La Maquina de Vapor y Revolucion Industrial

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LA MAQUINA DE VAPOR Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica . En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas: 1. Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón . Mediante un mecanismo de biela - manivela , el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en unmovimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico . Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia . 2. El vapor a presión se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro. El motor o máquina de vapor se utilizó extensamente durante la Revolución Industrial , en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover máquinas y aparatos tan diversos como bombas, locomotoras, motores marinos, etc. Las modernas máquinas de vapor utilizadas en la generación de energía eléctrica no son ya de émbolo o desplazamiento positivo como las descritas, sino que sonturbomáquinas ; es decir, son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la denominación genérica de turbinas de vapor . En la actualidad la máquina de vapor alternativa es un motor muy poco usado salvo para servicios auxiliares, ya que se ha visto desplazado especialmente por el motor eléctrico en la maquinaria industrial y por el motor de combustión interna en el transporte. Tren de vapor. En la máquina de vapor se basa la Primera Revolución Industrial que, desde fines del siglo XVIII en Inglaterra y hasta casi mediados del siglo XIX, aceleró portentosamente el desarrollo económico de muchos de los principales países de García Tapia, N. y Carrillo Castillo, J. Tecnología e Imperio. Ed. Nivola, Madrid 2002, p 144 Página 1

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LA MAQUINA DE VAPORUnamquina de vapores unmotor de combustin externaque transforma laenerga trmicade una cantidad deaguaenenergamecnica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:1. Se generavapor de aguaen unacalderacerrada por calentamiento, lo cual produce la expansin del volumen de uncilindroempujando unpistn. Mediante unmecanismo de biela - manivela, elmovimiento lineal alternativodel pistn del cilindro se transforma en unmovimiento de rotacinque acciona, por ejemplo, las ruedas de unalocomotorao el rotor de ungenerador elctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el mbolo retorna a su posicin inicial y expulsa el vapor de agua utilizando laenerga cinticade unvolante de inercia.2. El vapor a presin se controla mediante una serie devlvulasde entrada y salida que regulan la renovacin de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro.El motor o mquina de vapor se utiliz extensamente durante laRevolucin Industrial, en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover mquinas y aparatos tan diversos como bombas, locomotoras, motores marinos, etc. Las modernas mquinas de vapor utilizadas en la generacin de energa elctrica no son ya demboloodesplazamiento positivocomo las descritas, sino que sonturbomquinas; es decir, son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la denominacin genrica deturbinas de vapor. En la actualidad la mquina de vapor alternativa es un motor muy poco usado salvo para servicios auxiliares, ya que se ha visto desplazado especialmente por elmotor elctricoen la maquinaria industrial y por elmotor de combustin internaen el transporte.

Tren de vapor.En la mquina de vapor se basa laPrimera Revolucin Industrialque, desde fines del siglo XVIII en Inglaterra y hasta casi mediados del siglo XIX, aceler portentosamente el desarrollo econmico de muchos de los principales pases de laEuropa Occidentaly de losEstados Unidos. Solo en la interfase que medi entre 1890 y 1930 la mquina a vapor impulsada porhulladej lugar a otrosmotores de combustin interna: aquellos impulsados porhidrocarburosderivados delpetrleo.Muchos han sido los autores que han intentado determinar la fecha de la invencin de la mquina de vapor atribuyndola a tal o cual inventor; intento que haba sido en vano, ya que la historia de su desarrollo estaba plagada de nombres propios. Desde la recopilacin de Hern hasta la sofisticada mquina deJames Watt, son multitud las mejoras que en Inglaterra y especialmente en el contexto de una incipienteRevolucin Industrialen los siglos XVII y XVIII condujeron sin solucin de continuidad desde los rudimentarios primeros aparatos sin aplicacin prctica a la invencin del motor universal que lleg a implantarse en todas las industrias y a utilizarse en el transporte, desplazando los tradicionalesmotores, como el animal de tiro, el molino o la propia fuerza del hombre.Jernimo de Ayanz y Beaumont, militar, pintor, cosmgrafo y msico, pero, sobre todo, inventor espaol registr en 1606 la primera patente de una mquina de vapor moderna, por lo que se le puede atribuir la invencin de la mquina de vapor. El hecho de que el conocimiento de esta patente sea bastante reciente hace que este dato lo desconozca la gran mayora de la gente.Mquina de expansin[editar]

mquina de Newcomen.Auspiciado porJoseph Black, ocupado en las investigaciones que le conduciran al descubrimiento delcalor latente,James Wattse propuso mejorar lamquina de Newcomen, descubriendo en el curso de sus experimentos que el vapor era una reserva de calor mucho ms vasta que el agua y comprendiendo que era necesario limitar todas las prdidas de calor que se producan en la artesanal mquina de Newcomen para disminuir el consumo de combustible, principal inconveniente de estas mquinas. Analizando el problema identific las prdidas debidas al propio cilindro, a la prctica de enfriar el vapor para lograr el vaco necesario para mover la mquina y a la presin residual del vapor. En sus experimentos posteriores, verdaderos trabajos cientficos, lleg a la conclusin de que el cilindro deba mantenerse a la misma temperatura.Segn sus palabras, mientras daba un paseo un esplndido sbado por la tarde y meditaba sobre la mquina, una idea le vino a la cabeza: como el vapor es un cuerpo elstico se precipitar en el vaco, y, si se comunicara el cilindro con un depsito exhausto, se precipitara en su interior donde podra condensarse sin enfriar el cilindro. Sin embargo, el desarrollo y perfeccionamiento del condensador separado dej a Watt en la ruina y en1765se vio obligado a buscar empleo y abandonar su trabajo hasta que, en1767,John Roebuckaccedi a financiar sus experimentos y la explotacin comercial de la mquina a cambio de las dos terceras partes de los beneficios de la patente que se obtuviera. En1768Watt construy un modelo que operaba de manera satisfactoria, an imperfecta, y se present el ao siguiente la solicitud de la patente. Tras diferentes avatares econmicos, Roebuck se desprendi de su parte del negocio en favor deMatthew Boultony juntosBoulton & Wattfinalmente llevaran a la prctica la invencin de Watt y otros perfeccionamientos.La primera mquina se construy en Kinneil, cerca de Boroughstoness en1774. A partir de entonces la historia de la mquina de vapor ser la de la firma Boulton & Watt, y casi todas las mejoras que se introduzcan en ella sern obra del propio Watt; entre otras, el paralelogramo de Watt, la expansin del vapor, lamquina de doble efecto(en la que el vapor acta alternativamente sobre ambas caras del pistn), etc.

Mquina de vapor de Watt, procedente de laFbrica Nacional de Moneda y Timbre, expuesta en el vestbulo de la Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Industriales de Madrid.Primeras tentativas

Locomvil de vapor.No se sabe a ciencia cierta si aquellas invenciones no pasaron de ser meros juguetes y, aunque se ha supuesto que fueron empleadas para mover objetos en los templos durante los rituales, no deja de sorprender el hecho de que desde los tiempos de Hern no se hayan encontrado evidencias de que el vapor se haya utilizado con un propsito prctico, aunque el conocimiento del poder del vapor no llegara a perderse como demuestra la descripcin de Malmesbury del rgano deReimsque en1120se haca sonar por el aire que escapaba de un depsito en el que era comprimido por "agua calentada".Entre las reliquias de la civilizacin egipcia encontramos el primer registro conocido de una mquina de vapor en el manuscrito deHern de AlejandratituladoSpiritalia seu Pneumatica. Los aparatos all descritos no se sabe con certeza si fueron obra del ingenio de Hern, porque l mismo dice en su obra que su intencin no es otra que recopilar las mquinas que ya eran conocidas y aadir las inventadas por l. Nada en el texto indica quin pudo ser el artfice de los dispositivos descritos y se sospecha que muchos puedan ser, en realidad, obra deCtesibio, de quien Hern fue pupilo.La proposicin 11 dePneumaticadescribe un altar hueco parcialmente, lleno de agua, sobre el que se halla una figura en cuyo interior hay un tubo que termina sumergido en el agua. Al encender un fuego sobre el altar, el aire de su interior se calienta impulsando el agua por el tubo, que termina vertindose a travs de la figura, simulando una libacin que finalmente sofoca el fuego. En la proposicin 37 va un poco ms all y describe un mecanismo animado por el fuego para la apertura y el cierreautomticosde las puertas de un templo. En otras proposiciones describe mecanismos similares e incluso dosmotores a reaccin, uno por aire caliente y otro por vapor de agua, para hacer girar las figuras de un altar.En 1825 el superintendente del Archivo de Simancas descubri una publicacin de1695que relataba que en 1543Blasco de Garay, oficial de la marina espaola en el reinado deCarlos I, intent impulsar un barco con ruedas de palas movidas por una mquina de vapor. Del supuesto motor no se tienen datos, pero si fuera cierto, el intento hubiera sido la primera vez que una mquina de vapor se utilizara con un propsito prctico.En1601,Giovanni Battista della Portadescribe un aparato para elevar el agua por medio del fuego, similar al descrito por Hern pero empleando vapor de agua para impulsar el lquido, y en1615Salomn de Causdescribe un aparato similar para hacer funcionar una fuente. Pero la primera patente de la que se tiene constancia documental es deJernimo de Ayanz y Beaumont, que en1606registra1una mquina de vapor utilizada con xito para el desage de las minas de plata de Guadalcanal.El comn denominador de todos estos intentos es un tubo sumergido hasta prcticamente el fondo del recipiente de agua por donde sta asciende al incrementarse la presin en la superficie libre del lquido, trabajos directamente relacionados con los estudios tericos deGalileo,Torricelli,PascalyVon Guerickesobre lapresin atmosfricaque condujeron a mediados del siglo XVII al abandono de la teora delhorror vacui.La primera mquina fue inventada porEdward Somerset, segundo marqus de Worcester, en 1663, y por su descripcin es muy similar, conceptualmente, a la fuente de Caus, si bien de la mquina de Somerset se construy un modelo en Vauxhall (cerca de Londres) en el castilloRawlanen torno a 1665, con el propsito de elevar el agua a los pisos superiores de la construccin. Con las especificaciones tcnicas escritas y las huellas dejadas en los muros del castillo,Dircksbigrafo de Somerset pudo reconstruir la mquina construida en Vauxhall.Sin embargo, Somerset no pudo atraer los capitales necesarios para producir y vender sus mquinas y muri en la pobreza. Este es, posiblemente, el hecho que hace que se haya atribuido aThomas Saveryla invencin de la mquina de Somerset, sobre la que obtuvo una patente en1698. Conociendo, segn afirman varios autores, los trabajos de su predecesor y en el que influy, sin duda, el proselitismo realizado por Savery, quien no dej pasar ocasin para mostrar su mquina. Entre ambos hay que mencionar aSamuel Morland, maestro mecnico en la corte deCarlos II de Inglaterra, y residente en Vauxhall, que construy y patent mquinas diversas, entre ellas versiones mejoradas de la mquina de Somerset, sugiriendoHuttonque, en realidad, Savery pudo tener un mayor conocimiento de los trabajos de Morland que los del propio Somerset.A pesar de todo, la mquina de Savery se introdujo en las minas inglesas de forma muy limitada por el riesgo de explosin debido a un incremento incontrolado de la presin en la mquina.Desaguliersrelata que un trabajador ignorante de la naturaleza de la mquina, a la que l haba aadido una vlvula de seguridad inventada aos antes porDenis Papin, ...colg el peso en el extremo de la romana para obtener ms vapor y trabajar ms deprisa y aadi adems un hierro muy pesado con consecuencias fatales, el vapor no fue capaz de levantar semejante contrapeso y acumulndose en el interior de la caldera provoc una gran explosin que acab con la vida del pobre hombre. Probablemente sea ste el primeraccidente laboralcon una mquina de vapor del que se tiene constancia.A diferencia de los dispositivos anteriores, en los que el vapor acta sobre la propia superficie libre del agua para impulsarla,Huygensdisea en 1680 un aparato de pistn en el que el fluido es el aire caliente producido en una explosin que al enfriarse y contraerse arrastra el mbolo, elevando un peso. Aos ms tardePapin(1690) sustituye el aire por vapor de agua e, incluso, en una modificacin posterior (1695) disea un horno y generador de vapor de gran eficiencia, con el que logra importantes ahorros de combustible y hasta cuatro golpes del pistn por minuto. Sin saberlo, Papin se encontraba muy cerca de desarrollar la mquina de vapor. Sin embargo, en 1705Leibnizle hace llegar un dibujo de la mquina de Savery y, dos aos ms tarde, disea un nuevo tipo de mquina para elevar el agua, modificacin de la de Savery, en la que abandona el modelo deHuygens.

Garca Tapia, N. y Carrillo Castillo, J.Tecnologa e Imperio. Ed. Nivola, Madrid 2002, p 144 Pgina 5