2606 - HISTÓRIA DA MÁQUINA A VAPOR

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Máquina a Vapor
Pequeno Histórico
Edmar Mammini

No início do século XVIII (18) um estudioso francês de nome Denis Pepin percebeu que ao ferver água em uma panela hermética, a pressão do vapor acumulado e a temperatura da água subiam na mesma proporção. Percebeu também que se cozinhássemos qualquer alimento nessa panela devido a temperatura mais elevada e cozimento era bem mais rápido. Tinha inventado a panela de pressão.

Percebeu também que ao esfriar a panela n’água ela formava vácuo onde antes havia ar.
Fez então um cilindro com um pistão móvel e uma haste fixa a este que chamou de êmbolo.
Aqueceu como se fosse uma panela de pressão e o êmbolo se moveu com a pressão do vapor formado; esfriou n’água e notou que o êmbolo voltava ao seu estado ou posição inicial; notou mais, a força do êmbolo era enorme com relação a força humana.

Essa experiência se deu em 1712 e ele sem saber tinha inventado o principio de funcionamento da máquina a vapor.
Dois ingleses de nomes , James Watt e Thomas Newcomen tomaram conhecimento do fato e puseram a funcionar esse êmbolo que ia e vinha ao ser aquecido e esfriado ligado a uma bomba d’água para sugar a água das minas de carvão e ainda mais, usá-las na distribuição de água para a cidade. Era água mineral, bastava filtrar somente.

A máquina era lenta devido à inércia de aquecer e esfriar, James Watt inventa então a máquina de condensação externa e também a caldeira para gerar vapor. Tudo isso em muito baixas pressões, quase atmosféricas. Para que isso acontecesse foi necessário adicionar válvulas para a admissão do vapor e depois sua saída para o condensador. O ano era de 1770 e tinham inventado a máquina a vapor. Essa máquina tinha um movimento de vai e vem somente.

Mais uma vez James Watt inventou um dispositivo para transformar o movimento de vai e vem em rotação; inventando o que é hoje conhecido como paralelogramo de Watt para transformar o movimento de vai e vem em um movimento de bascular uma grande haste e esta estaria ligada a uma biela e um eixo manivela e estes componentes transformam o movimento de vai e vem em movimento de rotação, isto se deu no ano de 1781. A partir daí a coisa foi evoluindo cada vez mais. Mas a máquina a vapor já estava inventada e sem dúvida o mérito é de “James Watt”.

No inicio do século XIX (19) um outro inglês de nome Trevithick desenvolve a máquina a vapor que funcionava a pressão. Não seria mais necessário o uso do condensador. Com essa invenção foi possível ser construídas máquinas portáteis e autoportantes como é o caso das locomotivas. A primeira locomotiva experimental foi feita por Trevithick, entretanto a primeira para uso em serviços foi feita por Stephenson, que inventou também as válvulas de inversão de sentido de rotação.

Em seguida vem um americano de nome Fulton e coloca e primeira máquina a vapor em um barco e assim o mundo já possuía forma automotriz para tocar os equipamentos sem depender de intempéries ou animais de tração.
A máquina a vapor foi a maior invenção do milênio, a roda e a pólvora foram invenções do mesmo calibre e que revolucionaram o mundo em milênios anteriores.

Sem a invenção da máquina a vapor a revolução industrial não teria acontecido no século XIX .
A energia para aquecer a água a gerar vapor para fazer isso tudo funcionar vinha da queima do carvão mineral que é abundante na natureza de forma que seu custo é bem baixo.
As fornalhas para fazer funcionar as caldeiras que queimavam carvão mineral foram os primeiros poluidores do meio ambiente, e sem eles estaríamos ainda andado a cavalo ou a pé e navegando a vela.
Foi o preço a ser pago para melhorar a nossa vida, e envenená-la também.

The Beam Engine
A máquina a vapor de James Watt

Um pequeno histórico. A máquina a vapor como conhecida hoje teve seu desenvolvimento durante mais de um século. Veja neste mesmo sítio o pequeno histórico. James Watt foi quem mais se dedicou ao assunto e ao projeto, bem como na execução dos protótipos e após isso, na industrialização das mesmas. Entretanto quem deu o toque final na máquina que estamos apresentando neste artigo foi Thomas Newcomen. Ambos eram ingleses. O modelo que estamos descrevendo também é inglês.

O modelo em tela é o que se chama em língua inglesa de “Beam Engine” sua tradução literal seria “Máquina de Feixe” , em língua portuguesa chamam-na de “Maquina de Watt”. Ela tomou essa forma no ano de 1781, portanto já tem cerca 230 anos . O modelo entretanto foi adquirido na Inglaterra em 1986, da firma “Stuart Turner” que ficava em Henley-on-Thames. Quem a importou foi o Sr. Aldo Andreoni.

Ela veio toda desmontada e com um desenho para que se a montasse. Ele tentou ,errou , e pediu minha ajuda (Edmar Mammini) em 1987; e eu o auxiliei no serviço, entretanto faltava a caldeira, ele só havia importado a máquina e mais, sem a bomba de recalque e nem trocador de calor(condensador), enfim ele tinha somente a máquina. Pediu para que eu fizesse o restante e que foi feito, mas que levaram anos. O serviço foi terminado em 1992.


A máquina é quase toda em ferro fundido cinzento, porém parafusos, bielas, eixo, hastes de comando e afins são de aço carbono 1020.A Caldeira é do tipo Clyde, muito semelhante a Scotch, a única diferença é que a Clyde tem o fundo seco e a Scotch tem o fundo com água circulando, aumenta o rendimento e dificulta a manutenção. A caldeira é toda em cobre e soldada a prata. O coletor de fumaça e a chaminé é em latão e também soldada a prata. É uma peça digna de ser exposta em um museu de tão bem feita que ficou.

A caldeira foi projetada e construída pelo autor em 1992, foram feitas 3 delas, sendo uma para mim e que se vê no conjunto motriz dentre as fotos do sítio *. Foi inicialmente usada para tracionar o “ Princess Beatrix” a segunda é essa que aí está, a terceira foi usada em um modelo do Sr. Vicente Llaberia.

A bomba de recalque é do tipo “ Burrinho Hidráulico” é uma bomba também da Stuart Turner que opera com vapor vivo direto da caldeira, tem uma conformação toda especial, muito difícil de ser construída devido a precisão que devem ter suas furações; um erro de 3 centésimos de milímetro já começa a complicar o funcionamento.

A peça é toda feita em bronze naval e aço inox. Seu desempenho é espantoso e sua eficiência idem .
O trocador de calor tipo Casco e Tubos (Shell & Tubes) é todo em cobre e soldado a prata . Ele recebe o vapor de exaustão do motor de Watt e aquece a água que a bomba manda para a caldeira para repor o vapor consumido. Tanto bomba como trocador estão em perfeito estado de funcionamento.

A Caldeira é aquecida a gás do tipo GLP ( gás liquefeito de petróleo) o mesmo que usamos em bujões em nossas casas para cozinha e banheiro. O rendimento é muito bom. O queimador é do tipo fogão a gás, ou seja uma placa cheia de furinhos.
O Motor de Watt possui uma característica que o distingue dos demais. É o seguinte: o cilindro motor está na vertical, o êmbolo do cilindro está conectado a um balancim através de um paralelogramo de Watt * o balancim tem na outra extremidade uma biela que por sua vez está conectada a um eixo manivela e esta é console com o eixo motor que suporta o volante e a polia motriz. Neste eixo console está um excêntrico que dá o comando e através de uma haste, movimenta o conjunto distribuidor do vapor e da exaustão.


· Paralelogramo de Watt é um conjunto de hastes montada de tal forma que ao se movimentar para cima e para baixo um dos lados do paralelogramo o movimento de mantém paralelo ao fixo e mais sempre no prumo; dando um movimento linear ao êmbolo do motor.

Esse tipo de máquina foi muito usado em estações de bombeamento de água e em indústrias têxteis no século XIX (19) e algumas chegaram a meados do ´seculo XX (20) .

Ainda existem em museus ao redor do mundo e uma em especial. Fica em Londres na “ Kew Station” estação de tratamento de água mais antiga da Inglaterra, foi a maior já construída. A haste basculante pesa 35 toneladas. Ainda funciona todos os fins de semana para deleite dos turistas.

O modelo apresentado está numa escala aproximada de 1:10 e está em perfeito funcionamento. Tendo sido recuperada depois de alguns anos de abandono pelo seu antigo proprietário o Sr. Aldo Andreoni, já falecido. Foi por mim adquirida e recuperada em todos os seus detalhes está em estado de nova.












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