Diferencia entre revisiones de «Máquina de vapor»
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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 son [[turbomáquina]]s; es decir, son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la denominación genérica de [[turbina de vapor|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.
== Evolución histórica ==
Watt]], son multitud las mejorpara elevar el agua por medio del fuego, similar al descrito por Herón pero empleando vapor de agua para impulsar el líquido, y en [[1615]] [[Salomón de Caus]] describe un aparato similar para hacer funcionar una fuente. Pero la primera patente de la que se tiene constancia documental es de [[Jerónimo de Ayanz y Beaumont]], que en [[1606]] registra<ref>García Tapia, N. y Carrillo Castillo, J. ''Tecnología e Imperio''. Ed. Nivola, Madrid 2002, p 144</ref> una máquina de vapor utilizada con éxitar ocasión para mostrar su máquina. Entre ambos hay que mencionar a [[Samuel Morland]], maestro mecánico en la corte de [[Carlos II de Inglaterra]], y residente en Vauxhall, que construyó y patentó máquinas diversas, entre ellas versiones mejoradas de la máquina de Somerset, sugiriendo [[Charles Hutton|Hutton]] que, en realidad, Savery pudo tener un mayor conocimiento de los trabajos de Morland que los del propio Somerset.▼
[[Archivo:Locomotora de vapor.jpg|thumb|left|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 la [[Europa Occidental]] y de los [[Estados Unidos]]. Solo en la interfase que medió entre 1890 y 1930 la máquina a vapor impulsada por [[hulla]] dejó lugar a otros [[motores de combustión interna]]: aquellos impulsados por [[hidrocarburo]]s derivados del [[petróleo]].
Muchos han sido los autores que han intentado determinar la fecha de la invención de la máquina de vapor atribuyéndola a tal o cual inventor; intento que había sido en vano, ya que la historia de su desarrollo estaba plagada de nombres propios. Desde la recopilación de Herón hasta la sofisticada máquina de [[James Watt]], son multitud las mejoras que en Inglaterra y especialmente en el contexto de una incipiente [[Revolución Industrial]] en los siglos XVII y XVIII condujeron sin solución de continuidad desde los rudimentarios primeros aparatos sin aplicación práctica a la invención del motor universal que llegó a implantarse en todas las industrias y a utilizarse en el transporte, desplazando los tradicionales ''motores'', como el animal de tiro, el molino o la propia fuerza del hombre. [[Jerónimo de Ayanz y Beaumont]], militar, pintor, cosmógrafo y músico, pero, sobre todo, inventor español registró en 1606 la primera patente de una máquina de vapor moderna, por lo que se le puede atribuir la invención de la máquina de vapor. El hecho de que el conocimiento de esta patente sea bastante reciente hace que este dato lo desconozca la gran mayoría de la gente.
=== Máquina de expansión ===
[[Archivo:Newcomen atmospheric engine animation.gif|thumb|200px|Animación del funcionamiento de la máquina de Newcomen.]]
Auspiciado por [[Joseph Black]], ocupado en las investigaciones que le conducirían al descubrimiento del [[calor latente]], [[James Watt]] se propuso mejorar la [[máquina de Newcomen]], descubriendo en el curso de sus experimentos que el vapor era una reserva de calor mucho más vasta que el agua y comprendiendo que era necesario limitar todas las pérdidas de calor que se producían en la artesanal máquina de Newcomen para disminuir el consumo de combustible, principal inconveniente de estas máquinas. Analizando el problema identificó las pérdidas debidas al propio cilindro, a la práctica de enfriar el vapor para lograr el vacío necesario para mover la máquina y a la presión residual del vapor. En sus experimentos posteriores, verdaderos trabajos científicos, llegó a la conclusión de que el cilindro debía mantenerse a la misma.
Según sus palabras, mientras daba un paseo un espléndido sábado por la tarde y meditaba sobre la máquina, una idea le vino a la cabeza: ''como el vapor es un cuerpo elástico se precipitará en el vacío, y, si se comunicara el cilindro con un depósito exhausto, se precipitaría en su interior donde podría condensarse sin enfriar el cilindro''. Sin embargo, el desarrollo y perfeccionamiento del condensador separado dejó a Watt en la ruina y en [[1765]] se vio obligado a buscar empleo y abandonar su trabajo hasta que, en [[1767]], [[John Roebuck]] accedió a financiar sus experimentos y la explotación comercial de la máquina a cambio de las dos terceras partes de los beneficios de la patente que se obtuviera. En [[1768]] Watt construyó un modelo que operaba de manera satisfactoria, aún imperfecta, y se presentó el año siguiente la solicitud de la patente. Tras diferentes avatares económicos, Roebuck se desprendió de su parte del negocio en favor de [[Matthew Boulton]] y juntos [[Boulton & Watt]] finalmente llevarían a la práctica la invención de Watt y otros perfeccionamientos.
La primera máquina se construyó en Kinneil, cerca de Boroughstoness en [[1774]]. A partir de entonces la historia de la máquina de vapor será la de la firma Boulton & Watt, y casi todas las mejoras que se introduzcan en ella serán obra del propio Watt; entre otras, el paralelogramo de Watt, la expansión del vapor, la [[máquina de doble efecto]] (en la que el vapor actúa alternativamente sobre ambas caras del pistón), etc.
[[Archivo:Maquina vapor Watt ETSIIM.jpg|thumb|300|left|Máquina de vapor de Watt, procedente de la '''[[Fábrica Nacional de Moneda y Timbre]]''', expuesta en el vestíbulo de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Madrid.]]
=== Primeras tentativas ===
[[Archivo:Steam Engine.jpg|thumb|Locomóvil 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 Herón no se hayan encontrado evidencias de que el vapor se haya utilizado con un propósito práctico, aunque el conocimiento del poder del vapor no llegara a perderse como demuestra la descripción de Malmesbury del órgano de [[Reims]] que en [[1120]] se hacía sonar por el aire que escapaba de un depósito en el que era comprimido por "agua calentada".
Entre las reliquias de la civilización egipcia encontramos el primer registro conocido de una máquina de vapor en el manuscrito de [[Herón de Alejandría]] titulado ''Spiritalia seu Pneumatica''. Los aparatos allí descritos no se sabe con certeza si fueron obra del ingenio de Herón, porque él mismo dice en su obra que su intención no es otra que recopilar las máquinas que ya eran conocidas y añadir las inventadas por él. Nada en el texto indica quién pudo ser el artífice de los dispositivos descritos y se sospecha que muchos puedan ser, en realidad, obra de [[Ctesibio]], de quien Herón fue pupilo.
La proposición 11 de ''[[Pneumatica]]'' describe 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 vertiéndose a través de la figura, simulando una libación que finalmente sofoca el fuego. En la proposición 37 va un poco más allá y describe un mecanismo animado por el fuego para la apertura y el cierre ''automáticos'' de las puertas de un templo. En otras proposiciones describe mecanismos similares e incluso dos ''motores a reacción'', 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 descubrió una publicación de [[1695]] que relataba que en 1543 [[Blasco de Garay]], oficial de la marina española en el reinado de [[Carlos I de España|Carlos I]], intentó impulsar un barco con ruedas de palas movidas por una máquina de vapor. Del supuesto motor no se tienen datos, pero si fuera cierto, el intento hubiera sido la primera vez que una máquina de vapor se utilizara con un propósito práctico.
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El común denominador de todos estos intentos es un tubo sumergido hasta prácticamente el fondo del recipiente de agua por donde ésta asciende al incrementarse la presión en la superficie libre del líquido, trabajos directamente relacionados con los estudios teóricos de [[Galileo Galilei|Galileo]], [[Evangelista Torricelli|Torricelli]], [[Blaise Pascal|Pascal]] y [[Otto von Guericke|Von Guericke]] sobre la [[presión atmosférica]] que condujeron a mediados del siglo XVII al abandono de la teoría del ''horror vacui''.
La primera máquina fue inventada por [[Eduard Somerset]], segundo marqués de Worcester, en 1663, y por su descripción es muy similar, conceptualmente, a la fuente de Caus, si bien de la máquina de Somerset se construyó un modelo en Vauxhall (cerca de Londres) en el castillo [[Rawlan]] en torno a 1665, con el propósito de elevar el agua a los pisos superiores de la construcción. Con las especificaciones técnicas escritas y las huellas dejadas en los muros del castillo, [[Henry Dircks|Dircks]] —biógrafo de Somerset— pudo reconstruir la máquina construida en Vauxhall.
Sin embargo, Somerset no pudo atraer los capitales necesarios para producir y vender su máquina y murió en la pobreza. Este es, posiblemente, el hecho que hace que se haya atribuido a [[Thomas Savery]] la invención de la máquina de Somerset, sobre la que obtuvo una patente en [[1698]]. Conociendo, según afirman varios autores, los trabajos de su predecesor y en el que influyó, sin duda, el proselitismo realizado por Savery, quien no dejó pasar ocasión para mostrar su máquina. Entre ambos hay que mencionar a [[Samuel Morland]], maestro mecánico en la corte de [[Carlos II de Inglaterra]], y residente en Vauxhall, que construyó y patentó máquinas diversas, entre ellas versiones mejoradas de la máquina de Somerset, sugiriendo [[Charles Hutton|Hutton]] que, en realidad, Savery pudo tener un mayor conocimiento de los trabajos de Morland que los del propio Somerset.
A pesar de todo, la máquina de Savery se introdujo en las minas inglesas de forma muy limitada por el riesgo de explosión debido a un incremento incontrolado de la presión en la máquina. [[John Théophile Desaguliers|Desaguliers]] relata que un trabajador ignorante de la naturaleza de la máquina, a la que él había añadido una válvula de seguridad inventada años antes por [[Denis Papin]], «...colgó el peso en el extremo de la romana para obtener más vapor y trabajar más deprisa y añadió además un hierro muy pesado con consecuencias fatales, el vapor no fue capaz de levantar semejante contrapeso y acumulándose en el interior de la caldera provocó una gran explosión que acabó con la vida del pobre hombre». Probablemente sea éste el primer [[accidente laboral]] con una máquina de vapor del que se tiene constancia.
A diferencia de los dispositivos anteriores, en los que el vapor actúa sobre la propia superficie libre del agua para impulsarla, [[Christiaan Huygens|Huygens]] diseña en 1680 un aparato de pistón en el que el fluido es el aire caliente producido en una explosión que al enfriarse y contraerse arrastra el émbolo, elevando un peso. Años más tarde [[Papin]] ([[1690]]) sustituye el aire por vapor de agua e, incluso, en una modificación posterior (1695) diseña un horno y generador de vapor de gran eficiencia, con el que logra importantes ahorros de combustible y hasta cuatro golpes del pistón por minuto. Sin saberlo, Papin se encontraba muy cerca de desarrollar la máquina de vapor. Sin embargo, en 1705 [[Leibniz]] le hace llegar un dibujo de la máquina de Savery y, dos años más tarde, diseña un nuevo tipo de máquina para elevar el agua, modificación de la de Savery, en la que abandona el modelo de [[Christiaan Huygens|Huygens]], lo que supuso un evidente retroceso.
== Véase también ==
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