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Las palabras “máquina de vapor” a menudo evoca imágenes de locomotoras o autos a vapor, pero estas máquinas tienen muchos más usos que para el transporte. Las máquinas de vapor, cuyas primeras creaciones se hicieron en formas primitivas hace unos dos mil años, se han convertido en las principales fuentes de energía en los últimos tres siglos, con turbinas de vapor que actualmente producen un 80% o más de la energía eléctrica en el mundo. Para tener una mejor comprensión de las fuerzas físicas que funcionan en una máquina a vapor, construye la tuya propia con materiales caseros comunes utilizando uno de los métodos mencionados en este artículo. Lee los pasos a continuación para comenzar.
Pasos
Método 1
Método 1 de 2:
Hacer una máquina de vapor con una lata de refresco (para niños)
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Corta una lata de aluminio de aproximadamente 6,3 cm (2 1/2 pulgadas). Utiliza tijeras de hojalatero o unas comunes para hacer un corte horizontal de alrededor de 1/3 de la altura de la lata desde su base.
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Dobla y corruga el borde del corte con un alicate. Dobla el borde de la lata hacia dentro para eliminar las orillas afiladas. Ten cuidado de no cortarte mientras lo haces.
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Presiona desde el interior la base de la lata para aplanarla. La mayoría de latas de refrescos tienen una base circular que se curva hacia el interior. Empújala con tus dedos o usando la base de un vaso o frasco pequeño para alisarla.
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Perfora dos agujeros en los lados opuestos de la lata a 1,3 cm (1/2 pulgada) desde la parte superior. Puedes usar un perforador o hacer los agujeros con un clavo y martillo. Necesitarás hacer un agujero con un diámetro ligeramente más grande que unos 3 mm (1/8 de pulgada).
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Coloca una vela de té en el centro de la lata. Arruga el papel aluminio y colócalo debajo y alrededor de la vela para mantenerla en su lugar. Las velas de té vienen en latas pequeñas para que la cerca no se derrita y se derrame en la lata de aluminio.
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Envuelve un tubo de cobre de 15 a 20 cm (6 a 8 pulgadas) de longitud alrededor de un lápiz unas 2 o 3 veces para crear una espiral. El tubo de 3 mm (1/8 de pulgada) de diámetro debe doblarse fácilmente alrededor del lápiz. Necesitarás que la espiral sea suficiente como para que se extienda a lo largo de la parte superior de la lata más unos 5 cm (2 pulgadas) adicionales de tubo recto en cada lado.
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Mete los extremos del tubo a través de los agujeros de la lata. Centra la espiral sobre la mecha de la vela. Procura que los extremos rectos del tubo sobresalgan a la misma longitud a cada lado de la lata.
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Dobla los extremos del tubo con un alicate para formar ángulos de 90 grades. Dobla las secciones rectas del tubo para que apunten en direcciones opuestas en cada lado de la lata. Luego dóblalos nuevamente en dirección hacia la base de la lata. Cuando lo hagas, debes tener una sección del tubo en espiral sobre tu vela que se extiende hacia abajo en dos líneas opuestas a cada lado de la lata.
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Coloca la lata en el recipiente de agua con los extremos del tubo sumergidos. Tu “bote” debería flotar sin problemas. Si los extremos del tubo no llegan a sumergirse en el agua, trata de añadirle un poco de peso a la lata sin llegar a hundirla.
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Llena los tubos con agua. La forma más fácil de hacerlo es colocar un extremo en el recipiente de agua y succionar a través del otro como si fuera una pajilla. También puedes colocar tu dedo sobre un extremo y dejar el otro debajo de un grifo abierto.
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Prende la vela. Con el tiempo, el agua dentro del tubo se calentará y comenzará a hervir. A medida que se evapora convirtiéndose en vapor saldrá disparada por las líneas de los tubos haciendo que toda la lata comience a girar en el recipiente.Anuncio
Método 2
Método 2 de 2:
Hacer una máquina de vapor con una lata de pintura (para adultos)
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Haz un agujero rectangular cerca de la base de una lata de pintura de casi 4 L (1 galón). Marca un rectángulo horizontal de 15 x 5 cm en el lado de la lata cerca de la base.
- Ten en cuenta que para esta lata (y la otra que usarás), querrás asegurarte de que haya contenido pintura únicamente a base de látex y de haberla lavado completamente con agua y jabón antes de usarla.
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Corta un pedazo de malla metálica de 12 x 24 cm (4 2/3 x 9 1/3 pulgadas). Dobla hacia abajo 6 cm (alrededor de 2 1/3 pulgadas) en cada extremo del lado que mide 24 cm y forma un ángulo de 90 o . Al hacerlo debes crear una "plataforma" cuadrada de 12 x 12 cm con 2 "patas" de 6 cm. Coloca esta malla dentro de la lata de pintura con las "patas" hacia abajo alineándose con los bordes del agujero que cortaste.
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Haz un semicírculo de agujeros a lo largo del perímetro de la tapa. Más adelante, quemarás carbones dentro de esta lata para proporcionar el calor necesario a tu máquina de vapor. Si estos carbones no tienen un suministro constante de oxígeno, no podrán quemarse bien. Permite que la ventilación ingrese al perforar una serie de agujeros en un patrón de semicírculo a lo largo del borde de la tapa.
- Estos agujeros de ventilación deberían tener aproximadamente 1 cm (4/10 de pulgada) de diámetro.
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Crea una espiral con un tubo de cobre. Toma unos 6 m (alrededor de 19 1/2 pies) de un tubo de cobre suave de unos 6 mm (1/4 de pulgada) de diámetro y mide 30 cm (11 8/10 pulgadas) desde un extremo. Comenzando a partir de este punto, envuelve el tubo formando cinco espirales de 12 cm (4 3/4 pulgadas) de diámetro. Enrolla el resto del tubo en 15 espirales de 8 cm (3 1/6 pulgadas) de diámetro. Debe quedarte unos 20 cm (7 5/6 pulgadas) adicionales.
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Pasa ambos extremos de la espiral a través de los agujeros de ventilación de la tapa. Dobla ambos extremos para que apunten hacia arriba e inserta cada uno a través de uno de los agujeros de la tapa. Si el tubo no tiene la longitud suficiente, podrías necesitar desenrollar un poco una de las espirales.
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Inserta la espiral y el carbón vegetal en la lata de pintura. Coloca la espiral sobre la malla metálica. Llena con briquetas de carbón el espacio circundante y dentro de la espiral. Cierra la tapa firmemente.
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Perfora agujeros para los tubos en la lata de pintura más pequeña. En el centro de la tapa de la lata de pintura de un 1 L (1/4 de galón), perfora un agujero de 1 cm (4/10 de pulgada) de diámetro. Al lado de la lata perfora 2 agujeros de 1 cm; uno cerca de la base y otro encima de este cerca de la tapa.
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Inserta un tubo de plástico con un corcho en los agujeros al lado de la lata más pequeña. Utiliza los extremos del tubo de cobre para atravesar los agujeros en el centro de los dos corchos. Inserta un pedazo de 25 cm (9 5/6 pulgadas) de tubo hecho de plástico duro en un corcho y un pedazo de 10 cm (3 11/12 pulgadas) en el otro de modo que se ajusten bien y se extiendan ligeramente desde el otro extremo del corcho. Inserta el corcho con el tubo más largo en el agujero inferior de la lata pequeña y el que tiene el tubo más corto en el agujero superior. Asegura los tubos en cada corcho con abrazaderas de manguera.
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Conecta el tubo de la lata más grande con la lata más pequeña. Coloca la lata más pequeña encima de la más grande con el tubo con corcho en el lado opuesto de los agujeros de ventilación de esta última. Utiliza cinta metálica para asegurar el tubo del corcho inferior al tubo que se extiende desde la base de la espiral de cobre. Luego asegura de la misma manera el tubo del corcho superior al que se extiende desde la parte superior de la espiral.
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Inserta un tubo de cobre a través de una caja de conexiones. Utiliza un martillo y destornillador para quitar la parte central de una caja de conexiones eléctrica hecha de metal y de forma circular. Asegura una abrazadera para cables eléctricos a la caja de conexiones con el anillo de retención interior. Inserta una tubería de cobre de 15 cm (5 9/10 pulgadas) de largo y de 1,3 cm (1/2 pulgada) de diámetro a través del conector de la abrazadera para cables a fin de que el cable sobresalga unos cuantos centímetros por debajo del agujero en la caja de conexiones. Dobla los bordes de este extremo hacia adentro con un martillo. Coloca este extremo de la tubería en el agujero ubicado en la tapa de la lata más pequeña.
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Inserta una brocheta dentro de la varilla. Toma una brocheta de madera para barbacoa e insértala dentro de un extremo de una varilla de madera hueca de 1,5 cm (6/10 de pulgada) de largo y 9 mm (3/8 de pulgada) de diámetro. Coloca la varilla y la brocheta dentro del tubo de cobre ubicado en la caja de conexiones metálica de manera tal que la brocheta apunte hacia arriba.
- La brocheta y la varilla actuarán como el "pistón" cuando la máquina funcione. Para hacer que el movimiento del pistón sea visible con mayor facilidad, podrías fijar una pequeña "bandera" de papel en la parte superior.
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Prepara el motor para que comience a funcionar. Retira la caja de conexiones de la lata pequeña y llena esta última con agua dejando que drene en la espiral de cobre hasta que esté llena en unos 2/3 de su capacidad. Revisa todos los conectores en busca de fugas y asegúrate de que todos los sellos estén ajustados. Asegura las tapas de ambas latas con la ayuda de un martillo. Coloca nuevamente la caja de conexiones en su lugar sobre la lata pequeña.
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¡Haz funcionar la máquina! Arruga pedazos de papel periódico y colócalos en el espacio rodeado por la malla metálica en la base de la máquina. Cuando el carbón se encienda, deja que las briquetas se quemen por cerca de 20-30 minutos. A medida que se calienta el agua ubicada en la espiral, el vapor comenzará a formarse en la lata superior. Cuando este vapor alcance la presión suficiente, empujará la varilla y el pistón hacia arriba. Una vez que se haya liberado suficiente presión, el pistón caerá nuevamente a causa de la gravedad. Corta partes de la brocheta según sea necesario para reducir el peso del pistón, ya que, mientras más ligero sea, "saltará" con mayor frecuencia. Trata de recortar gradualmente la brocheta hasta llegar a un peso en el que el pistón "funcione" a un ritmo constante.
- Puedes acelerar el proceso de quema si usas un secador de cabello para que sople a través de los agujeros de ventilación.
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Ten cuidado. Probablemente no haga falta decir que esta máquina de vapor casera exige una manipulación y operación cuidadosa. Nunca la hagas funcionar dentro de casa. Nunca la hagas funcionar cerca de material inflamable como hojas secas o árboles colgantes. Opérala únicamente sobre una superficie dura y no inflamable como el concreto. Si vas a trabajar con niños o adolescentes, asegúrate de que un adulto se encuentre presente supervisando en todo momento. No permitas que los niños o adolescentes se acerquen a la máquina mientras el carbón está ardiendo. Si ni siquiera estás seguro de cuán caliente está la máquina, asume que el calor es muy alto al tacto.
- Asimismo, asegúrate de que el vapor pueda escapar de la "caldera" superior. Si el pistón se obstruye por alguna razón, la presión puede incrementarse dentro de la lata pequeña. En el peor de los casos, esto puede provocar que la lata explote, lo que puede ser muy peligroso.
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Consejos
- Coloca la máquina de vapor en un bote de plástico con ambos extremos del tubo apuntándose entre sí y dentro del agua para convertirlo en un juguete a vapor. Puedes hacer un bote simple con una lata de refresco o una botella de lejía para que el proyecto sea ecológico.
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Advertencias
- Asegúrate de usar pinzas, alicates o un guante para horno en caso necesites manipular la máquina mientras esté funcionando.
- No intentes fabricar una máquina de vapor más compleja con una caldera a menos que sepas muy bien cómo hacerlo. La explosión de una caldera, aun cuando sea en miniatura, puede dar como resultado una lesión grave.
- Si debes manipular la máquina mientras está en funcionamiento, no apuntes los extremos del tubo hacia nadie, ya que el vapor o el agua caliente pueden provocar quemaduras.
- No selles el tubo de cobre de ninguna forma que no sea sumergiendo los extremos en agua. Si bien es improbable, el exceso de presión podría provocar que el tubo explote y cause alguna lesión.
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Cosas que necesitarás
Máquina de vapor hecha con una lata de refresco
- Lata de refresco de aluminio
- Tijeras de hojalatero o tijeras pesadas
- Alicate
- Perforador
- Vela de té
- Papel aluminio
- Tubo de cobre de 3 mm (1/8 de pulgada)
- Lápiz o varilla
- Agua
- Recipiente
Máquina de vapor hecha con una lata de pintura
- Una lata de pintura de 4 L o 1 galón (de preferencia no usada, pero, de lo contrario, limpiada con agua y jabón)
- Lata de pintura de 1 L o ¼ de galón (igual que la anterior)
- 6 m de un tubo de cobre de ¼ de pulgada
- Cinta metálica
- 2 corchos
- Caja de conexiones eléctricas de metal y de forma circular
- Abrazadera para cables compatible con la caja de conexiones
- 15 cm de un tubo de cobre de 1/2 pulgada
- Malla metálica de 12x24 cm
- 35 cm de tubo de plástico duro de 1/8 o 1/4 de pulgada
- 2 abrazaderas de manguera para tubos de plástico
- Carbón vegetal (de preferencia, que se prenda con fósforos)
- Brocheta para barbacoa
- 1,5 cm de una varilla de madera de 3/8 pulgadas (abierta en un extremo)
- Destornillador
- Taladro
- Martillo
- Tijeras de hojalatero
- Alicate
Referencia
- http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/thermo/thermo.html#rotary
- http://scitoys.com/scitoys/scitoys/thermo/thermo.html#boat - "Soda Can" method
- http://www.blm.gov/wo/st/en/res/Education_in_BLM/Learning_Landscapes/For_Teachers/science_and_children/steel_rails_and_iron/posterback.print.htm - "Paint Can" method
- http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_engine
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