Funcionamiento de la máquina de vapor (III)

3. Funcionamiento

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En este capítulo se analizan las principales características de los mecanismos que conforman las máquinas de vapor de cilindro oscilante, estableciendo las bases de su diseño. Se describen también las distintas relaciones que existen entre los mecanismos en función de las fases del ciclo de funcionamiento.

      Nos falta conocer otra pieza fundamental del mecanismo de la máquina de vapor de cilindro oscilante: Es el soporte. Se trata en esencia de una pared vertical que sustenta las piezas descritas permitiendo a la vez  realizar sus distintos movimientos. Asimismo, el soporte contiene tanto el conducto que suministra el vapor procedente de la caldera hacia el interior del cilindro como el que recoge el vapor usado por éste que, en el caso de las sencillas máquinas de cilindro oscilante, no es reutilizado.

        Por tanto, un soporte muy simple estaría formado por una plancha rectangular de acero en la que se practican cuatro orificios:

        La disposición de estos orificios en el soporte no es arbitraria, sino que obedece a los distintos movimientos que realizan las piezas de la maquinaria:

        Para establecer estas distancias a la hora de diseñar una máquina de vapor, basta con dibujar una sencilla figura geométrica:

        Alternativamente, los orificios de entrada y salida de vapor practicados en el soporte coincidirán con el agujero que tiene el cilindro, que hará enfrentar la posición superior o inferior de la manivela, respectivamente. Corresponden estas posiciones a las fases críticas de admisión y compresión:

           Como se ha citado en el capítulo anterior, existen dos puntos muertos en los que la máquina no funcionaría si no es por la ayuda del volante de inercia. En la posición (1) entra de lleno vapor al cilindro y desplaza con fuerza al pistón, provocando éste el giro de la manivela y del volante. Inmediatamente después, el volante y manivela han recorrido un ángulo de 90º en el que el pistón y cilindro se posicionan horizontalmente, encontrándose el primero desplazado al exterior. Ya no entra vapor al no coincidir los orificios del soporte y cilindro y, por tanto, finaliza la fase de expansión de vapor. Esta posición (3) es el punto muerto superior que el volante es muy capaz de superar dada la fuerza de impulsión que le ha comunicado anteriormente el pistón. Giran nuevamente el volante y manivela otros 90º y empujan al pistón hacia el interior del cilindro (se inicia la fase de compresión), provocando éste la salida de vapor a través del orificio del cilindro enfrentado con el agujero de salida del soporte (realmente la salida comienza un poco antes, en una posición intermedia entre 2 y 3). También aquí el volante, dado su peso y velocidad de giro (inercia) supera este punto sin problemas. Giran otros 90º el volante y manivela y nuevamente el cilindro y pistón se posicionan  horizontalmente, con la diferencia de que esta vez el pistón se encuentra totalmente desplazado hacia el interior del cilindro, por lo que ha expulsado completamente el vapor gastado. Esta posición (4) es el punto muerto inferior y, cómo no, el volante lo supera perfectamente:

        Conjuntamente con las posiciones descritas de admisión/p.m. superior/compresión/p.m. inferior hay otras intermedias que completan el ciclo de funcionamiento de la máquina de vapor. Son las siguientes:

        La siguiente animación muestra el funcionamiento de una máquina de vapor de cilindro oscilante:

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