Maquinas de vapor
ANTECEDENTES
La historia de los primeros pasos de la máquina de vapor nos exige
algunas aclaraciones previas sobre los principios en que está basada
y en particular sobre la evolución de las ideas referentes a la presión
atmosférica.
En 1644 Torricelli enunció que la presión de la atmósfera era igual a
la ejercida por una columna de mercurio de unos 760 milímetros de
altura aproximadamente.
En 1654, Von Guericke, con su famoso experimento de Magdeburgo,
hizo una espectacular demostró de la inmensa fuerza que la
atmósfera podía ejercer. Mostró que cuando dos hemisferios de 50
centímetros de diámetro perfectamente ajustados eran unidos de
manera que formasen una esfera y se hacía el vacío en su interior,
dos tiros de ocho caballos cada uno no podían separarlos. En otro
experimento más inmediatamente relacionado con la historia de la
máquina de vapor mostró que cuando se creaba un vacío parcial bajo
un émbolo de grandes dimensiones introducido en un cilindro, la
fuerza sumada de cincuenta hombres no podía evitar que la presión
atmosférica llevase el émbolo al fondo del cilindro.
Tales experimentos dieron vida a la idea de que si se pudiese
encontrar algún medio sencillo para crear el vacío repetidas veces se
podría utilizar la presión atmosférica como una ventajosa fuente de
energía. En ello se basan las máquinas de vapor llamadas
atmosféricas.
Hay escritos que datan de la época de los egipcios, en los cuales se dice que Herón (quien
residía en la ciudad de Alejandría), habló alguna vez sobre las máquinas de vapor En estos
manuscritos, se describe, existen otros personajes que habrían desarrollado este tipo
de máquinas, aparte de los ensayos realizados por el mismo Herón. Nada de esto está muy
claro. La máquina que vemos a nuestra izquierda es la inventada por Heron de Alejandría y el
vapor de agua salía por d produciendo un giro en la bola. Dentro de las estructuras que
habrían utilizado una máquina de vapor, se cuentan algunas puertas en templos, las cuales se
abrían o cerraban bajo la influencia de esta máquina. Asimismo, una máquina de vapor, sería
la causante del movimiento de ciertas figuras en algunos altares de importancia de aquella
época.
Pero el inicio de la era de las máquinas de vapor empezó con Eduard Somerst (marqués de
Worcester, Inglaterra) en 1663. Basándose en el principio de que si en una botella de agua
de plástico metemos vapor de agua y la ceramos, cuando enfriamos el vapor, al
condensarse, la botella se aplastaría. Es decir el vapor de agua al enfriarse disminuye la
presión. Si la boca de la botella estuviera abierta y en contacto con agua de un recipiente, el
agua del recipiente entraría en la botella ascendiendo. Esta disminución de la presión del
vapor de agua al enfriarse dio lugar a que Somerst pensará en una máquina capaz de subir
agua en los pisos de la construcción. En 1663 presentó su libro "Un siglo de
invenciones",donde ya plantea los principios de su máquina a vapor que elevaba volúmenes
de agua.
El problema es que Somerst no encontró capital suficiente para vender y producir su
máquina. Ni siquiera la patento, lo que hace que la mayoría de la gente no le considere el
inventor de la máquina. Podríamos considerar a Somerst como el ideólogo (el que tuvo la
idea) de la primera máquina de vapor.
En aquella época había en Inglaterra un gran problema. El agua que inundaba las minas.
Tuvo que llegar Thomas Savery (1650-1715, mecánico inglés) que mejoró la máquina de
Somerst y la patentó. Esto hace que se le considere el verdadero inventor de la máquina de
vapor, ya que su máquina si se comercializó e incluso fue evolucionando. En su época
constituyó un gran avance en la industria minera, resolviendo el problema del agua en las
minas. Pero ¿Cómo funcionaba su máquina? .
La máquina de Savery utilizaba el vació que hacia el vapor de agua al condensarse para
extraer el agua del fondo de las minas de la siguiente manera (ver ilustración de la izquierda).
Calentamos el agua el en deposito 1 y se convierte en vapor. Abrimos la válvula 3 y metemos el
vapor en el deposito 2. Como en este momento la Ve (válvula de entrada) está cerrada y la Vs
(válvula de salida) está abierta, el vapor empuja el agua del depósito 2 hacia arriba saliendo
por 5 (Esto podría ser el primer ciclo de la máquina). Ahora cerramos 3 y el vapor como está en
contacto con el agua líquida se enfría y hace el vació, succionando el agua del fondo de la mina
4, y subiendo al depósito 2 (este podría ser el 2º ciclo tiempo). En este momento volvemos
abrir la válvula 3 y se repite el proceso
.
Pero su máquina tenia 2 graves problemas: Trabajaba con altas presiones (riesgo de
explosión) y la caldera formaba parte de la máquina (estaba todo junto), lo que hacia que tenía
que estar la caldera en el interior de la mina. Esto causaba un enorme riesgo para los mineros
si explotaba la caldera. Murió por la explosión de la caldera de una de sus propias máquinas.
Thomas Newcomen Herrero, inventor y socio de Thomas Savery , nació en Darthmouth,
Inglaterra. En 1705 desarrolló la llamada por su inventor, máquina de vapor atmosférica.
Newcomen resolvió los 2 problemas de Savery, construyendo una máquina en la que
incorporaba un cilindro con un pistón fuera de la mina que se movía con el vapor producido
por una caldera. Ese movimiento lo transmitía al otro extremo de un balancín moviendo una
barra (hacia arriba y abajo) que accionaba una bomba de extracción colocada en el interior de
la mina.
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