Que nome se dá a inversão da corrente de vapor de água nos cilindros de uma máquina a vapor especialmente de uma locomotiva para fazer lá parar ou recuar?

Que nome se dá a inversão da corrente de vapor de água nos cilindros de uma máquina a vapor especialmente de uma locomotiva para fazer lá parar ou recuar?

Este objeto é um ins­tru­mento de demons­tra­ção de máquina a vapor clás­sica. De maneira sim­pli­fi­cada, este modelo con­siste em uma cal­deira conec­tada a um meca­nismo com pistão que trans­forma o fluxo de vapor em movi­mento das peças.

Esta máquina pode ser divi­dida em partes para faci­li­tar o enten­di­mento. A for­na­lha é o espaço onde o com­bus­tí­vel é quei­mado, gerando o calor que aquece a cal­deira. Sobre a for­na­lha encon­tra-se a cal­deira, onde a água é trans­for­mada em vapor que, por sua vez é levado sob pressão para o cilin­dro. Dentro do cilin­dro há o pistão, peça móvel que é empur­rada cicli­ca­mente para a frente e para trás pela pressão do vapor e leva o movi­mento às rodas e ao gover­na­dor cen­trí­fugo. Este último é um meca­nismo que, de acordo com a velo­ci­dade de giro das massas, con­trola a admis­são do vapor no cilin­dro, ace­le­rando ou freando o movimento.

Este vídeo mostra, de maneira didá­tica e sim­pli­fi­cada, o fun­ci­o­na­mento de uma locomotiva.

O motor, pro­pri­a­mente dito, é a parte mecâ­nica que utiliza o vapor sob pressão para gerar movi­mento. Houve diver­sos modelos de motores a vapor, mas o modelo repre­sen­tado por este objeto é o Motor Alter­na­tivo. Neste modelo, uma válvula móvel alterna o lado de admis­são e exaus­tão do vapor dentro do cilin­dro, fazendo com que a exaus­tão seja forçada devido à admis­são de vapor do outro lado do cilindro.

Que nome se dá a inversão da corrente de vapor de água nos cilindros de uma máquina a vapor especialmente de uma locomotiva para fazer lá parar ou recuar?
By Panther — Steam engine in action.gif, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=79000149

É inte­res­sante ana­li­sar como a energia se trans­forma ao longo do pro­cesso da máquina. A queima de um com­bus­tí­vel con­verte energia química do mate­rial em energia térmica, que causa a eva­po­ra­ção e expan­são da água da cal­deira, que move o pistão e pos­te­ri­or­mente as rodas da máquina, se con­ver­tendo em energia mecâ­nica. Este é o prin­cí­pio das usinas térmicas. 


Usinas térmicas nos dias de hoje

As máqui­nas a vapor revo­lu­ci­o­na­ram o mundo a partir do século XVIII. A inven­ção destas máqui­nas criou alter­na­ti­vas con­fiá­veis aos sis­te­mas ante­ri­o­res de fonte de tra­ba­lho. As prin­ci­pais fontes de tra­ba­lho eram a tração animal e a energia dos ventos, como em barcos à vela ou cata-ventos.

Quando falamos em máqui­nas a vapor, o pri­meiro exemplo é sempre o da loco­mo­tiva, mas é impor­tante per­ce­ber que a revo­lu­ção destas máqui­nas que geram movi­mento a partir da queima de com­bus­tí­vel não se resumem ao trans­porte. As pri­mei­ras máqui­nas a vapor eram esta­ci­o­ná­rias e uti­li­za­das para bombear água, e os mesmos prin­cí­pios foram uti­li­za­dos em maqui­ná­rios indus­tri­ais. A inven­ção e uti­li­za­ção de máqui­nas a vapor foi extre­ma­mente impor­tante para a 1ª Revo­lu­ção Industrial.

Hoje em dia, o prin­cí­pio das máqui­nas a vapor ainda é muito uti­li­zado. As usinas ter­mo­e­lé­tri­cas e de fissão nuclear uti­li­zam a queima de com­bus­tí­vel ou a emissão de radi­a­ção, res­pec­ti­va­mente, como forma de aquecer a água de uma cal­deira e gerar vapor sob pressão. O vapor é uti­li­zado para mover as tur­bi­nas de gera­do­res elé­tri­cos que con­ver­tem o movi­mento das tur­bi­nas em energia elé­trica. Os motores à com­bus­tão interna, como os dos carros, foram uma nova revo­lu­ção. Nestes o com­bus­tí­vel é o mesmo mate­rial que se expande e gera o movi­mento dos pistões, mas o prin­cí­pio da máquina térmica é o mesmo desde 1800. 

Pes­quisa: Gabriel Cury Perrone; Físico UFRGS / Feve­reiro 2020 

Que nome se dá a inversão da corrente de vapor de água nos cilindros de uma máquina a vapor especialmente de uma locomotiva para fazer lá parar ou recuar?

A Locomotiva:
Combustível e água do tênder são transferidos para a Fornalha e a Caldeira, respectivamente. O combustível é queimado na Fornalha, sendo os gases quentes arrastados através dos tubos da Caldeira para dentro da Caixa de Fumaça, de onde serão finalmente expelidos para cima, através da chaminé. Ao passar pelos tubos, o calor dos gases é transferido para a água dentro da Caldeira, convertendo uma parte desta em vapor que, sendo acumulado no Domo de Vapor, gera pressão e é transferido, quando solicitado — através de uma válvula controladora (ou Regulador de Pressão) e de um tubo — para as válvulas direcionais, e daí para os cilindros.
A locomotiva é, efetivamente, formada por 2 máquinas separadas, uma em cada lateral, e cada uma com uma haste de conexão e mecanismo de válvulas, unidas aos eixos das rodas motrizes, operando sincronamente.

Cada válvula distribui o vapor para o respectivo cilindro. Câmaras nos corpos da válvula, juntamente com uma válvula direcional, mandam o vapor para o lado apropriado do pistão, ao mesmo tempo provendo uma abertura de exaustão para o vapor usado. A ação das válvulas é controlada por um mecanismo próprio.

Existem diversos tipos de mecanismos de válvulas, porém todos seguem mais ou menos o mesmo princípio. A haste da válvula é conectada à cabeça da cruzeta e a um eixo excêntrico por uma série de alavancas. A combinação dos movimentos da cruzada, do eixo excêntrico e a posição da barra radial no quadrante de reversão controla o volume de vapor admitido para o cilindro e a seqüência pela qual ele entra na câmara do cilindro durante cada volta da roda motriz.

Quando as barras radiais estiverem na horizontal e alinhadas com o pivô do quadrante de reversão, nenhum movimento pode ser transferido para a válvula e nenhum vapor pode ser admitido para os cilindros. Isto seria semelhante a colocar ao ponto neutro (“banguela”) da alavanca de câmbio de um automóvel.

Através de uma série de hastes, um braço da barra de marcha, e às vezes por um pequeno cilindro pneumático chamado Reversor de Força, o maquinista pode levantar ou abaixar as barras radiais nos oblongos dos quadrantes para mudar a posição das hastes relativas aos pivôs dos quadrantes. Isto faz os quadrantes atuarem como alavancas para puxar e empurrar as hastes.

Levantando-se as barras radiais, proporciona-se movimento de marcha à ré, e abaixando-os movimenta-se para a frente. Com o “câmbio” colocado colocado em posição reversiva (barra radial levantada), a válvula manda vapor para a traseira do pistão ao mesmo tempo que faz uma abertura para saída do vapor que está na frente do cilindro. O vapor passa pela traseira da válvula e para cima, entra na Caixa de Fumaça e sai pela chaminé.

Para o movimento para a frente, a barra radial é abaixada, mudando-se as posições relativas aos pontos de pivotamento, invertendo assim a distribuição do vapor para os cilindros.

Quanto mais a barra radial é levantada ou abaixada, tanto mais o volume de vapor admitido é controlado (mantido) por um tempo maior, conforme pode-se verificar pelo movimento rítmico do pistão. Quando se dá a partida, ou em velocidades baixas, a barra radial é posicionada na distância máxima do pivô do mancal do quadrante (chamado também de “corte total do vapor). Isto permite que o vapor passe ao cilindro enquanto durar o curso (movimento) do mesmo pistão. Isto seria a mesma coisa que a primeira marcha do câmbio de um automóvel. A exaustão do vapor, nesta posição, é longa e alta. Compreender o som da exaustão é de grande importância para o ferreomodelista, pois só assim ele encontrará o sistema correto de som para sua maquete.

Conforme a locomotiva ganha velocidade, a barra radial é trazida para mais perto do pivô do mancal do quadrante, por um mecanismo próprio. Isto encurta o período de tempo no qual se permite que o vapor passe para os cilindros e o curso do pistão é completado pela expansão do vapor. Isto seria como a quarta marcha do câmbio de um carro. O som da exaustão do vapor se torna progressivamente mais curto e agudo.

O pistão é conectado à cruzeta, a cruzeta ao puxavante, o puxavante ao pino da manivela, e o pino da manivela à roda principal de propulsão. O movimento do pistão para frente e para trás é alterado para movimento rotativo e as rodas de propulsão giram.

Todas as rodas propulsoras de cada lado são unidas por braçagem lateral. As rodas do lado esquerdo têm as manivelas colocadas a 90 graus das manivelas do lado direito (chamados “quartos”). Isso feito, pelo menos um cilindro vai estar sempre puxando ou empurrando o puxavante.

O tênder :
O tênder é uma carcaça metálica, rebitada ou soldada, montada sobre um quadro. Está dividida em 2 compartimentos, um para água e outro para combustível. A capacidade cúbica de água é mais ou menos o dobro da capacidade de combustível.

Locomotivas que queimam lenha ou carvão são alimentadas manualmente. Uma chapa inclinada no fundo do depósito de carvão do tênder, dobrada em ângulo na direção do fundo da parte frontal, deixa o carvão sempre ao alcance do foguista.

Por volta de 1910 foi inventado um alimentador mecânico para a Fornalha. Um longo tubo entre o depósito de carvão do tênder e a Fornalha da locomotiva contém um parafuso de alimentação do tipo sem-fim, para transferir o carvão. O alimentador mecânico é operado por um pequeno motor a vapor, de 2 cilindros, localizado abaixo da cabine da locomotiva ou na parte frontal mais alta do tanque do tênder.

Óleo combustível pesado também era usado, sendo necessário aquecê-lo por meio de serpentinas de vapor da máquina a fim de mantê-lo suficientemente fluido para que haja vazão para o queimador. O depósito de óleo (tanque retangular) ocupa no tênder o mesmo espaço que seria do depósito de carvão.

O tanque de água tem uma tampa de acesso e enchimento, no topo traseiro da cobertura do tênder.

O tênder é permanentemente conectado à locomotiva por uma pesada barra metálica (ou duas). Tubos pesados e flexíveis (ou mesmo rígidos) são usados para transferir água para a Caldeira (e óleo combustível para a Fornalha).

Mangueiras flexíveis e tubos com conexões entre a locomotiva e o tênder transportam o ar comprimido para os freios, o vapor para os instrumentos e a água para a Caldeira.

Para informações mais detalhadas sobre o funcionamento de locomotivas a vapor, e mais detalhes sobre as peças, vide o livro Model Railroader Cyclopaedia, vol. I — Steam Locomotives (da Kalmbach), que tem desenhos em escala de 127 locomotivas, abrangendo desde a pequena American 4-4-0 de 1873 até a enorme Big Boy, articulada, 4-8-8-4, da Union Pacific, passando pela poderosa Y6b da Norfolk & Western e outras locos fora-de-série. Este livro, em inglês, dá uma excelente noção dos componentes de uma locomotiva a vapor.

Fontes:

– site Centro-Oeste Brasil – Horst Wolff — Agosto-1993.
Este artigo foi publicado inicialmente na revista Esporte Modelismo, em 1985, e revisado pelo autor, em 1993, para o Centro-Oeste — que, infelizmente, parou antes de publicá-lo. (http://vfco.brazilia.jor.br/locos/funcionamento.Locomotiva.Vapor.shtml)

– vídeos no Youtube.

Que nome se dá a inversão da corrente de vapor da locomotiva?

Dicionário Online - Dicionário Caldas Aulete - Significado de contravapor.

Que nome se dá a inversão de corrente de vapor de água nos cilindros de uma máquina a vapor especialmente de uma locomotiva para Fazê

contravapor.
ato de dirigir o vapor das locomotivas em sentido contrário ao habitual para as fazer parar de repente..
movimento de recuo pela ação do vapor..
figurado oposição..
figurado reação..

Qual o nome da inversão da corrente de vapor de água no cilindro de uma máquina a vapor?

Significado de contravapor: Inversão da corrente de vapor de água que acontece nos cilindros de um...

O que que é Contravapor?

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