A Maquinas a Vapor

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                      GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS

                    FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL III

         BRUNO ALESSANDRO                      RA:00078049

         FABIO CAMARGO                              RA:00080617

         FELIPE AUGUSTO DE LIMA              RA:00070032

         WEIDER DOMINGUES DE SALES    RA:00079837

      FUNCIONAMENTO DE MÁQUINAS A VAPOR

                                      SOROCABA, 2015

SUMÁRIO

Introdução__________________________________________________01

   1.História da Máquina a vapor.________________________________01  

   2.A Máquina a vapor de James Watt.___________________________02

                3.Termodinâmica.__________________________________________06

   4.Primeira Lei da Termodinâmica._____________________________08

   5.Segunda Lei da Termodinâmica._____________________________08

   6.Evolução da Máquina a vapor.______________________________09

Conclusão._________________________________________________12

Referências.________________________________________________12

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: máquina a vapor de Newcomen.________________________03

Figura 2: Máquina a Vapor de dupla ação.________________________04

Figura 3: Engrenagem planetária._______________________________05

Figura 4: Regulador Centrífugo.________________________________06

Figura 5: Equipamento utilizado por Joule._______________________07

Figura 6: Máquina .a vapor sobre trilhos de Richard Trevithick.______09

Figura 7: Locomotiva “The Rocket”.____________________________10

Figura 8: Locomotiva movida a vapor.___________________________10

Figura 9: Navio movido a vapor.________________________________11

Figura 10: Automóvel movido a vapor.__________________________11

 

INTRODUÇÃO

Por séculos, sempre que algum trabalho teve que ser feito o homem dependeu de sua força física, depois dos recursos naturais, com a ajuda de moinhos de água e de vento, assim, de forma limitada, pudemos utilizar o poder dos elementos. Somente no século 18 surgiu a máquina a vapor como uma solução independente do clima ou de fatores geográficos.

O nome de James Watt se destacou nesta historia de sucesso, o engenheiro escocês não inventou a máquina a vapor, mas melhorou muito seu conceito original. O equipamento foi inventado muitos anos antes do nascimento de Watt, porém, a aplicação que foi dada a máquina a vapor foi o fator revolucionário que levou seu nome a ser reconhecido no mundo todo.

 Basicamente um motor que funciona pela transformação de energia térmica em energia mecânica. A pressão do vapor de água, devido a sua expansão, é utilizada para deslocar de pequenos a imensos mecanismos. Poderemos definir como um dispositivo capaz de converter calor em trabalho.

A partir do trabalho de Watt que popularizou as máquinas a vapor, elas foram sendo aplicadas nas mais diversas áreas e evoluindo tecnologicamente ao passar dos anos.

1. HISTÓRIA DA MÁQUINA A VAPOR

A primeira ideia de maquina a vapor foi desenvolvida por Heron de Alexandria por volta do ano 62 d.C., geômetra e engenheiro grego Heron inventou um equipamento chamado de Aerolipele, constituído de uma esfera de cobre com dois canos torcidos em suas extremidades, a esfera possuía água em seu interior de modo que quando fosse colocada em um apoio sobre o fogo, a água fervesse e fizesse que a esfera girasse em um movimento de rotação devido ao vapor que saia pelos canos contidos na esfera. Na prática não havia nenhuma aplicação útil para o equipamento, ficando apena como um brinquedo a fim de demonstrar suas habilidades e impressionar as pessoas.

Após muitos anos sem registro de maquinas a vapor, em 1660, o físico francês Denis Papin desenvolveu um mecanismo movido a vapor capaz de movimentar um mecanismo com embolo e cilindro, desenvolveu também um equipamento bastante semelhante a uma panela de pressão e uma válvula de segurança a fim de evitar a sua explosão. Em 1698, Thomas Savery desenvolveu a primeira máquina a vapor com aplicação indústrial, um equipamento que conseguia retirar água dos poços de minas de carvão, porém possuía problemas em seu funcionamento e grandes riscos de explosão devido ao uso de vapor em alta pressão. Em 1712, Thomas Newcomem aperfeiçoou uma nova máquina a vapor a partir das máquinas desenvolvidas por Savery e Papin, a máquina de Thomas tinha como aplicação elevar água e cargas em profundas minas de carvão, um equipamento com menores riscos de explosão.

As máquinas desenvolvidas até essa época não possuíam grande eficiência devido ao alto consumo de combustível para aquecer um moderado volume de água, o único uso destinado a esses equipamentos era em minas de carvão, onde haveria grande reserva do combustível mineral a ser queimado.

Foi em 1769 que James Watt, um fabricante de instrumentos para a Universidade de Glasgow, aperfeiçoou e desenvolveu uma máquina a vapor a partir de estudos do equipamento anteriormente desenvolvido por Newcomen. Watt desenvolveu uma máquina que minimizava as perdas de calor, fazendo com que o consumo e os custos com combustível fosse três vezes menor, seu equipamento também teve como utilização não só em minas de carvão, mas também a substituição de rodas d’água e moinhos movidos a cavalo, a substituição desses equipamentos se deu a seu movimento de rotação que a máquina possuía, diferente da maquina de Newcomen que possuía o movimento de sobe e desce, pode se desenvolver equipamentos de maior flexibilidade, pois puderam ser adaptadas a diversas aplicações.

A máquina desenvolvida por James Watt foi considerada como um dos fatores responsáveis pelas transformações econômicas ocorridas na época, devido a sua versatilidade de aplicações em diversos segmentos do setor industrial. Essa máquina sendo considerada uma das invenções que gerou grande impacto no século 18, um impacto tão grande que ela é considerada a responsável pelo movimento conhecido como Revolução Industrial.

1. A MÁQUINA A VAPOR DE JAMES WATT

Watt começou a examinar uma máquina de Newcomen (figura 1) que era totalmente nova para ele. Ele descobriu que seu princípio não era muito econômico, porque o cilindro se aquece muito ao se encher de vapor, durante a condensação o cilindro se esfria consideravelmente a cada ciclo de trabalho, o cilindro precisava ser aquecido novamente desperdiçando uma grande quantidade de vapor fornecido. Watt questionava a necessidade de resfriar novamente o cilindro, certamente seria muito mais eficiente deixa-lo aquecido, mas nesse caso, como poderia de alguma forma condensar o vapor.