Historia Maquina A Vapor

LA MAQUINA DE VAPOR Y LOS GENERADORES DE VAPOR

La primera realización de una máquina de vapor fue la máquina de fuego, empleada para bombear agua y caracterizada por no tener mecanismos móviles, patentada el 25 de julio de 1698, presentada a la Royal Society en 1699 y construida en 1702 por Thomas Savery (Shilston 1650 - 1715. La segunda fue la construida diez años después por el plomero y vidriero de Dartford John Calley según los planos y especificaciones de su conciudadano Thomas Newcomen (Dartmouth 1663 - 1729), herrero y predicador. Cuando tenía casi 40 años, Newcomen empezó a estudiar la máquina de Savery, y como éste ya tenía el privilegio de invención, él y Calley se pusieron de acuerdo con Savery para una nueva patente conjunta, que obtuvieron en 1705. Newcomen, a pesar de los consejos en contra del gran físico Robert Hooke, decidió usar por primera vez el cilindro y el émbolo propuesto por Papin, a diferencia de la máquina de Savery, que trabajaba con dos recipientes y un juego de válvulas, y enfriar el vapor introduciendo agua en el cilindro, en vez de hacer circular el agua por el exterior del recipiente como hacía Savery, figura 5 de Chacón, identificación 6. El uso del émbolo abría las puertas a una verdadera máquina, con posibilidad de producir trabajo y no solo de bombear agua.

Estas máquinas se caracterizaron desde un punto de vista termotécnico, por operar con el vacío producido por el vapor, según la idea de crear el vacío condensando vapor, avanzada en 1681 con su marmita para hacer caldo, por Denis Papin, quien también propuso más tarde una máquina Nuevo modo de producir con pequeño gasto de fuerzas unos movimientos sumamente considerables (en latín) Acta Eruditorum, Leipzig, 1690. Esto, hizo que bastase utilizar vapor sin sobrepresión. Así, Newcomen y Calley utilizaron una holla vieja de una cervecera.

Sin embargo, en la máquina concebida inicialmente, el enfriamiento del cilindro se efectuaba por el exterior y para impedir escapes la parte superior del émbolo estaba revestida de cuero y cubierta de agua procedente del depósito, a fin de tener un buen cierre. Durante unas pruebas del prototipo, Newcomen y Cawley vieron que el émbolo se movía con mucha mayor rapidez que de costumbre. Intrigados, examinaron el dispositivo y vieron que el émbolo tenía grietas por donde se filtraba el agua de sello al cilindro, lo que favorecía una condensación mucho más rápida. En la primera máquina industrial, en las minas de carbón de Duley Castle ya se incorporaba el artificio para la condensación por contacto. Esta máquina tenía unas dimensiones considerables, pues el cilindro tenía 533 mm de diámetro y 2,4 m de altura. Realizaba 12 carreras por minuto y era capaz de elevar 189 litros de agua desde una profundidad de 47,5 m. Las máquinas de Newcomen tuvieron gran éxito y en 1729 ya se usaban en Alemania, Austria, Bélgica, Francia, Hungría y Suecia. En 1750 llegó a las colonias americanas, la primera para una mina de cobre en Newark y en 1774 se instaló en Kronstadt, para vaciar los diques de varada en la nueva base naval de Catalina la Grande de Rusia. Su robustez era tal que la última máquina desmantelada lo fue en 1934, en Parkgate, después de más de un siglo de funcionamiento. En España se instalaron las primeras máquinas, también para bombear diques, en los Arsenales del Ferrol y de La Carraca (Cádiz), existiendo planos de las mismas de 1813.

La tercera ya fue la culminación de la máquina de vapor atmosférica, la de James Watt construida más de medio siglo después de la de Newcomen (en 1765), pero también pensada inicialmente para la extracción de agua de las minas de carbón británicas, inundadas por el agua subterránea. Este tercer tipo de máquina, fue fruto de la primera aplicación práctica del conocimiento del calor latente descubierto por Joseph Black (Burdeos 1728 - Edimburgo 1799) catedrático de medicina de la Universidad de Glasgow; en 1762. La efectuó el escocés James Watt (Greenok 1736 - 1819), también en la Universidad de Glasgow. Watt provenía de una familia de maestros, fabricantes de instrumentos y contratistas. Tenía una educación clásica completa y destacó en geometría. A los diecisiete años fue enviado a Glasgow para trabajar como aprendiz en la fabricación de instrumentos matemáticos. Cuando tenía veintiún años

intentó establecer su propio taller, pero el gremio de forjadores se lo impidió, fundándose en que no había completado su aprendizaje. Un amigo de su familia vino entonces en su ayuda, consiguiéndole un puesto de fabricante de instrumentos matemáticos en la Universidad de Glasgow. Se hizo amigo de Joseph Black, para ese entonces sumergido de lleno en sus estudios experimentales sobre el calor, y de otros catedráticos de filosofía natural (ciencias físicas). Dada su competencia, el cuerpo de catedráticos de la Universidad lo respetaba y lo trataba como a un igual. Su interés en la ciencia se extendió a la química, llegando a ser íntimo amigo de Priestley, atribuyéndose a Watt el haber descubierto, antes que Cavendish, la composición del agua. Estudió alemán e italiano para poder leer los trabajos originales de mecánica teórica y otras ciencias. A los cuarenta y ocho años fue designado miembro de la Royal Society de Edimburgo, y, un año más tarde, la Royal Society de Londres le confirió el mismo honor. En 1806 recibió el título de Doctor en Leyes por la Universidad de Glasgow. En 1764, en el taller de la Universidad. donde Watt efectuaba las reparaciones de los instrumentos científicos de la misma, Black encomendó a Watt que arreglase una vieja máquina de Newcomen que pertenecía a la Universidad.

La máquina había sido enviada previamente a Londres para que los técnicos de la fábrica la estudiaran y modificaran, pero los resultados no fueron satisfactorios. Después de analizarla detalladamente, Watt llegó a la conclusión de que el defecto estaba en la caldera. El único método que había entonces para proyectar los generadores, inspiradas en los calderos para calentar líquidos (mosto para cerveza, etc.) era haciendo uso de tablas y ecuaciones empíricas. Sobre la base de este procedimiento empírico parecía que la caldera era suficiente, pero Watt demostró que, en realidad, era pequeña para las exigencias que le imponía la aplicación que se le quería dar. Siguió sin embargo sin darse cuenta que el aprovechamiento del vacío producido por la condensación no tenía nada que ver con la temperatura del vapor, por lo que continuó utilizando una caldera atmosférica de tipo carreta (ver figuras 1 y 2 de Martinez y Tacón, identificación 3 y más adelante). El éxito que obtuvo al resolver este problema le animó a dedicarse a estudiar el problema general de la economía y el rendimiento

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