
embargo las más habituales a lo largo de la historia han sido:
● Industriales.
● Transporte marítimo.
● Transporte ferroviario.
● Bombeo de agua (máquina de Newcomen)
● Generación de electricidad.
Inicialmente, desde comienzos del siglo XVIII, las máquinas de vapor se han usado
para dar potencia a una multitud de usos.

11. USOS INDUSTRIALES DE LA MÁQUINA A VAPOR
Los principales usos de la máquina de vapor en el sector industrial son:
● Accionamiento de maquinaria.
● Estaciones de bombeo de agua.
● Transporte de mercancías.
El primero en utilizar el vapor de agua para obtener un trabajo mecánico fue
Thomas Newcomen. Posteriormente, James Watt mejoró la máquina de Newcomen
para que no dependiera de la presión atmosférica.

12. USO DE LA MÁQUINA DE VAPOR EN EL TRANSPORTE
Con el diseño de la máquina de vapor de James Watt, aparecieron los primeros motores
alternativos de pistón. Este tipo de motores se utilizaron en la industria, pero pronto se
utilizaron en el campo del transporte.
El uso de la máquina de vapor para el transporte apareció en el siglo XIX. Su presencia
supuso un avance espectacular para la economía y la sociedad.
Inicialmente, únicamente se utilizaba para el transporte marítimo. Sin embargo, el
ferrocarril adoptó pronto esta tecnología.

13. USO DE LA MÁQUINA DE VAPOR PARA GENERAR
ELECTRICIDAD
Una de las aplicaciones más utilizadas de la máquina de vapor en la actualidad es la producción de
electricidad. La tecnología actual permite convertir la energía térmica en energía eléctrica.
La gran mayoría de las centrales térmicas del mundo utilizan turbinas de vapor que, conectadas en un
generador eléctrico, permiten obtener energía eléctrica.La diferencia entre estos distintos tipos de
centrales eléctricas es la fuente de calor. La fuente térmica que calienta el agua hasta convertirla en
vapor pueden:
● Combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas natural)
● Uranio (centrales nucleares)
● Energía solar (centrales solares térmicas)

14. PARTES
● Caldera: es construida en parte de acero de lámina similar a muchos contenedores de gas.
● Cilindro: es definido como una pieza prismática, tiene dos agujeros uno que sirve para la entrada y
salida de vapor y el otro para poner un eje (manivela o biela)
● Manivela o biela: es un brazo excéntrico respecto al eje del cigüeñal
● Émbolo o Pistón: es una pieza cilíndrica con el mismo diámetro que el taladrado del cilindro
● Volante de inercia: es una rueda que ayuda a la inercia del giro
● válvula de entrada y salida : son dos tubos u orificios por donde entra la presión de vapor y se
expulsa el mismo

17. ¿CÓMO FUNCIONA?

18. Resorte
Volante de
inercia
Válvula
corredera
Lumbrera
de salida
Piston
Válvula de
entrada
y de escape
Cilindro
Manivela de cambio
Izq. y Der.
Biela
Lumbrera
de entrada
Contenedor
Lumbrera
derecha
Lumbrera
izquierda

21. Problemas de los motores de vapor
● Relación peso-potencia
● Costos en mantenimiento
● El ruido excesivo
● Altas vibraciones
● Fugas de vapor
● Fallas en las válvulas de control

22. Diagrama de fases del vapor

23. Esquema de la caldera

24. El calor latente del vapor de la condensación se pasa al agua que atraviesa los tubos del condensador. Después de que el
vapor condensa, el líquido saturado continúa transfiriendo calor al agua que se enfría al ir bajando hasta el fondo del
condensador. Algunos grados de subenfríado previenen la cavitación de la bomba.
una caldera puede convertir aproximadamente 4 galones de agua a vapor por hora, por lo que multiplicar los caballos de
fuerza por cuatro permite el cálculo total del agua usada. Sin embargo, si el sistema tiene retorno al condensador, un
porcentaje de eso será el retorno. Por lo tanto, sustraerás el porcentaje de esa cifra, que corresponde al retorno del
condensador. Si no existe un retorno, la eficiencia es cero, es decir, que no se resta nada.
Conecta la eficiencia de retorno al condesador y 500 caballos, que corresponden a tu caldera. Como ejemplo, supón que la
eficiencia es del 50 por ciento

25. Diagrama

26. Eficiencia de combustibles. Calor
El carbón sub-bituminoso puede ser usado como alternativa de combustible en algunas calderas
originalmente diseñadas para utilizar carbón bituminoso. Generalmente, los carbones bituminosos
tienen poderes caloríficos que varían entre 5.800 y 7.800 kcal/kg.
Al igual que otros combustibles, el carbón libera la mayoría de su energía como calor cuando se quema. El
calor de la quema de carbón se usa para hervir el agua. Esto produce vapor. El vapor hace girar las
turbinas, lo que genera electricidad.

27. Eficiencia de los paneles solares
La potencia entre los paneles solares oscila entre 250W y 300W de energía. Pero es cierto, que
actualmente es común ver paneles solares en viviendas con potencias más elevadas, como 500W,
también hay algunos de potencias más inferiores como pueden ser 150W.

28. Eficiencia de la madera
El calor útil producido por combustión de la madera en calderos y similares depende de varios factores;
entre ellos, humedad de la madera, cantidad de agua formada en la combustión, cantidad de aire admitida
para la combustión, calor arrastrado por los gases secos de chimenea, pérdidas de calor en los gases no
quemados, sólidos no quemados y pérdidas por irradiación
La humedad de la madera incide fuertemente en el calor útil producido. Así, para una madera con 4,773
kcal/kg de PCS, con una temperatura inicial de 16.5°C, una temperatura de gases de chimenea de 232°C
y 50 por ciento de exceso de aire, se tienen los siguientes calores útiles en función de la humedad.

30. Integrantes
Vázquez González Vanessa Citlali
Palomares Gonzalez Carlos David
Perez Maldonado Osvaldo Abraham
Rodriguez Villalobos Juan Alberto
Hernández Cruz Carlos
Jael Alejandro Encarnacion Alvarez
Pérez Meza Miguel Angel
Gracia Pacheco Marco Antonio
Peña Magaña Luis Alejandro