3. Funcionamiento

PrincipioConstrucción Página principalMaquinaria

                (Pinchando en la fotografía podrá acceder a otras páginas del web)

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:

  • Entrada de vapor al cilindro procedente de la caldera

  • Salida de vapor del cilindro al exterior

  • Eje de oscilación del cilindro

  • Eje de la manivela y volante   

        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:

  • El recorrido oscilante del cilindro y, por tanto, el giro que realiza su orificio respecto al eje, determina la distancia existente entre los agujeros de entrada y salida de vapor del soporte.

  • La distancia entre los ejes del volante y cilindro dependerá tanto de la separación de los orificios de entrada y salida de vapor como de la excentricidad de la manivela.

  • La excentricidad de la manivela está condicionada al recorrido que efectúa el émbolo dentro del cilindro.

  • La distancia entre los ejes de giro del volante (también el de la manivela) y del cilindro está determinada por la longitud del pistón.

        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:

  • Admisión y comienzo de la impulsión: Se produce inmediatamente después del p.m. inferior, cuando el volante y manivela han recorrido algo más de 45º desde esta posición y el pistón se encuentra desplazado de forma que no tapona el orificio del cilindro.

  • Fin de la impulsión:  Se produce inmediatamente después de la posición 1, cuando el volante y manivela han recorrido también algo más de 45º desde esta posición. Por tanto, la carrera de impulsión se efectúa durante unos 100-110º de recorrido angular del volante.

  • Compresión y comienzo de la expulsión:  Se produce inmediatamente después del p.m. superior, cuando el volante y manivela han recorrido algo más de 45º desde esta posición.

  • Fin de la expulsión: Se produce inmediatamente después de la posición 2, cuando el volante y manivela han recorrido también algo más de 45º desde esta posición  y el pistón todavía no llega a taponar el orificio del cilindro. Como en el caso de la admisión, la carrera de expulsión o escape se efectúa durante unos 100-110º de recorrido angular del volante.

  • Comienzo y fin del p.m. superior: Corresponde este movimiento desde el punto en el que no entra vapor al cilindro (termina la admisión) hasta cuando puede comenzar a salir de éste el vapor (empieza la compresión). Abarca esta carrera, más o menos, 70-80º de recorrido angular del volante.

  • Comienzo y fin del p.m. inferior: Corresponde este movimiento desde el punto en el que ya no sale el vapor gastado del cilindro (termina la compresión) hasta cuando puede comenzar a entrar nuevamente vapor (empieza la admisión). Abarca también esta carrera, más o menos, 70-80º de recorrido angular del volante.

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

Ir al principio

Ir a la página principal