Un motor compuesto es un motor que tiene más de una etapa para recuperar energía del mismo fluido de trabajo , con el escape de la primera etapa pasando por la segunda etapa y, en algunos casos, a otra etapa posterior o incluso a etapas. Inventado originalmente como un medio para hacer que las máquinas de vapor sean más eficientes, la combinación de motores mediante el uso de varias etapas también se ha utilizado en motores de combustión interna y continúa teniendo nichos de mercado allí.
Las etapas de un motor compuesto pueden ser de tecnologías diferentes o similares, por ejemplo:
- En un motor turbocompuesto , el gas de escape de los cilindros pasa a través de una turbina, siendo las dos etapas diferentes.
- En una locomotora de vapor compuesta , el vapor pasa del cilindro o cilindros de alta presión al cilindro o cilindros de baja presión, siendo las dos etapas similares.
- En una máquina de vapor de triple expansión , el vapor pasa a través de tres cilindros sucesivos de tamaño creciente y presión decreciente. Tales motores fueron los motores marinos más comunes en la edad de oro del vapor.
Estos ejemplos y turbinas compuestas son los usos principales, pero no los únicos, de la combinación en motores, consulte a continuación.
Terminología
Un motor compuesto utiliza varias etapas para producir su salida.
No todos los motores que utilizan múltiples etapas se denominan motores compuestos . En particular, si un motor usa una etapa posterior puramente para extraer energía del escape para algún otro propósito, y en particular para la carga turbo , no se denomina motor compuesto . De manera similar, los motores propuestos que usan un motor de pistón libre para impulsar una turbina no se llamarían motores compuestos , ya que solo la segunda etapa produce potencia de salida.
Sin embargo, si un motor turbocompuesto también se sobrealimenta mediante la retroalimentación de parte de la potencia del eje al sobrealimentador, como en algunos motores de avión, sigue siendo un motor compuesto. El uso de los términos sobrealimentados y turbosupercharged ha variado con el tiempo, por ejemplo los fabricantes del motor compuesto Wright R-3350 Duplex-Cyclone describen en el momento como turbosupercharged . Sin embargo, es un motor compuesto, y un motor similar producido en la actualidad se describiría como sobrealimentado en lugar de turbo .
El término composición es un poco menos restrictivo que el de motor compuesto . Las turbinas compuestas grandes son una aplicación de composición, al igual que las múltiples filas de palas que se utilizan en muchas turbinas de gas , pero normalmente ninguna se denomina motor compuesto. Quizás sea mejor pensar que los varios juegos de palas en una sola turbina son similares en principio a la máquina de vapor uniflow que a la combinación . A diferencia de la máquina de vapor uniflow, que solo ha encontrado usos específicos, las turbinas de hileras múltiples han encontrado una enorme aplicación práctica.
Una locomotora que no usa compuestos se denomina locomotora simple , particularmente en el caso de una locomotora de vapor , o más precisamente como una simple locomotora de expansión , particularmente en el caso de una locomotora de vapor marina .
Sin embargo, tenga en cuenta que en el caso de cualquier máquina de vapor , motor simple también puede usarse para referirse a uno que no usa un condensador para generar presión negativa y así mejorar la eficiencia. El uso de condensadores separados para este propósito es una de las características clave que distingue a la máquina de vapor Watt de 1765 de la máquina de vapor Newcomen de 1712.
No surge ninguna ambigüedad en el caso de una locomotora de vapor, ya que en una locomotora de vapor de condensación el condensador no está ahí para aumentar la eficiencia, y puede incluso reducir la eficiencia para conservar agua y reducir las emisiones. Así, por ejemplo, el Metropolitan Railway Clase A es en todos los sentidos una locomotora simple a pesar de sus condensadores, y el término motor simple aplicado a las locomotoras de vapor siempre en la práctica significa una que no usa compuestos, nuevamente independientemente de su uso de condensadores. Los términos locomotora de expansión simple y motor de expansión simple se aplican a veces a las locomotoras para eliminar cualquier posible confusión.
Historia
Vapor
Los ejemplos más antiguos de motores compuestos son los motores de vapor compuestos . En 1805 Arthur Woolf patentó el motor compuesto de alta presión Woolf que utilizaba este principio.
Compounding se utiliza particularmente en los motores de vapor estacionarias , máquinas de vapor marinas , y en algunos, pero no todos locomotoras de vapor a partir de la década de 1850, en particular, pero no sólo en Europa continental. [1]
Los motores de vapor alternativos de expansión triple o de tres etapas , con tres cilindros de diámetro creciente en línea, eran particularmente populares para la propulsión de barcos de vapor . El "Doctor" Alexander Carnegie Kirk , instaló experimentalmente su primer motor de triple expansión en un barco llamado Propontis en 1874. En 1881, Kirk instaló una versión refinada de su motor en SS Aberdeen en Clydeside , Escocia . [2] Este barco demostró las ventajas de potencia y economía del nuevo motor, en servicio comercial entre el Reino Unido y el Lejano Oriente . [3] El primer buque de guerra así equipado fue el buque de guerra español Destructor , que también se construyó en Clydeside, y el primer motor de este tipo utilizado en los barcos de la Royal Navy fue diseñado por J. W. Reed, quien también creó el tubo de agua Reed. caldera . [4] [5] Pronto siguieron otras armadas y armadores comerciales. También se utilizaron motores de expansión de cuatro etapas o cuádruples.
Varias clases de la locomotora de vapor han existido en vez simple y formar el compuesto, con mayor frecuencia cuando las locomotoras construidas originalmente como compuesto se convirtieron en simples con el fin de obtener poder a expensas de la eficiencia, por ejemplo, la mayoría de la clase X NZR . Otras conversiones implicaron rediseñar los detalles de la composición, por ejemplo, muchas locomotoras compuestas diseñadas por Alfred de Glehn y las más modernas en su día fueron modificadas por André Chapelon para usar su esquema posterior.
Combustión interna
Se han hecho intentos para construir motores de combustión interna compuestos con cilindros de alta y baja presión, pero no han tenido mucho éxito. Los ejemplos incluyen: Deutz 1879, Forest-Gallice 1888, Connelly 1888, Diesel 1897, Bales 1897, Babled 1903, Butler 1904, Eisenhuth 1904-7, Abbot 1910. [6]
Más recientemente, se ha aplicado turbocomposición a los motores de combustión interna . Los motores turbocompuestos se utilizaron ampliamente como motores de aviones inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial . [7] [8]
Los motores diesel turbocompuestos siguen utilizándose en camiones y maquinaria agrícola. [9]
Ejemplos de
- Motores turbocompuestos
- Motores de camiones y maquinaria
- Motores de avión
- Nómada Napier
- Wright R-3350 Duplex-Cyclone que se produjo en versiones simples y compuestas y que en configuración compuesta impulsó muchos aviones posteriores a la Segunda Guerra Mundial , incluido el Lockheed Constellation [7] [8]
- Motor de avión Dobrynin VD-4K
- Motores de vapor compuestos
- Locomotoras compuestas (ver también Categoría: Locomotoras compuestas )
- Compuesto LMS 4-4-0
- Clase NZR A (1906)
- LMS 6399 Furia
- Württemberg Tssd
- Bávaro S 3/6
- Algunas locomotoras Mallet , particularmente los diseños originales
- Ferrocarril de montaña Nilgiri clase X
- Compresor de aire de compuestos cruzados impulsado por vapor, p. Ej. Westinghouse 8 1/2 "150-D, [10] utilizado en muchas locomotoras estadounidenses grandes
- Muchos motores de tracción
- La mayoría de las máquinas de vapor marinas recíprocas
- Se instalaron dos motores de vapor de triple expansión en cada uno de los tres transatlánticos de clase olímpica, incluido el RMS Titanic (1912), que impulsa las hélices de las alas. Estos motores eran típicos de la época. En la clase olímpica, se logró una mayor composición mediante el uso del vapor de escape de estos motores para impulsar una turbina de vapor de baja presión que impulsa una hélice central más pequeña. Este esquema fue iniciado por SS Laurentic (1908) .
- Locomotoras compuestas (ver también Categoría: Locomotoras compuestas )
Diagrama de corte de una máquina de vapor de expansión cuádruple, que muestra cuatro cilindros de doble acción de tamaño creciente
Diagrama que muestra el funcionamiento de un motor marino de triple expansión
Diagrama recortado de una instalación de motor de vapor marino de triple expansión, circa 1918
Motor de tracción compuesto con un solo cilindro de alta presión y un cilindro de baja presión más grande uno al lado del otro en la parte superior de la caldera. Esta fue una configuración común.
- Motor Wankel compuesto Rolls Royce R6 [11]
Ver también
Teoría
- Motor de vapor # Ciclos del motor
- Motor de vapor marino # Motores clasificados por tecnología de cilindros
Inventores y diseñadores
- Arthur Woolf
- Mazo de Anatole
- Alfred de Glehn
- Joseph Anton Maffei
- Gaston du Bousquet
- André Chapelon
Tecnología similar
- Turbina compuesta
- Composición de turbinas de vapor
- Presión compuesta en turbinas
Referencias
- ^ La evolución de las locomotoras compuestas http://mikes.railhistory.railfan.net/r043.html consultado el 7 de diciembre de 2012
- ^ Día, Lance y McNeil, Ian (Editores) 2013, Diccionario biográfico de la historia de la tecnología Routledge, ISBN 0-203-02829-5 (p. 694)
- ^ Los archivos de Amigos de la ciudad de Dundee - Ingeniería marina 1814-1984 por David Middleton
- ^ Macksey, Tecnología Kenneth en la guerra , ISBN 0-85368-825-7 p38
- ^ Luego. (18 de marzo de 1932). "El difunto Sr. J. W. Reed" (PDF) . El ingeniero : 303. OCLC 5743177 . Archivado (PDF) desde el original el 15 de febrero de 2017 . Consultado el 15 de febrero de 2017 .
- ^ http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/unusualICeng/compoundIC/compoundIC.htm
- ^ a b http://www.enginehistory.org/Wright/Kuhns/CurtissWrightTC18/TurboCompounds.shtml Archivado el 8 de noviembre de 2016 en Wayback Machine, consultado el 9 de diciembre de 2012
- ^ a b http://www.superconstellation.org/TechnicalInformation/motor/motor-en.html Archivado el 20 de octubre de 2018 en Wayback Machine, consultado el 9 de diciembre de 2012
- ^ http://www.demanddetroit.com/pdf/engines/2007-dd15-brochure.pdf [ enlace muerto permanente ] consultado el 7 de diciembre de 2012Folleto gratuito para clientes de cincuenta caballos de fuerza
- ^ 1941 Locomotora Cyclopedia of American Practice, undécima edición, Simmons-Boardman Publishing Corporation, 30 Church Street, Nueva York p.813
- ^ http://www.der-wankelmotor.de/Motoren/Rolls-Royce/rolls-royce.html (en alemán ) consultado el 7 de diciembre de 2012