Trabalho sobre máquina a vapor

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INSTITUTO FEDERAL CCATARINENSE - CAMPUS 
CONCÓRDIA 
TÉCNICO EM ALIMENTOS 2ª E 
 
 
 
 
 
 
 
MÁQUINA A VAPOR 
 
 
 
 
 
 
 
Alunos: Débora Regina, Émersom e Leonardo 
Professor: Daniel Mega 
Diciplina: Física 
 
Concórdia, Novembro de 2013. 
 
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SUMÁRIO 
 
INTRODUÇÃO ......................................................................................... 3 
1.0 A HISTÓRIA DA MAQUINA A VAPOR ........................................... 4 
2.0 PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DA MAQUINA A VAPOR .................. 7 
3.0 REVOLUÇÃO INDUSTRIAL ......................................................... 10 
CONCLUSÃO ........................................................................................ 12 
 
 
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INTRODUÇÃO 
As empresas buscam cada vez mais melhorar a sua produtividade, 
através de ações de melhorias, usando máquinas e operações que facilitem o 
trabalho e tragam ganhos financeiros, assim a indústria com o passar dos anos 
foi buscando técnicas para um desenvolvimento melhor, maior e com mais 
eficácia em seus procedimentos, incentivando a pesquisa e o estudo, com isso 
novas tecnologias foram inventadas, e o homem começou a ser substituído 
pela máquina. 
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1. A HISTÓRIA DA MAQUINA A VAPOR 
1.1 A aeolipile 
A primeira ideia de máquina a vapor foi a chamada "aeolipile", feita por 
Heron de Alexandria. Consistia em uma pequena esfera 
de cobre com dois caninhos torcidos, e que continha 
água em seu interior. Colocada sobre um tripé e sobre o 
fogo, a água fervia e o vapor que saia pelos caninhos 
fazia com que a esfera rodasse. 
Este motor, entretanto não realizava nenhum 
trabalho útil. Centenas de anos depois, no séc. XVII, as 
primeiras máquinas a vapor bem - sucedidas foram 
desenvolvidas. 
 
1.2 Máquina de Denis Papin 
A primeira verdadeira máquina térmica é legada ao físico francês Denis 
Papin que utilizou vapor para impulsionar um mecanismo com êmbolo e 
cilindro. 
Era uma máquina tosca que aproveitava 
mais o movimento do ar que da pressão do 
vapor. A máquina era constituída de um único 
cilindro que servia também como caldeira. Se 
colocava uma pequena quantidade de água na 
parte inferior do cilindro e se aquecia até que 
produzir vapor. A pressão do vapor empurrava 
um pistão acoplado ao cilindro, enquanto 
eliminava a fonte de calor da parte inferior. A 
medida que o cilindro se esfriava, o vapor se condensava e a pressão do ar na 
parte externa ao pistão exterior o empurrava novamente para baixo. 
Foi Papin que inventou um aparelho semelhante à panela de pressão e, 
para evitar que explodisse, concebeu a primeira válvula de segurança 
conhecida. 
 
 
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1.3 Máquina de Thomas Savery 
Em 1698, o engenheiro militar inglês Thomas 
Savery (1650 - 1716) construiu a primeira máquina a 
vapor de utilidade prática, conhecida como “Amiga do 
Mineiro”, por ser de grande utilidade nas minas. 
Entretanto, sua invenção não foi bem aceita pelos 
donos das fábricas, pois corria sério risco de explodir 
devido à grande pressão com que o vapor era 
acondicionado. 
A máquina de Thomas Savery constituía numa 
bomba para drenagem de água de minas. A bomba de 
Savery possuía válvulas operadas manualmente, abertas para permitir a 
entrada de vapor em um recipiente fechado. Despejava-se água fria no 
recipiente para resfriá-lo e condensar o vapor. Uma vez condensado o vapor, 
abria-se uma válvula. O vácuo criado desta forma era então aproveitado para 
puxar água da mina. 
 
1.4 Máquina de Thomas Newcomen 
A partir do aperfeiçoamento do 
modelo de Thomas Savery, de quem era 
sócio, criou (1712) uma nova máquina a 
vapor para drenagem de minas, 
denominada de pistão de Newcomen. 
Essa máquina possuía uma viga 
horizontal à semelhança de uma gangorra, 
da qual pendiam dois êmbolos, um em cada 
extremidade. Um êmbolo permanecia no 
interior de um cilindro e quando o vapor 
penetrava no cilindro, forçava o êmbolo para cima e acarretava a decida de 
outra extremidade. Borrifava-se água fria no cilindro, o vapor se condensava e 
o vácuo sugava o êmbolo de novo para baixo. Isto elevava o outro extremo da 
viga, que se ligava ao êmbolo de uma bomba na mina. Assim fez combinar o 
pistão como um meio de aproveitar tanto a expansão do vapor, na subida, com 
o vácuo repentino devido à condensação do vapor, na descida. 
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Este seu invento foi um marco na revolução industrial e serviu de base 
histórica para a mecanização de toda a indústria. Com sua engenhosidade 
criou uma máquina a vapor como um engenho prático, suficientemente 
poderoso para garantir muitas minas inglesas contra inundações. Durante 
cinquenta anos que se seguiram, sua máquina foi usada para bombeamento, 
sempre que não havia energia hidráulica à disposição. Porém sua principal 
inviabilização para outros propósitos era seu grande consumo de combustível. 
 
1.5 Máquina de James Watt 
Em 1763, quando James Watt foi 
chamado para fazer manutenção de uma 
máquina de Newcomen, Watt percebeu que 
o arrefecimento (resfriamento) do vapor 
induzia ao resfriamento em toda a máquina, 
fazendo com que ela perca parte de sua 
''potência''. A partir disso, Watt inventou uma 
máquina a vapor com menores problemas de perda de energia em relação às 
bombas anteriores e que poderia também gerar movimento circular. 
Watt desenvolveu então, em 1769, um novo tipo de máquina, na qual o 
vapor era libertado para a atmosfera através da abertura de uma válvula, o que 
evitava as desvantagens da condensação do vapor por ação de um jacto de 
água fria. A abertura e fechamento da válvula de escape eram feita por um 
complexo sistema de engrenagens e veios de transmissão, comandados por 
um eixo que se movia solidariamente com o êmbolo. Para isso desenvolveram-
se diversos mecanismos de válvulas, instalados numa caixa de distribuição que 
permitia que o vapor escapasse alternadamente por cada um dos sectores 
definidos pelo êmbolo no interior do cilindro. Dois pêndulos cónicos, 
constituídos por duas esferas que se moviam numa trajetória circular num 
plano horizontal, eram utilizados para acionar uma segunda válvula no sistema 
de escape da máquina, permitindo regular o fluxo de vapor e, portanto, a 
velocidade da máquina. Este mecanismo é conhecido por regulador de Watt, 
em homenagem ao seu inventor. O motor de Watt usava 75% menos carvão 
que o motor original de Newcomen. 
 
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2.0 PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DA MAQUINA A VAPOR 
2.1 Locomotiva a vapor 
A Revolução Industrial que ocorreu na Europa e principalmente na 
Inglaterra no século XIX teve início quando 
os meios de produção, até então braçais, 
foram levados a grandes fábricas e indústrias 
devido a o emprego da máquina na 
efetuação de mercadorias. Muitos foram os 
inventos que surgiram ao longo do tempo, 
incluindo a locomotiva. 
 O aumento do volume de produtos foi tão grande que a 
necessidade de as transportar com rapidez foi ficando maior, então os 
empresários ingleses deram apoio a Stephenson, que em 1814 apresentou sua 
primeira locomotiva a vap or, cujo era propulsionada por um motor também a 
vapor que se faz de três partes principais: a máquina térmica, transformando a 
energia do vapor em trabalho mecânico, a caldeira, que produz o vapor usando 
a energia do combustível, e a carroçaria que carrega a construção. O vagão 
transportava o combustível e a água utilizados para o funcionamento da 
máquina. 
 Antes dele, muitos outros mecânicos tentaram construir veículos 
que de fato se assemelhavam, porém não obtiveram êxito. 
 Anos mais tarde, em 1823 RobertStephenson juntamente com 
seu filho fundou a primeira fábrica de ferrovias do mundo, e construiu também, 
a primeira ferrovia (estrada de ferro pioneira). 
 Robert inventou também a locomotiva ''Rocket'', essa ganhou um 
concurso ao fazer 47 km/h de 500 libras. O que marcou a história dessa 
locomotiva foi as suas atualizações, tais como a caldeira tubular e o 
escapamento do vapor pela chaminé. 
 
2.2 Automóvel a vapor 
Durante a Renascença, no século XV, o inventor e pintor Leonardo da 
Vinci projetou um triciclo movido a cordas, semelhante a um relógio, sua ideia 
infelizmente nunca saiu do papel, e só 3 séculos mais tarde, com o 
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aperfeiçoamento da máquina a vapor o 
engenheiro francês Nicolas-Joseph 
Cugnot, criou em 1769, uma das 
primeiras versões do que mais tarde viria 
a se tornar o automóvel, pesando 2,5 
toneladas, uma espécie de carruagem 
movida a vapor, com duas rodas gigantes na traseira, uma grossa roda 
centralizada na dianteira, e limite de lugar à quatro pessoas. O motor era 
localizado na frente do carro, que fora projetado para alcançar 8 km/h, sua 
função inicial era de transportar artilharia pesado em campo de batalha. Após a 
invenção ser popularizada, no ano de 1800, alguns ônibus a vapor já eram 
vistos circulando pelas ruas de Paris, esses ônibus eram uma espécie de 
mistura entre locomotivas a vapor e ônibus. 
 Mas nada se concretizou antes de 1784, quando Richart 
Trevithick conseguiu colocar um veículo em tamanho real na estrada. Nas 
décadas de 1820 e 1830, os ônibus a vapor ganharam popularidade na 
Inglaterra, melhorias foram feitas como freios melhores, transmissões mais 
avançadas e direção mais aprimorada. 
 Mesmo assim a tecnologia ainda não estava totalmente 
aprimorada, sendo que uma série de erros e acidentes ocorriam, cujo assim 
fizeram as pessoas voltarem ao uso do transporte animal para o uso no 
cotidiano. 
 Os engenheiros então voltaram sua atenção aos veículos de 
tração, sendo máquinas mais lentas e mais estáveis, com isso acabamos 
sendo levados aos carros cujo eram julgados como barulhentos demais por 
uma parcela do público das cidades. 
 
2.3 Navegação 
A ideia dos navios a vapor saiu da cabeça de um dos inventores das 
ferrovias, que teve a ideia de colocar um motor movido a carvão como o de 
uma locomotiva dentro de um veleiro com 72 metros, o experimento deu certo 
e o navio atravessou o Atlântico em 15 dias, o mesmo não tinha propulsão, só 
rodas giratórias dos dois lados. 
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 Seu desenvolvimento foi algo complexo, a primeira embarcação 
que obteve sucesso foi o ''North River Steamboat''. Durante o século XIX a 
propulsão a vapor progrediu, o que levou a melhores desenvolvimentos no 
condensador, reduzindo a necessidade de água fresca, e o motor de expansão 
de múltiplos estágios que então obteve um acréscimo considerável de 
rendimento. A ''roda de pás'' deu lugar a um propulsor de hélice. 
 Isso facilitou a criação de uma nova geração de navios de 
cruzeiro com alta velocidade na metade do século XX. O motor diesel marítimo 
foi inventado e introduzido no ano de 1912. 
 Tiveram grande utilidade no período antes da Primeira Grade 
Guerra, quando davam aos engenheiros muito mais poder do que já haviam, 
possibilitando maior velocidade e altas rotações de funcionamento. 
 
2.4 Indústria 
 Diversos inventos revolucionaram as técnicas de produção e 
alteraram o sistema de poder econômico. A grande fonte de riqueza deslocou-
se da atividade comercial para a industrial. Quem desenvolvesse a capacidade 
de produzir mercadorias passaria a ter a liderança econômica no mundo. E foi 
isso o que aconteceu com a Inglaterra, foi o primeiro pais a se industrializar 
utilizando a máquina na produção, por exemplo, a máquina a vapor, cujo uso 
na indústria de tecido, nas usinas de carvão mineral, na industrialização do 
ferro, nas embarcações (navios a vapor), nas estradas de ferro (locomotiva a 
vapor), entre outras, representou uma revolução no transporte de passageiros 
e cargas. 
Em 1804, as máquinas a vapor começaram a ser utilizadas para a 
locomoção, sendo utilizadas para carregar barras de ferro das minas de 
carvão. O motor a vapor foi utilizado nos automóveis por mais ou menos 30 
anos, do fim do século XIX, ao início do XX. 
 
 
 
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3.0 REVOLUÇÃO INDUSTRIAL 
3.1 Momento Histórico 
 Antes da Revolução Industrial, a atividade produtiva era artesanal e 
manual (daí o termo manufatura), no máximo com o emprego de algumas 
máquinas simples. Dependendo da escala, grupos de artesãos podiam se 
organizar e dividir algumas etapas do processo, mas muitas vezes um mesmo 
artesão cuidava de todo o processo, desde a obtenção da matéria-prima até à 
comercialização do produto final. Esses trabalhos eram realizados em oficinas 
nas casas dos próprios artesãos e os profissionais da época dominavam 
muitas (se não todas) etapas do processo produtivo. 
Com a Revolução Industrial os trabalhadores perderam o controle do 
processo produtivo, uma vez que passaram a trabalhar para um patrão (na 
qualidade de empregados ou operários), perdendo a posse da matéria-prima, 
do produto final e do lucro. Esses trabalhadores passaram a controlar 
máquinas que pertenciam aos donos dos meios de produção os quais 
passaram a receber todos os lucros. O trabalho realizado com as máquinas 
ficou conhecido por maquinofatura. 
Esse momento de passagem marca o ponto culminante de uma 
evolução tecnológica, econômica e social que vinha se processando na Europa 
desde a Baixa Idade Média, com ênfase nos países onde a Reforma 
Protestante tinha conseguido destronar a influência da Igreja Católica: 
Inglaterra, Escócia, Países Baixos, Suécia. Nos países fiéis ao catolicismo, a 
Revolução Industrial eclodiu, em geral, mais tarde, e num esforço declarado de 
copiar aquilo que se fazia nos países mais avançados tecnologicamente: os 
países protestantes. 
 
3.2 Impactos Sociais 
As fábricas do início da Revolução Industrial não apresentavam o melhor 
dos ambientes de trabalho. As condições das fábricas eram precárias. Eram 
ambientes com péssima iluminação, abafados e sujos. Os salários recebidos 
pelos trabalhadores eram muito baixos e chegava-se a empregar o trabalho 
infantil e feminino. Os empregados chegavam a trabalhar até 18 horas por dia e 
estavam sujeitos a castigos físicos dos patrões. Não havia direitos trabalhistas 
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como, por exemplo, férias, décimo terceiro salário, auxílio doença, descanso 
semanal remunerado ou qualquer outro benefício. Quando desempregados, 
ficavam sem nenhum tipo de auxílio e passavam por situações de 
precariedade. 
Em muitas regiões da Europa, os trabalhadores se organizaram para 
lutar por melhores condições de trabalho. Os empregados das fábricas 
formaram as trade unions (espécie de sindicatos) com o objetivo de melhorar 
as condições de trabalho dos empregados. Houve também movimentos mais 
violentos como, por exemplo, o ludismo. Também conhecidos como 
"quebradores de máquinas", os ludistas invadiam fábricas e destruíam seus 
equipamentos numa forma de protesto e revolta com relação à vida dos 
empregados. O cartismo foi mais brando na forma de atuação, pois optou pela 
via política, conquistando diversos direitos políticos para os trabalhadores. 
A Revolução tornou os métodos de produção mais eficientes. Os 
produtos passaram a ser produzidos mais rapidamente, barateando o preço e 
estimulando o consumo. Por outro lado, aumentou também o número de 
desempregados. As máquinas foram substituindo, aos poucos, a mão-de-obra 
humana. A poluição ambiental, o aumento da poluição sonora, o êxodo rural e 
o crescimento desordenadodas cidades também foram consequências nocivas 
para a sociedade. 
 
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CONCLUSÃO 
Com base nas pesquisas feitas e no conhecimento obtido, pudemos 
reparar que ao passar da história o homem começou a procurar meios mais 
fáceis e ágeis para sua produção, a inovação foi tanta que a mão de obra em 
grande excesso já não era mais necessária, máquinas cumpriam o trabalho 
que deveria ser feito por homens e como consequência disso o índice de 
desigualdade salarial foi se acrescendo. A tecnologia está evoluindo cada vez 
mais, e isso de fato é algo que será bom para a humanidade, porém para isso 
acontecer alguém vai ter que sair perdendo, e esses são os trabalhadores de 
mão de obra, que futuramente correm o risco de serem substituídos 
completamente por máquinas