A máquina de HeronOs primeiros equipamentos movidos a vapor foram

construídos na Grécia antiga e foram descritas no livroPneumatica, de Heron de Alexandria no século I a.C. Uma delasficou conhecida como eolípila, ou simplesmente máquina deHeron. Consistia em uma esfera de cobre oca contendo água ecom dois caninhos torcidos abertos e sustentado por outrosdois ligados à base. O aparelho era colocado sobre o fogo quefervia a água e o vapor escapava pelos canos, fazendo girar aesfera. Aparentemente não havia nenhuma aplicação práticapara essa máquina, sendo apenas um "brinquedo científico" ouinstrumento para impressionar as pessoas em templos.Em busca de algo funcionalPassaram-se muitos anos sem registros de outras máquinas

do gênero, devido ao abandono da cultura grega na Europa naidade média ou simplesmente porque as técnicas mecânicaseram repassadas oralmente e não registradas em livros.

A partir da renascença o cenário começa a mudar e no ano de1629 o engenheiro e arquiteto italiano Giovanni Branca publicaum guia de construções, o Manuale d'Architettura. Nele há oregistro de um aparelho que consistia de uma vasilha com umcano aberto para saída de vapor, lembrando uma chaleira. Elaera preenchida com água e posta ao fogo e o vapor geradoescapava servia para mover uma roda com pás.

Já a primeira verdadeira máquina térmica é legada ao físicofrancês Denis Papin em 1690, que utilizou vapor paraimpulsionar um mecanismo com êmbolo e cilindro. Papintambém inventou um aparelho semelhante à panela de pressão etambém uma válvula de segurança para evitar sua explosão.

Em 1698, Thomas Savery, um engenheiro militar inglêspatenteou uma máquina a vapor de interesse industrial. Suadescrição e uso foi publicada num folheto intitulado O Amigo doMineiro e visava retirar água dos poços de minas de carvão,porém tinha problemas como como inundação em caso de falhaou mesmo sua explosão devido ao uso de vapor a alta pressão.

Por volta de 1712, o inglês Thomas Newcomen,aperfeiçoando as máquinas de Savery e Papin, idealizou umanova máquina térmica, cuja maior diferença foi uma viga quelembra uma gangorra e poderia ser utilizada em minasprofundas com menor risco de explosões e que, além de elevar aágua, poderia elevar cargas.

Sua máquina foi um sucesso na Europa durante o séculoXVIII.O motor de Watt e a revolução

industrial

Heron de Alexandria

Denis Papin

Thomas Savery

Thomas Newcomen

Uma breve história das máquinas térmicas

Um dos inconvenientes das máquinas mostradas até agoraera sua eficiência, pois consumiam muito combustível paraaquecer a água, por isso o uso inicial em minas de carvão, ondehavia material abundante para ser queimado.

Em 1765, James Watt, um fabricante de instrumentos para aUniversidade de Glasgow, estudando uma máquina deNewcomen, procurava uma maneira de aumentar sua eficiênciae minimizar os custos com o carvão utilizado comocombustível. Foi, então, que elaborou uma máquina com umcondensador que minimizava as perdas de calor, fazendo comque o consumo de carvão fosse três vezes menor.

A máquina de Watt também servia para fundição e tambémpara a propulsão de moinhos e tornos, substituindo não só asmáquinas de Newcomen, mas também as rodas d'água e osmoinhos movidos a cavalo. Isso ocorreu porque o movimentode sobe e desce pôde ser substituído pelo de rotação,propiciando a criação de diversos equipamentos mais flexíveis,pois não dependem do curso de um rio, por exemplo, além doseu custo de operação mais baixo. Devido a essa flexibilidadeessas máquinas puderam ser adaptadas a diversas aplicações e setornaram os pilares do período de profundas transformaçõeseconômicas conhecido como revolução industrial, ocorrido noséculo XVIII.

James Watt classificava a potência de suas máquinas emunidades HP, ou horse-power (cavalo-vapor). Para issoconsiderou a carga que um cavalo poderia elevar e assimestabeleceu um parâmetro para 1HP. Hoje o cavalo-vapor é apotência necessária para elevar um metro de altura uma massade 75 kg em um segundo.

Foi em 1804 que as máquinas a vapor foram utilizadas pelaprimeira vez para a locomoção. Richard Trevithick, umengenheiro de minas fez uma locomotiva de um só cilindro comêmbolo e caldeira que carregava barras de ferro das minas decarvão.

O motor a vapor também foi utilizado nos automóveisdurante o fim do século XIX até o início do século XX, por maisou menos 30 anos. O veículo de maior sucesso foi fabricadopela Stanley Motor Carriage Company e esteve em uso até 1945.As máquinas a vapor ainda são

utilizadas?Atualmente os motores a vapor foram substituídos por

outros movidos por combustão interna, como o de gasolina, oupor modelos elétricos. Mas, em alguns lugares, eles ainda sãoutilizados. Um exemplo disso é a usina termoelétrica, que é umainstalação industrial que produz energia elétrica a partir docalor gerado pela queima de combustíveis fósseis (como carvãomineral, óleo, gás, entre outros) ou por outras fontes de calor,como a fissão (quebra) nuclear do urânio, em usinas nucleares.

James Watt

Essas usinas funcionam da seguinte maneira:

Primeiramente aquece-se uma caldeira com água, queserá transformada em vapor, cuja força irá movimentar aspás de uma turbina que por sua vez movimentará umgerador.Após o vapor ter movimentado as turbinas ele é enviadoa um condensador para ser resfriado e transformado emágua líquida para ser reenviado ao caldeirão novamente,para um novo ciclo. Esse vapor pode ser resfriadoutilizando água de um rio, um lago ou um mar, mas causadanos ecológicos devido ao aquecimento da água econsequentemente uma diminuição do oxigênio.Outra maneira de resfriar esse vapor é utilizando águaarmazenada em torres, por sua vez esta água é enviada emforma de vapor a atmosfera, alterando o regime de chuvas.Ambos possuem problemas ambientais, como aliberação de gases poluentes na atmosfera e o destino deresíduos nucleares.Referências

MÁQUINA A VAPOR. Disponível emwww.if.ufrgs.br/cref/leila/. Acesso em 19 set 2013.USINA TERMOELÉTRICA. Disponível emwww.infoescola.com/fisica/usina-termoeletrica/. Acesso em 19set 2013.USHER, A. P. Uma História das Invenções Mecânicas. SãoPaulo: Papirus, 1993.