¿Quién Inventó El Motor De Vapor?

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La máquina de vapor puede parecer una reliquia del pasado. Pero sin este invento que cambia el juego, el mundo moderno sería un lugar muy diferente.

En un mundo propulsado por motores de combustión, turbinas de gas y reactores nucleares, la máquina de vapor puede parecer una reliquia del pasado. Pero sin este invento que cambia el juego, el mundo moderno sería un lugar muy diferente.

Posiblemente el desarrollo más importante de la Revolución Industrial, la máquina de vapor facilitó importantes avances en los campos de la minería, la manufactura, la agricultura y el transporte. Y si bien a varias figuras prominentes de los siglos XVIII y XIX se les atribuye el desarrollo y la mejora de la máquina de vapor, la historia de las máquinas a vapor se remonta a casi 2.000 años antes de la Revolución Industrial.

Turbinas de vapor antiguas

A principios del siglo I d. C., un inventor griego llamado Héroe de Alejandría diseñó la primera turbina de vapor aeolipile o primitiva del mundo. El aeolipile de Heron consistía en una esfera hueca, montada en un par de tubos. Calentados desde abajo por el fuego, los tubos transportaban vapor a la esfera, donde se liberaba a través de otra serie de tubos que se proyectaban desde el ecuador de la esfera. Este movimiento de vapor a través del dispositivo hizo que la esfera girara, demostrando el potencial para usar vapor como medio de propulsión.

Si bien el aeolipile de Hero fue creado como una novedad, no como un medio para acelerar la producción, es sin embargo el primer dispositivo conocido para transformar el vapor en movimiento rotativo. Pero no fue hasta el siglo XVII que se hicieron intentos para aprovechar el poder exhibido por el aeolipile de Heron con fines prácticos.

En el siglo I d. C., Hero of Alexandria inventó la eeolipile o primitiva turbina de vapor.

En el siglo I d. C., Hero of Alexandria inventó la eeolipile o primitiva turbina de vapor.

Crédito: dominio público.

Steam: una solución perfecta

Las primeras máquinas de vapor prácticas se desarrollaron para resolver un problema muy específico: cómo eliminar el agua de las minas inundadas. A medida que los europeos del siglo XVII pasaron de la madera al carbón como su principal fuente de combustible, las minas se profundizaron y, como resultado, a menudo se inundaron después de penetrar en las fuentes de agua subterráneas.

Se cree que un administrador minero español llamado Jerónimo de Ayanz fue la primera persona en resolver el problema de las minas inundadas. En 1606, de Ayanz registró la primera patente de una máquina que usaba energía de vapor para impulsar el agua de las minas. El inventor español, a quien también se le atribuye la invención de uno de los primeros sistemas de aire acondicionado del mundo, utilizó su máquina de vapor para eliminar el agua de las minas de plata en Guadalcanal, Sevilla.

Mientras que el español patentó por primera vez una máquina operada por vapor para uso en minería, a un inglés generalmente se le atribuye la invención de la primera máquina de vapor. En 1698, Thomas Savery, un ingeniero e inventor, patentó una máquina que podía extraer efectivamente el agua de las minas inundadas utilizando la presión de vapor. Savery utilizó los principios establecidos por Denis Papin, un físico británico nacido en Francia que inventó la olla a presión. Las ideas de Papin en torno a un cilindro y una máquina de vapor de pistón no se habían utilizado anteriormente para construir un motor que funcionara, pero en 1705, Savery había convertido las ideas de Papin en un invento útil.

Usando dos calderas de vapor, Savery ideó un sistema casi continuo para bombear agua de las minas. Pero a pesar del éxito inicial del sistema de Savery, pronto se descubrió que su motor solo era capaz de extraer agua de profundidades poco profundas, un problema que debía resolverse si las máquinas de vapor funcionaban en minas profundas.

Afortunadamente para los dueños de minas europeos, en 1711 otro inglés, Thomas Newcomen, desarrolló una mejor manera de bombear agua desde las minas. Su sistema utilizó un motor de vapor rediseñado que eliminó la necesidad de la presión de vapor acumulada, un fallo en el sistema de Savery que llevó a muchos a una explosión desafortunada. El motor "atmosférico" de Newcomen, llamado así porque el nivel de presión de vapor que usaba cerca de la presión atmosférica, fue la primera máquina comercialmente exitosa que utilizó vapor para operar una bomba de agua.

A pesar de ser una mejora en la representación inicial de Savery de la máquina de vapor, el motor atmosférico de Newcomen también tuvo sus fallas. La máquina era altamente ineficiente y requería un flujo constante de agua fría para enfriar el cilindro de vapor, que es muy importante (la parte del motor donde la presión del vapor se convierte en movimiento), así como una fuente de energía constante para recalentar el cilindro.

Independientemente de este gran inconveniente, el diseño del motor de Newcomen no fue impugnado durante los siguientes 50 años o así y, además de bombear minas, también se usó para drenar humedales, suministrar agua a ciudades e incluso alimentar fábricas y molinos bombeando agua desde abajo una rueda de agua por encima de ella para su reutilización.

En 1698, Thomas Savery patentó una máquina que podía extraer efectivamente el agua de las minas inundadas usando la presión de vapor.

En 1698, Thomas Savery patentó una máquina que podía extraer efectivamente el agua de las minas inundadas usando la presión de vapor.

Crédito: dominio público.

Impulsando la Revolución Industrial

Pero para 1765, el destino del motor de Newcomen estaba sellado. En ese año, James Watt, un fabricante de instrumentos escocés empleado por la Universidad de Glasgow, comenzó a reparar un pequeño modelo de un motor Newcomen. Watt quedó perplejo por la gran cantidad de vapor que consumía la máquina de Newcomen y se dio cuenta de que para remediar esta ineficiencia, tendría que eliminar el enfriamiento y recalentamiento constantes del cilindro de vapor.

Para hacer esto, Watt desarrolló un condensador separado, que permitió que el cilindro de vapor se mantuviera a una temperatura constante y mejoró dramáticamente la funcionalidad del motor de Newcomen.

Por razones financieras, Watt no pudo fabricar de inmediato su nuevo y mejorado motor atmosférico. Pero para 1776, se había asociado con Matthew Boulton, un fabricante e ingeniero inglés que estaba decidido a usar máquinas de vapor para algo más que simplemente bombear agua de las minas.

Con el respaldo financiero de Boulton, Watt desarrolló una máquina de vapor rotativa de simple efecto (y más tarde, de doble efecto) que, junto con el condensador separado de Watt, presentaba un mecanismo de movimiento paralelo que duplicaba la potencia del cilindro de vapor existente. El motor Boulton-Watt también fue el primero que permitió al operador de la máquina controlar la velocidad del motor con un dispositivo llamado gobernador centrífugo. El motor mejorado usó un nuevo sistema de engranajes, desarrollado por Boulton y el empleado de Watts, William Murdoch, conocido como engranajes del sol y del planeta, para convertir el movimiento recíproco (lineal) en movimiento rotativo.

Las mejoras de Watt en la máquina de vapor, combinadas con la visión de Boulton de una nación impulsada por vapor, facilitaron la rápida adopción de máquinas de vapor en todo el Reino Unido y, eventualmente, en los Estados Unidos. En la década de 1800, las máquinas de vapor estaban alimentando molinos, fábricas, cervecerías y una serie de otras operaciones de fabricación. En 1852, tuvo lugar el primer vuelo de una aeronave a vapor. Las futuras versiones de la máquina de vapor también llegaron a definir el viaje, ya que los trenes, barcos y ferrocarriles adoptaron la tecnología para impulsar a los pasajeros hacia el siglo XX. [Ver también: Cómo la máquina de vapor cambió el mundo]

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Suplemento De Vídeo: James Watt y la máquina a vapor.




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