MÁQUINA DE VAPOR DE DOBLE EFECTO
MANIVELA-DESLIZANTE · VÁLVULA CORREDERA · REGULADOR WATT · FÍSICA EN VIVO
diagrama indicador — P vs V
arrastra para orbitar · pellizca / ⌘-rueda para zoom
El regulador de bolas recorta el acelerador para mantener una velocidad constante. Desactívalo y cambia la carga para ver por qué cada máquina necesitaba uno.
Cómo funciona una máquina de vapor
- El vapor empuja el émbolo. El vapor de alta presión de la caldera entra en un extremo del cilindro; como la máquina es de doble efecto, el otro extremo se abre al escape al mismo tiempo, así que el vapor impulsa el émbolo en cada carrera, en ambas direcciones.
- La válvula corredera marca el tiempo. Una válvula con forma de D, impulsada por un excéntrico situado unos 90° por delante del cigüeñal, se desliza de un lado a otro para descubrir cada puerto en el instante adecuado — admisión, luego corte, luego liberación al escape, luego compresión.
- La expansión hace trabajo gratuito. Después del corte, el vapor atrapado sigue empujando mientras se expande, su presión cae según P ∝ 1/V. Cortar antes exprime más trabajo de cada kilogramo de vapor — ese es el objetivo del trabajo expansivo. Observa cómo cambia el diagrama indicador al mover el corte.
- Cigüeñal y volante. La biela convierte el empuje lineal del émbolo en rotación, y el pesado volante almacena energía en los puntos muertos donde el cigüeñal no puede generar par, suavizando los impulsos en una rotación constante: I·dω/dt = τsteam − τload.
- El regulador mantiene la velocidad. Dos bolas giratorias suben cuando la máquina acelera (cosα = g/Ω²ℓ); a través de un mecanismo cierran el acelerador, reduciendo el vapor — un bucle de retroalimentación autocorrectivo. Desactívalo y cambia la carga: la máquina se dispara o se para. El regulador de James Watt de 1788 fue uno de los primeros controladores automáticos construidos.
El diagrama indicador en la parte superior derecha representa la presión del cilindro frente al volumen — el propio instrumento que Watt usó para ajustar sus máquinas. El área dentro del bucle es el trabajo realizado por carrera; multiplica por las carreras por segundo y obtendrás la potencia.
Prueba: baja el corte al 40% y observa cómo se estira la curva de expansión · desactiva el regulador y sube la carga hasta que se pare · reduce el volante y observa el aumento de velocidad entre carreras de potencia.
Prueba: baja el corte al 40% y observa cómo se estira la curva de expansión · desactiva el regulador y sube la carga hasta que se pare · reduce el volante y observa el aumento de velocidad entre carreras de potencia.
Activa el regulador · arrastra la carga · arrastra para orbitar · Rayos X · desplaza para hacer zoom