Motor compuesto Steeple
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Una máquina de vapor vertical alta con un cilindro pequeño sobre un segundo cilindro más grande. El motor mide alrededor de 20 pies de alto y eclipsa la figura de un mecánico parado al lado.
Motor compuesto de campanario Fitchburg

Un motor compuesto de campanario es una forma de motor de vapor compuesto en tándem que se construye como un motor vertical invertido . Debido a su gran altura, se les conoció como motores de " campanario ".

Motores compuestos

Los motores compuestos tienen dos o tres cilindros, en los que el vapor se expande a su vez. El escape del cilindro de alta presión o HP alimenta al cilindro de baja presión o LP. Los motores de tres cilindros también tenían un cilindro de presión intermedia o IP, pero eran menos comunes que los motores de dos cilindros. [i] . En el compuesto en tándem, los cilindros están dispuestos de extremo a extremo en un eje común (en este caso, vertical) con ambos pistones montados en el mismo vástago y moviéndose juntos. Cada cilindro tiene válvulas y engranajes de válvulas independientes. La tubería que los conecta puede agrandarse para formar un "receptor", un depósito de vapor a la presión intermedia. Esto mejora la eficiencia de los motores compuestos. [2]

Aparte de su gran altura, el motor de campanario compuesto en tándem no tenía conexión con el motor de campanario anterior de Napier , como se usaba para los vapores de paletas en el Clyde . [3] El compuesto en tándem vertical se ha utilizado para uso marino en pequeños barcos de vapor , aunque no bajo el nombre de "campanario". [4] El espacio horizontal en tales embarcaciones es a menudo más restringido que el espacio vertical.

Motores compuestos verticales

El motor Fitchburg ( ilustración ) [ii] era uno de una serie de motores similares ofrecidos en varias configuraciones. La disposición del campanario requería un techo alto para la casa de máquinas , pero tenía dos ventajas: [6] ocupaba menos espacio en el piso que una máquina horizontal y también requería cimientos de mampostería menos complejos debajo de la máquina. Se podía montar un motor vertical sobre cualquier base razonablemente nivelada que fuera lo suficientemente fuerte para soportar su peso. Un motor horizontal requería una mampostería cuidadosamente alineada para soportar tanto el cigüeñal como los cilindros por separado. Tal mampostería era costosa, llevó tiempo construirla y también impidió que se instalaran nuevos motores en las casas de máquinas viejas sin una costosa reconstrucción.

Fitchburg también se destacó en el suministro de un gobernador automático ( ilus., Volante a la izquierda ) que controlaba el corte de la válvula según la carga. Dichos reguladores se volverían importantes alrededor de 1900 con el desarrollo del motor de alta velocidad , donde se utilizaron para controlar la velocidad con precisión. En estos motores anteriores de velocidad media, la función de estos reguladores no era solo controlar la velocidad del motor, sino también mejorar la eficiencia. [7] Las válvulas de pistón de Fitchburg se podían operar con un corte de cero a dos tercios de la carrera. Un corte más corto mejora la eficiencia cuando se opera con cargas ligeras. Los motores anteriores habían utilizado dispositivos como válvulas de expansión.para lograr esto, pero también requerían la atención continua de un conductor experto, que podía "conducir" el motor variando el corte a medida que cambiaba la carga. Los primeros gobernadores de Watt solo controlaban una válvula de aceleración, por lo que, aunque controlaban la velocidad de un motor, no fomentaban la eficiencia. Un motor que funcione sin corte, pero con un suministro de vapor estrangulado, funcionará de manera ineficiente, debido a la reducción del trabajo expansivo y al riesgo de trefilado . Los primeros gobernadores "automáticos" se denominaron así porque no solo controlaban la velocidad, sino que también podían asumir el papel del conductor y también podían variar el corte. [8] [9]

Otros creadores notables

Una gran máquina de vapor estacionaria de tres cilindros, que impulsa un generador de dínamo. El motor es tan alto que hay dos pasarelas de galería a su alrededor a diferentes alturas, con escaleras entre ellos.
Motor Willans & Robinson , impulsando un generador de dinamo

Uno de los ejemplos más conocidos del motor de campanario fue el motor Willans . [10] Estos eran motores compuestos de doble o triple expansión , con las características inusuales de cilindros de acción simple y una válvula de eje central compartida entre todos los cilindros. [11] [12] Alrededor de 1900, más del tipo Willans estaban en servicio para la generación eléctrica que cualquier otro tipo. [9]

Uno de los últimos diseños de motores compuestos de campanario fue el Skinner Unaflow de 1929. Aunque algunos se utilizaron como motores estacionarios y grupos electrógenos, la mayoría eran motores marinos . El ferry SS  Badger de los Grandes Lagos continúa en servicio con sus motores originales. [13]

Notas

  1. ^ Los motores de triple expansión se volvieron más comunes a partir de la década de 1890, ya que el aumento de la presión de la caldera por encima de 150 psi hizo que su eficiencia adicional valiera la pena el costo adicional. [1] Para los motores marinos, su mejor eficiencia equivalía a un menor consumo de combustible, por lo tanto, mayor alcance o capacidad de carga. Para otros usos, el mayor costo de capital de un motor de triple expansión no valía la pena con tanta frecuencia.
  2. ^ La Fitchburg vapor Motor Co. de Fitchburg, Massachusetts , estableció 1871. [5]

Referencias

  1. ^ Colinas, Richard L. (1989). Energía de Steam . Prensa de la Universidad de Cambridge . pag. 240. ISBN 0-521-45834-X.
  2. ^ Hills , 1989 , págs. 151-153.
  3. ↑ Evers, Henry (1875). Steam y la máquina de vapor: terrestres y marinos . Glasgow: Williams Collins. pag. 95.
  4. ^ Kennedy, Rankin (1912) [1905]. "II. Motores marinos y engranajes de dirección de vapor". Motores verticales . El libro de motores y generadores de energía modernos. V . Londres: Caxton. pag. 81.
  5. ^ Hawkins, Nehemías (1897). Nuevo Catecismo de la Máquina de Vapor . Nueva York: Theo Audel. pp.  120 -122.
  6. ↑ Hawkins , 1897 , pág. 24.
  7. ^ Hawkins 1897 , págs.118-119
  8. ^ Hawkins 1897 , págs. 83-88
  9. ↑ a b Kennedy, Rankin (1903). Instalaciones Eléctricas . Instalaciones eléctricas. III (edición de 5 volúmenes). Londres: Caxton. págs. 32–33.
  10. ^ Hills , 1989 , págs. 215-219.
  11. ^ Kennedy, Rankin (1912) [1905]. "I. Piezas y accesorios de motores de vapor". Engranajes y reguladores de válvulas . El libro de motores y generadores de energía modernos. IV . Londres: Caxton. pag. 17-19.
  12. ^ Kennedy , 1903 , págs. 69-73.
  13. ^ "Motores y calderas SS Badger" (PDF) . ASME . 7 de septiembre de 1996.
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