Descripción breve

Una eolipila (también conocida como la máquina de Herón) es una turbina de vapor radial simple sin álabes que gira cuando se calienta su recipiente de agua central. Se reconoce históricamente como el motor de reacción de tipo cohete y la turbina de vapor más antiguos conocidos.

Uso / Función

• Uso principal: Convertir energía térmica en movimiento mecánico rotatorio continuo mediante presión de vapor.
• Usos secundarios: Demostrar principios termodinámicos, dinámica de presión atmosférica y propulsión por reacción básica.
• Escala: Escala doméstica o educativa pequeña; se puede escalar para alimentar mecanismos decorativos o mecánicos ligeros.

Principio de funcionamiento

Expansión Térmica y Par de Reacción (Tercera Ley de Newton):

1. El calor hierve agua dentro de un recipiente cerrado (caldera o esfera), produciendo vapor a alta presión.
2. El vapor se canaliza hacia una esfera metálica hueca montada sobre pivotes que permiten su libre rotación.
3. El vapor escapa a través de dos boquillas en forma de L orientadas en direcciones tangenciales opuestas.
4. Los chorros de vapor a alta velocidad ejercen una fuerza de reacción igual y opuesta, haciendo que la esfera gire rápidamente sobre su eje.

Cómo crearlo

1. Base de Caldera Simple

• Crear un depósito metálico sellado o caldera utilizando cobre o latón para contener agua.
• Disponer dos tubos verticales que asciendan desde el depósito para actuar como pivotes de soporte y conductos de vapor.

2. Recipiente Rotatorio

• Construir una esfera metálica hueca sellada con encajes para pivotes en lados opuestos.
• Acoplar dos tubos curvos opuestos (boquillas) perpendiculares al eje de rotación, doblados a 90 grados.

3. Ensamblaje y Encendido

• Llenar la caldera con agua y sellar herméticamente todas las uniones con soldadura.
• Colocar una fuente de calor (fuego de carbón o quemador) debajo de la caldera.
• A medida que se genera vapor, este se abre paso a través de los pivotes hacia la esfera y sale por las boquillas, iniciando la rotación.

Materiales necesarios

• Recipiente y Tuberías: Lámina y tubos de Cobre o Latón.
• Fluido de Trabajo: Agua.
• Combustible/Estructura: Madera o carbón para la fuente de calor y la estructura base.

Variantes y mejoras

• Esfera Caldera Autónoma: El agua se coloca directamente dentro de la propia esfera giratoria, eliminando la necesidad de tubos de pivote huecos (más simple de construir, pero con menor tiempo de funcionamiento).
• Boquillas Múltiples: Añadir cuatro boquillas tangenciales alrededor del ecuador de la esfera para aumentar el par de giro.
• Turbina de Vapor Moderna: Reemplazar las boquillas de reacción por impulsores con álabes internos y boquillas estacionarias enfocadas para una eficiencia mecánica significativamente mayor.

Límites y riesgos

• Baja Eficiencia: La mayor parte de la energía térmica se pierde como vapor no condensado y calor radiante; produce un par motor bajo.
• Riesgo de Explosión: La sobrepresión puede romper la esfera de la caldera si las boquillas se obstruyen.
• Quemaduras Térmicas: El escape de vapor a alta temperatura y las superficies metálicas calientes representan un peligro severo de quemaduras.