Máquina d'espansión

Motor a vapor de triple espansión.

Auspiciado por Josephs Black, ocupáu nes investigaciones que lu conduciríen al descubrimientu del calor latente, James Watt propúnxose ameyorar la máquina de Newcomen, afayando nel cursu de los sos esperimentos que'l vapor yera una reserva de calor muncho más vasto que l'agua y entendiendo que yera necesariu llindar toles perdes de calor que se producíen na artesanal máquina de Newcomen pa menguar el consumu de combustible, principal inconveniente d'estes máquines. Analizando'l problema identificó les perdes debíes al propiu cilindru, a la práutica d'esfrecer el vapor pa llograr el vacíu necesariu pa mover la máquina y a la presión residual del vapor. Nos sos esperimentos posteriores, verdaderos trabayos científicos, llegó a la conclusión de que'l cilindru tenía de caltenese a la mesma.

Según les sos pallabres, mientres daba un paséu un arrogante sábadu pela tarde y meditaba sobre la máquina, una idea viéno-y a la cabeza: como'l vapor ye un cuerpu elásticu va bastiar nel vacíu, y, si comunicara'l cilindru con un depósitu exhausto, bastiar nel so interior onde podría entestase ensin esfrecer el cilindru. Sicasí, el desenvolvimientu y perfeccionamiento del condensador separáu dexó a Watt na ruina y en 1765 viose obligáu a buscar emplegu y abandonar el so trabayu hasta que, en 1767, John Roebuck aportó a financiar los sos esperimentos y l'esplotación comercial de la máquina en cuenta de les dos terceres partes de los beneficios de la patente que se llograra. En 1768 Watt construyó un modelu qu'operaba de manera satisfactoria, entá imperfecta, y presentóse l'añu siguiente la solicitú de la patente. Tres distintos avatares económicos, Roebuck esprender de lo so parte del negociu en favor de Matthew Boulton y xuntos Boulton & Watt finalmente llevaríen a la práutica la invención de Watt y otros perfeccionamientos.

La primer máquina construyir en Kinneil, cerca de Boroughstoness en 1774. A partir d'entós la hestoria de la máquina de vapor va ser la de la firma Boulton & Watt, y casi toles meyores que s'introduzan nella van ser obra del propiu Watt; ente otres, el paralelogramu de Watt, la espansión del vapor, la máquina de doble efeutu (na que'l vapor actúa alternativamente sobre dambes cares del pistón), etc.

Máquina de vapor de Watt, procedente de la Fábrica Nacional de Moneda y Timbre, espuesta nel antepar de la Escuela Téunica Cimera d'Inxenieros Industriales de Madrid.

Primeres tentatives

Locomóvil de vapor.

Nun se sabe a ciencia cierta si aquelles invenciones nun pasaron de ser meros xuguetes y, anque se supunxo que fueron emplegaes pa mover oxetos nos templos mientres los rituales, nun dexa de sorprender el fechu de que dende los tiempos de Herón nun s'atoparen evidencies de que'l vapor utilizárase con un propósitu práuticu, anque la conocencia del poder del vapor nun llegara a perdese como demuestra la descripción de Malmesbury del órganu de Reims qu'en 1120 faíase sonar pol aire qu'escapaba d'un depósitu nel que se comprimía con "agua calecida".

Ente les reliquies de la civilización exipcia atopamos el primer rexistru conocíu d'una máquina de vapor nel manuscritu de Herón d'Alexandría tituláu Spiritalia seu Pneumatica. Los aparatos ellí descritos nun se sabe con certeza si fueron obra del inxeniu de Herón, porque él mesmu diz na so obra que la so intención nun ye otra qu'arrexuntar les máquines que yá yeren conocíes y añader les inventaes por él. Nada nel testu indica quién pudo ser l'artífiz de los dispositivos descritos y abarrúntase que munchos puedan ser, en realidá, obra de Ctesibio, de quien Herón foi pupilu.

La proposición 11 de Pneumatica describe un altar buecu parcialmente, llenu d'agua, sobre'l que se topa una figura en que'l so interior hai un tubu que termina somorguiáu na agua. Al encender un fueu sobre l'altar, l'aire del so interior calezse impulsando l'agua pol tubu, que termina virtiéndose al traviés de la figura, asemeyando una llibación que finalmente encalora'l fueu. Na proposición 37 va un pocu más allá y describe un mecanismu animáu pol fueu pa l'apertura y el zarru automáticos de les puertes d'un templu. N'otres proposiciones describe mecanismos similares ya inclusive dos motores a reacción, unu per aire caliente y otru por vapor d'agua, pa faer xirar les figures d'un altar.

En 1825 el superintendente del Archivu de Simancas afayó una publicación de 1695 que rellataba qu'en 1543 Blasco de Garay, oficial de la marina española nel reináu de Carlos I, intentó impulsar un barcu con ruedes de palas movides por una máquina de vapor. Del supuestu motor nun se tienen datos, pero si fuera ciertu, l'intentu fuera la primer vegada qu'una máquina de vapor utilizar con un propósitu práuticu.

En 1601, Giovanni Battista della Porta describe un aparatu p'alzar l'agua per mediu del fueu, similar al descritu por Herón pero emplegando vapor d'agua pa impulsar el líquidu, y en 1615 Salomón de Caus describe un aparatu similar pa faer funcionar una fonte. Pero la primer patente de la que se tien constancia documental ye de Jerónimo de Ayanz y Beaumont, qu'en 1606 rexistra^[1] una máquina de vapor utilizada con ésitu pal desaguadoriu de les mines de plata de Guadalcanal.

El común denominador de toos estos intentos ye un tubu somorguiáu hasta prácticamente'l fondu del recipiente d'agua por onde ésta xube al amontase la presión na superficie llibre del líquidu, trabayos direutamente rellacionaos colos estudios teóricos de Galileo, Torricelli, Pascal y Von Guericke sobre la presión atmosférica que conducieron a mediaos del sieglu XVII al abandonu de la teoría del horror vacui.

La primer máquina foi inventada por Eduard Somerset, segundu marqués de Worcester, en 1663, y pola so descripción ye bien similar, conceptualmente, a la fonte de Caus, magar de la máquina de Somerset construyóse un modelu en Vauxhall (cerca de Londres) nel castiellu Rawlan en redol a 1665, col propósitu d'alzar l'agua a los pisos cimeros de la construcción. Coles especificaciones téuniques escrites y les buelgues dexaes nos murios del castiellu, Dircks —biógrafu de Somerset— pudo reconstruyir la máquina construyida en Vauxhall.

Sicasí, Somerset nun pudo atraer los capitales necesarios pa producir y vender la so máquina y morrió na probeza. Este ye, posiblemente, el fechu que fai que s'atribuyera a Thomas Savery la invención de la máquina de Somerset, sobre la que llogró una patente en 1698. Conociendo, según afirmen dellos autores, los trabayos del so predecesor y nel qu'influyó, ensin dulda, el proselitismu realizáu por Savery, quien nun dexó pasar ocasión p'amosar la so máquina. Ente dambos hai que mentar a Samuel Morland, maestru mecánicu na corte de Carlos II d'Inglaterra, y residente en Vauxhall, que construyó y patentó máquines diverses, ente elles versiones ameyoraes de la máquina de Somerset, suxuriendo Hutton que, en realidá, Savery pudo tener una mayor conocencia de los trabayos de Morland que los del propiu Somerset.

Con too y con eso, la máquina de Savery introducir nes mines ingleses de forma bien llindada pol riesgu d'esplosión por cuenta de una medría incontrolada de la presión na máquina. Desaguliers rellata qu'un trabayador ignorante de la naturaleza de la máquina, a la qu'él añadiera una válvula de seguridá inventada años enantes por Denis Papin, «...colgó'l pesu nel estremu de la romana pa llograr más vapor y trabayar más apriesa y añadió amás un fierro bien pesáu con consecuencies fatales, el vapor nun foi capaz de llevantar asemeyáu contrapesu y atropándose nel interior de la caldera provocó una gran esplosión qu'acabó cola vida del probe home». Probablemente sía ésti'l primera accidente llaboral con una máquina de vapor del que se tien constancia.

A diferencia de los dispositivos anteriores, nos que'l vapor actúa sobre la mesma superficie llibre de l'agua pa impulsala, Huygens diseña en 1680 un aparatu de pistón nel que'l fluyíu ye l'aire caliente producíu nuna esplosión que al esfrecese y contraer abasna l'émbolu, alzando un pesu. Años más tarde Papin (1690) sustitúi l'aire por vapor d'agua y, inclusive, nun cambéu posterior (1695) diseña un fornu y xenerador de vapor de gran eficiencia, col que llogra importantes aforros de combustible y hasta cuatro golpes del pistón per minutu. Ensin sabelo, Papin atopábase mui cerca de desenvolver la máquina de vapor. Sicasí, en 1705 Leibniz fai-y llegar un dibuxu de la máquina de Savery y, dos años más tarde, diseña un nuevu tipu de máquina p'alzar l'agua, cambéu de la de Savery, na qu'abandona'l modelu d'Huygens, lo que supunxo un evidente retrocesu.