Pop Pop Boat

Construcción y estudio
de una máquina de vapor
sin partes móviles
Esteban Moreno Gómez *, M.ª José Gómez Díaz
VACC-CSIC. El CSIC en la Escuela

M.ª Carmen Refolio Refolio y
José M.ª López Sancho
IFF-CSIC. El CSIC en la Escuela

Palabras clave
Máquina de vapor, barco, aplicación para el aula, caldera, calor, evaporación, cantidad de movimiento,
termodinámica, leyes de conservación, Papin, Newton.Resumen
En este trabajo presentamos una propuesta de aplicación al aula, basada en el estudio de un caso concreto, el conocido motor de vapor sin piezas móviles originario del siglo xix, patentado por Tomas Piot
en el Reino Unido en 1891 y subsiguientemente patentada en otros países por diferentes inventores.
El estudio de la máquina, realmente ingeniosa, se presenta inicialmente de manera que secomprenda
de una forma intuitiva y se trata con detalle el proceso de construcción.
Una vez que el alumno se ha familiarizado con la máquina y su funcionamiento, el conocimiento que
ha adquirido se puede utilizar para introducirle en los principios físicos de su funcionamiento claves
en el desarrollo industrial de la máquina de vapor, protagonista de la revolución industrial. Se proponen otrasexperiencias para el aula para asimilar el principio de acción-reacción y la conservación de
la cantidad de movimiento.
Esta aplicación para el aula se contempla como complemento a los cursos de formación del profesorado sobre mecánica que imparten los autores.

Presentación del barco objeto de la investigación
La primera operación que realizaremos será la de presentarles el barco de vapor
terminadoy en marcha, de manera que realice también la función de experimento
provocador (Imagen 1).
*  E-mail del autor: esteban@orgc.csic.es.

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Construcción y estudio de una máquina de vapor sin partes móviles

Imagen 1. Distintas perspectivas del barco.

El barco está construido de manera que permita ver la máquina que lo impulsa
(Imagen 2).Los materiales son fáciles de encontrar y el barco es sencillo de construir. Como podemos observar, el barco se desplaza con una velocidad suficiente
para que podamos, si lo deseamos, dotarlo de un timón clásico que lo dirija, permitiéndonos estudiar el momento de las fuerzas que produce la máquina, aplicando
los contenidos del curso de formación
científica del profesorado Mecánica: las
leyes deNewton.
Como en toda operación de ingeniería
inversa debemos plantearnos, conjuntamente con nuestros alumnos,
una estrategia apropiada. En primer lugar identificaremos los elementos esenciales de la máquina y sus
funciones.
El casco, constituido por la placa de
poliestireno, corcho o de cualquier tipo
de material de poca densidad, aun-

Imagen 2. Barco de vapor «pop pop boat» según el
diseñopatentado de William Purcell (1920).

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E. Moreno, M.ª J. Gómez, M.ª C. Refolio y J. M.ª López

que también se puede utilizar algún material transparente que permita ver el interior. El casco es el encargado de proporcionar flotación al barco y, como tal, puede
ser objeto de estudio, como aplicación del principio de Arquímedes y de lasleyes del equilibrio que hemos estudiado en los cursos de formación del profesorado
(Mecánica: estática y principio de Arquímedes).
La máquina, formada por:
• La caldera que está constituida
por la parte del tubo de cobre lleno de agua y por la llama de la vela
que proporciona energía calorífica.
• La tobera, formada por la parte
del tubo que sobresale por la popa
y juega el papel de la hélice enlos
barcos convencionales. Es la parte
encargada de proporcionar propulsión al barco (Imagen 3).

Imagen 3. Adaptación a un casco de barco comercial de
la máquina de nuestro barco.

Construcción práctica del barco
En primer lugar realizaremos un modelo de la máquina, utilizando un cable de cobre de los utilizados en las instalaciones eléctricas de las viviendas. Enrollamos el
cable sobre un...