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  FÍSICA DE GABINETE

      MÁQUINA DE VAPOR 

    (click arriba para información completa)

 

Es una máquina que usa el vapor de agua a alta presión para desplazar un pistón (produciendo así un movimiento mecánico de vaivén), el cual está conectado a un conjunto de piezas que transforman el movimiento del pistón en un movimiento circular o rotatorio. Este aparato lo encontré totalmente estropeado y roto, sin hornillo y sin peana, lo restauré y funciona perfectamente.

 

En la siguiente ficha de AULA se explica de forma muy ilustrativa la vida y la obra del inventor principal de esta importante máquina.

 

 

 

 

APARATOS RESTAURADOS

 

 1.

ESTE MODELO LO RESTAURÉ , POR COMPLETO Y LE AÑADÍ ZÓCALO Y HOGAR:

Es un modelo de pistón oscilante, cuyo mecanismo de vaivén, abre y cierra el paso del vapor por las lumbreras de escape y admisión

2.

 

Y ESTA OTRO TAMBIÉN, COMO PUEDE APRECIARSE EN LAS FOTOS DEL LAMENTABLE ESTADO EN QUE LA ENCONTRÉ Y COMO QUEDÓ DESPUÉS:

 


 

Este es un modelo más convencional de tipo pedagógico (circa 1940)

  (llamados de centaralita, pues reproducen una pequeña central de fábrica).

Posee un sistema de doble biela y válvulas de escape-admisión. 

 

 

&

 

MIS APARATOS: 

 

Aquí un modelo curioso, al que llamo Vaporetto, realizado  en colaboración con Joan Cervera, al que agradezco, su ayuda, apoyo, y amistad, una vez más. Funciona, con pistón oscilante, como el modelo primero que restauré, con lumbreras en lugar de válvulas.

 

VAPORETTO

 

TAMBIEN HE CONSTRUIDO ESTE MODELO-MAQUETA DE REGULADOR DE BOLAS (O DE WATT) QUE POSTERIORMENTE AÑADÍ AL PROYECTO MÁQUINA DE WATT QUE ESTÁ A CONTINUACIÓN, Y PUEDE VERSE FUNCIONAR EN EL VÍDEO  CORRESPONDIENTE.

 

                                                         REGULADOR DE BOLAS (O DE WATT)               TEXTO DEL S. XIX SOBRE M. DE VAPOR

 Excelente información sobre su funcionamiento aquí >>>> 

 

   MÁQUINA DE WATT 

      (COLABORACIÓN CON HOMER)

 

  UN POCO DE HISTORIA DE LA MÁQUINA DE VAPOR:

LA MÁQUINA DE WATT

(PULSE ARRIBA PARA VER EN SU PÁGINA ORIGINAL LO QUE SIGUE)

El rendimiento de la máquina de Newcomen era poco satisfactorio, más que nada porque el vapor se enfriaba en el propio cilindro. De ello se dio cuenta un mecánico escocés llamado James Watt (1736-1819), quien al reparar una máquina de Newcomen introduce en lla importante modificaciones. Hace que el vapor se condense en un recipiente especial, el condensador, que conecta con un tubo al cilindro al que, además, cierra por sus dos extremos. De esta forma se podía mantener siempre caliente el cilindro, ahorándose una importante cantidad de combustible. Además introduciría otros adelantos en su máquina , como un mecanismo para regular la distribución del vapor, máquina de doble efecto, y una varilla que une el émbolo con un balancín articulado, la biela, por lo cual el movimiento rectilíneo se hace circular.

 

A comienzos del Siglo XIX, el ingeniero en minería inglés Richard Trevithick, y el inventor norteamericano Oliver Evans, construyeron exitosamente el primer motor de vapor de alta presión. Trevithick utilizó este modelo para propulsar la primera locomotora de vapor del mundo.

 

Richard Trevithick

Máquina de alta presión de Trevithick

Richard Trevithick nació el 13 de abril de 1771 cerca de Dolcoath. Su padre era el capitán de una mina. Su curiosidad sobre los aspectos de ingeniería de la zona en que habitaba, empezó a una edad muy temprana. Esto lo condujo a una carrera durante la cual, inició el uso del vapor de alta presión y aumentó la eficacia de los motores a agua de bomba, en las minas de cobre de Cornwall. La mente inventiva de Trevithick nunca descansaba. Sus ideas se extendieron desde el primer vehículo de camino (self-powered), hasta un motor ferroviario de vapor. También contribuyó en los esquemas para el salvamento en las minas, la recuperación de tierra, la refrigeración mecánica, maquinaria agrícola y hasta la construcción de un túnel debajo del Thames. La carrera de Trevithick atravesó el amanecer de la revolución industrial, una época en que el valor de la ingeniería de Cornwall era la envidia del mundo. Trevithick pasó once años en Sudamérica, trabajando para los dueños de las minas de plata. Como muchos grandes hombres y mujeres, Trevithick no consiguió el reconocimiento que mereció durante el curso de su la vida. De hecho, su nombre ha sido reconocido recientemente por muchos libros de historia. No adquirió riquezas ni abundancias. En el momento de su deceso, estaba desarrollando una idea, la construcción de un monumento a la “La Reforma”. Una columna alta del hierro fundido, de mil pies con una elevación o plataforma funcionando a aire para transportar pasajeros en su interior. Los restos de Richard Trevithick descansan en un sepulcro en Dartford, Kent, donde trabajaba cuando murió, el 22 de abril de 1833. (wiki)

 

Básicamente gracias a la ayuda de mi compañero Homer de CCA, que había construido una bonita máquina de Watt, ( PULSE EN "Homer" PARA VERLA), que me ayudó en la parte más difícil del distribuidor, con tesón y alegría y  a J. Cervera siempre solícito , ambos, caros amigos, puedo ofrecer hoy mi máquina de Watt. como verán integra mi anterior regulador de Watt, mecánicamente funcional, pero no operativo como regulador de caudal.

 

 

Por comodidad y seguridad, se alimenta con aire comprimido del motor de una nevera, regalo de J.C. Y no con vapor, el ajuste por juntas tóticas de goma en válvulas y cilindro, no sería la mejor solución si quisiéramos hacerla trabajar con vapor, por cuestiones de temperatura básicamente, pero yo lo he probado, y es perfectamente funcional para ello.

 

PULSE PARA VER :VÍDEO INCLUIDO, ESPERO QUE LA DISFRUTEN

 

   

Así interpreta la máquina de vapor que vió funcionar mi primo Morgan (5 años), al que gustan muchos los trenes, y  los  dibuja a vapor y en versión futurista...

 

RELATO DEL AMIGO PETERSEN DE CCA.

..A PROPÓSITO DE LA MÁQUINA DE WATT

 

Probablemente no conozca una obra de arte en los siglos XIX y XX con un valor estético comparable a una máquina de vapor. Creo, que aparte de generar la revolución industrial, la máquina de vapor constituye el máximo valor artístico de su época.

Quizá por eso, desde niño me pirro por las maquinitas esas. Son una cosa viva, con su émbolo moviendo eternamente esa rueda, y el alma, porque también tienen alma, reside en la mágica y divina distribuidora del vapor. Esa corredera que ahora si, ahora no, regula el paso de la sangre vital gaseosa. Y como en la vida, en todo debe haber canon y medida, esa genial reguladora centrífuga, marca la pauta del orden y concierto. La biela, robusta, atrae las miradas como un imán, pero si en vez de biela hay un mecanismo de sol y planeta, uno queda fascinado. Tienen que apartarlo a la fuerza casi de la eterna contemplación del espectáculo.

Y es que la máquina de vapor es tan espectacular, que en mi caso tardé muchos años en mirar al lado adecuado de la cuestión, al punto humilde, soso y oscuro, tan oscuro,  que uno no repara en él ni le dedica la consideración mínima debida, pero tan importante, que el es el que verdaderamente ha revolucionado el mundo, a él le deben sus límites y fronteras más de dos países, por su existencia y capricho, ha habido muchas guerras mundiales y es lo que más a condicionado la geopolítica mundial. Me estoy refiriendo, claro es, al generador de vapor.

El pistón de la máquina manda fuerza en una razón simple y matemática que viene determinada por su diámetro, la presión del vapor, la carrera y las revoluciones. Tanto tienes, tanto vales, rozamientos aparte.

Pero para que se mueva, hay que mandarle vapor. Chorros de vapor. Si nuestra maquinita crece, ya que como padres siempre queremos niños grandes, no tendremos dificultad alguna en hacer las piezas, incluso descomunales; haremos dobles, triples, incluso cuádruples expansiones.

Lo que verdaderamente nos costará es alimentar a la criatura, mandarle continuamente vapor, más vapor. Ingentes cantidades de vapor.

Transformar el agua en vapor, cuesta su precio en calorías. El carbón desaparece que deja corto a cualquier ilusionista de la chistera. Pero lo más arduo y difícil es conseguir que el agua pase a vapor no solo en mucha cantidad, sino muy rápidamente. Tan rápido como desaparece empujando ese vivo pistón.

Cuando Herón vió como salía vapor por dos agujeritos de la esfera nueva, pensó dos cosas:

Que poco puedes confiar hoy en día en los herreros y la segunda, ya calmada su ira, mareado por las vueltas del juguete, si aprovechásemos la fuerza de este vapor podríamos empujar muy fuerte.

Aprovechar la fuerza del vapor fue un sueño desde muy antiguo. Heron llegó a a abrir puertas de los templos, (aumentando seguramente la recaudación a cifras que hacían pensarse dedicarse al oficio de sacerdote a cualquier adolescente indeciso) y se dice que los romanos movieron artilugios de teatro.

Cualquier inexperto constructor podía fácilmente procurarse vapor mediante un puchero, cuya tapa salía violentamente desplazada cuando el agua hervía, sin embargo, aprovechar la fuerza no era tan fácil.

Aunque el español Blasco de Garay dicen que hizo algo con e vapor, la cuestión es cuando menos dudosa. Los primeros diseños comprobados parten del siglo XVII. Pero fue en el siglo XVIII cuando la técnica de los materiales permitieron hacer las primeras máquinas funcionantes.

A partir de ese momento, aumentar la fuerza de la máquina significaba aumentar la demanda de vapor. Hubo que volver al puchero e intentar sacarle más rendimiento. Fue un progreso hacer pasar los humos de salida de la combustión a través de tubos en el seno del agua a calentar, y se comprobó que aumentando la superficie de intercambio aumentaba el rendimiento, a condición de quemar bastante carbón. Con todo, la superficie directa en la que se quemaba el carbón contribuía por si sola con el 30% del vapor producido.

A medida que las máquinas aumentaban era preciso aumentar las calderas, y someter a los fogoneros a un trabajo de apaleo de carbón que era la maldición gitana de la época.

Una cosa que motivó la revolución industrial es que esta partía de producir hierro y acero a base de carbón. El mineral de hierro estaba abundantemente distribuido en Europa, aunque con distinta concentración e impurezas negativas como el azufre, y el carbón había llovido también ampliamente por los distintos países. Carbón era una cosa que tenían todos, y en ese sentido eran autoabastecidos.

Pero en el progreso del tamaño de las máquinas, nada era semejante a los monstruos marinos necesarios para impulsar los enormes barcos, sobre todo los de guerra. Inglaterra, dueña de los mares por el procedimiento aritmético de “por cada uno que hagan los demás, nosotros haremos tres y mayores” llegó a principios del siglo XX con enormes acorazados reputados como la joya de las batallas navales, tipo Dreagnouth. Pero estimaron que para seguir en cabeza de las posibilidades de moler al adversario, era preciso barcos aun más grandes y rápidos, que sobrepasaran los veinte nudos de velocidad. Eso planteaba un problema enorme a los constructores de calderas, porque ya no era cosa de hacerlas mas grandes y exigir más marcha y swim a los fogoneros. El problema era que no se quemaba el carbón lo suficientemente deprisa para liberar sus preciosas calorias.

La solución venía de cambiar el carbón por otro combustible. Un líquido casi estúpido y con pocas aplicaciones hasta entonces, llamado petróleo. El petróleo tenía más calorías por kilo y ardía que daba gloria. Si no gloria, por lo menos mucho calorcito.

En 1912, el Almirantazgo inglés dio un paso decisivo. Abandonó el carbón en sus barcos, carbón del que se autoabastecía y construyó quemadores de petróleo. Dado que el líquido salía abundantemente de territorios en manos del Imperio Otomano, se aseguró compañías que lo manejasen y la creación de países “amigos” cuando tras la primera guerra mundial se hicieron estos a expensas de los turcos, aliados con el bando perdedor.

Así pues, mucho de la geopolítica actual y la estrategia mundial tienen mucho que ver con los quemadores de vapor, necesarios para poner en marcha esas preciosas maquinitas genialmente diseñadas por Watt.

Petersen, AGOSTO 2009

 

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