Motorul cu Abur

Animaţia unui motor cu abur, orizontal, cu dublă acţiune, cu regulator centrifugal.

Maşina lui James Watt.

Motor cu abur orizontal.

Motor cu abur vertical cu o putere de 10 CP (1850).

Motorul cu abur este un motor termic cu ardere externă, care transformă energia termică aaburului în lucru mecanic. Aburul sub presiune este produs într-un generator de abur prinfierbere şi se destinde într-un agregat cu cilindri, în care expansiunea aburului produce lucru mecanic prin deplasarea liniară a unui piston, mişcare care de cele mai multe ori este transformată în mişcare de rotaţie cu ajutorul unui mecanism bielă-manivelă. Călduranecesară producerii aburului se obţine din arderea unui combustibil sau prin fisiune nucleară.
Motoarele cu abur au dominat industria şi mijloacele de transport din timpul Revoluţiei industriale până în prima parte a secolului al XX-lea, fiind utilizate la acţionarea locomotivelor,vapoarelor, pompelor, generatoarelor electrice, maşinilor din fabrici, utilajelor pentruconstrucţii (excavatoare) şi a altor utilaje. A fost înlocuit în majoritatea acestor aplicaţii demotorul cu ardere internă şi de cel electric.

Prima maşină cu aburi a fost inventată în secolul I e.n. de către inginerul grec Heron din Alexandria. O sferă goală pe dinăuntru era pivotată pe două tuburi prin care trecea aburul dintr-un mic fierbător. Aburul umplea sfera şi ieşea prin ţevi dispuse în părţi opuse ale acesteia. Jeturile de abur care ţîşneau determinau sfera să se rotească. Totuşi, în ciuda faptului că era o invenţie interesantă, maşina nu servea unui scop util.
Primul om care a avut ideea de a transforma pompa cu piston în maşină termică, a fost francezul Denis Papin în anul 1679. Din păcate nu a putut să o pună în practică din lipsă de fonduri. El a murit în sărăcie, în 1714.
Primul motor cu abur a fost proiectat în 1698 de Thomas Savery, un inginer englez. Acest motor era conceput să pompeze apa din mine, dar singura lui întrebuinţare a fost să pompeze apa în casele înalte din Londra.
Primul motor performant a fost construit în 1712 de inginerul Thomas Newcomen, dinCornwall. Acest motor avea un braţ mare care pompa apa cu o frecvenţă de 16 mişcări de du-te-vino pe minut. În 1776, James Watt, un constructor scoţian de mecanisme, a adus înbunătăţiri motorului lui Newcomen.
Nicolas Cugnot a fost primul care, în 1769, a folosit motorul cu abur la un vehicul. Acest vehicul putea transporta 4 persoane, dar a fost folosit la transportul armamentului greu. Viteza maximă care a fost atinsă cu acest vehicul a fost de 5 km/h.

 Maşina lui Watt

Schema unui motor cu abur cu triplă expansiune.

La maşina sa inventată în 1769, aburul trecea într-o cameră separată pentru condensare. Deoarece cilindrul nu era încalzit şi răcit alternativ, pirderile de căldură ale maşinii erau relativ scăzute. De asemenea, maşina lui Watt era mai rapidă. Aceste soluţii şi diversele îmbunătăţiri concepute de Watt au făcut ca maşina cu aburi să poată fi folosită într-o gamă largă de aplicaţii.
În perioada victoriana, locomotive cu abur puternice revoluţionaseră deja călătoria pe uscat. Maşinile cu abur au făcut posibile şi tipărirea ziarelor, torsul şi ţesutul textilelor şi acţionarea maşinilor de spălat în „spălătoriile cu aburi”. Maşinile cu abur puneau în mişcare caruselele, iar unii fermieri foloseau energia aburului pentru a ara pămîntul. Antreprenorii de curăţătorii aveau aspiratoare cu abur, şi la cele mai bune frizerii din oraşe existau chiar şi perii pentru masarea capului acţionate cu abur.

 Motorul cu abur, azi

Deşi timpul motorului cu abur a trecut de mult, se pare că o renaştere al acestuia nu este exclusă.
La însărcinarea firmei Volkswagen AG, la sfârşitul anilor 90, firmă IAV GmbH a dezvoltat un astfel de „motor cu abur” modern. Arderea externă produce gaze de ardere cu toxicitate extrem de scăzută. Aburul este introdus în cantitatea necesară prin injectoare similare cu cele ale motorului Diesel. La sfîrşitul anului 2000 firmă Enginion a dezvoltat prototipul „SteamCell”^[1] cu ZEE (engleză Zero Emission Engine - „emisiune zero”). Aceast motor lucrează în doi timpi, fără lubrefianţi, părţile componente fiind fabricate dintr-un material superior pe bază de carbon.^[2]